阿司匹林合成中碳酸钾的催化作用

阿司匹林合成中碳酸钾的催化作用

阿司匹林的化学名字为2-羟色胺。它是一种常见的抗炎、解热、镇痛和抗风湿药物。有关研究表明:它可用于防治动脉梗塞、心血管、乳腺癌、卵巢癌、食道癌、直肠结肠癌和抑制血小板聚集等;还具有促进农作物增产和抗旱等特殊功效。阿司匹林的传统合成方法是用浓硫酸或浓磷酸作催化剂,以水杨酸和乙酸酐反应合成。此法副产物多,设备腐蚀严重,污染环境。本文选择用碳酸钾代替浓硫酸或浓磷酸作催化剂合成阿司匹林,并研究了合成的最佳条件。阿司匹林的合成反应如下:1实验部分1.1红外光谱r-710XT-4双目显微熔点测定仪,FTIR-7600红外光谱仪,AL204电子天平。水杨酸,乙酸酐,三氯化铁,碳酸氢钠,盐酸,氢氧化钠均为分析纯。1.2lm-4-ph值对34水法合成高效聚羧酸3.4%h值将0.029mol(2g)水杨酸,一定量的乙酸酐和无水K2CO3催化剂加到50mL干燥的锥形瓶中,水浴加热搅拌一定时间。反应结束后,加入pH值为3~4的40mL冰水。然后将锥形瓶置于冰水中冷却,使结晶完全,减压过滤,用少量冰水洗涤结晶2次,即得粗产品阿司匹林。1.3聚合物的制备将粗产品转移至烧杯中,在搅拌下加入饱和碳酸氢钠溶液,直至无CO2气体产生。减压过滤,除去不溶白色聚合物,将滤液倒入盛有浓盐酸的烧杯中,搅拌,有白色产物析出。将此烧杯置于冰水中冷却,使结晶完全,过滤,少量冷水洗涤结晶2~3次,真空干燥,得阿司匹林产品。2结果与讨论2.1影响阿司匹林产量的因素2.1.1温度对催化反应的影响水杨酸0.029mol,乙酸酐为0.058mol,催化剂为1.45mmol,反应时间为30min,温度对产率的影响。实验结果见表1。由表1可见,用K2CO3催化合成阿司匹林,最佳反应温度为60℃。2.1.2催化剂的影响温度为60℃,水杨酸0.029mol,乙酸酐0.058mol,反应时间30min,催化剂对产率的影响。实验结果见表2。由表2可见,催化剂用量为1.45mmol时,催化反应达到较好的效果。2.1.3反应时间及温度用1.45mmolK2CO3作催化剂,反应温度60℃,反应时间30min,水杨酸0.029mol,改变水杨酸与乙酸酐摩尔比,实验结果见表3。由表4可见,在本实验条件下,反应时间控制在30min为宜。当反应时间较短时,反应不完全;而反应时间较长时,反应易发生逆反应,使其产率降低。上述实验表明:在催化剂用量为1.45mmol,水杨酸0.029mol,n(水杨酸)∶n(乙酸酐)=1∶1.75,反应温度60℃,反应时间30min,反应产率达78.8%。催化剂量多或量少时产率均较低;温度对产率有较大影响,最佳温度为60℃,温度太高或太低对反应都不利;反应物料比也影响产率,随着乙酸酐量增加,产率降低,可能是乙酸酐溶解阿司匹林而造成的,乙酸酐比例小反应不完全;反应时间低于20min,产率低,1%三氯化铁溶液检验有明显的未反应的水杨酸,反应时间延长,产率则降低,可能是阿司匹林部分分解所致,产率最高的反应时间在30min。2.2识别和性能2.2.1羟基被酰化的反应合成产品与1%三氯化铁溶液反应检验,溶液呈阴性反应,初步判断它的纯度。因为阿司匹林分子中不含酚羟基,说明水杨酸在反应中羟基已被酰化。准确称取合成产品0.3013g置于锥形瓶中,加入20mL冷的95%乙醇,充分振摇,使之完全溶解,滴加2~3滴酚酞指示剂,用0.0912mol/LNaOH标液18.08mL滴至微红色,0.5min不褪色,计算其纯度为98.5%。2.2.2红外光谱检测按文献方法测定产物的熔点,其熔点为133℃~135℃,测定时温度计未校正。合成产品用KBr压片法测得其红外光谱图(见图1)。红外光谱图显示:在3300~2500cm-1为-COOH特征宽吸收峰,1753cm-1为酯基C=O吸收峰,1691cm-1为羧酸的C=O吸收峰,1188cm-1为C-O-C吸收峰,1605、1573、1484cm-1为苯环的特征吸收峰,与文献一致。3反应物量比n水杨酸n乙酸酐合成阿斯匹林1)K2CO3作为催化剂合成阿司匹林具有较好的催化效果,克服了浓酸作催化剂时对设备的腐蚀,造成环境污染等缺点。本实验最佳条件是:水杨酸0.029mol,反应物料的量比n(水杨酸)∶n(乙酸酐)=1∶1.75,反应温度60℃,反应时间30min,催化剂用量为1.45mmol,产率达78.8%,实验重现性好,产品质量佳。2)在此合成实验中,乙酸酐量少,反应速度慢,且不完全,产率低;乙酸酐量过大,可能会溶解阿司匹林和消耗催化剂,从而影响催化效果和降低产率。由表3可知,在本实验条件下,以水杨酸乙酸酐