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1、精品文档欢迎来主页查询更多精品文档,欢迎来我主页查询微波辐射条件下乙酰水杨酸的快速合成【摘要】 目的 建立乙酰水杨酸的快速合成方法。方法 以水杨酸和乙酸酐为反应原料，采用不同的微波辐射功率、反应时间及原料摩尔配比等，以浓硫酸作催化剂合成乙酰水杨酸，了解这些因素对收率的影响。结果 使用 140 W 的微波辐射功率，n（水杨酸）n（乙酸酐）=12.0，5 g 水杨酸中加 0.36 g 浓硫酸（为水杨酸质量的 6%） ，反应时间为 60 s 时，反应效果最佳，产品收率为90.8%。结论 微波辐射条件下乙酸水杨酸的快速合成法较传统方法有反应时间大大缩短、收率明显提高、减少能耗等优势。 【关键词】 微波
2、辐射 乙酰水杨酸 药物合成 Abstract: Objective To probe into the feasibility of synthesizing acetylsalicylic acid under mcrowave radiation condition. Methods Salicylic acid and acetic anhydride were used as the raw materials, with concentrated sulfuric acid as the catalyst. The effects of microwave radiation pow
3、er, reaction time, material molar ratio factors on yield were discussed. Results The optimal condition was as follows: the microwave radiation power was 140 W, the molar ratio of salicylic acid to acetic acid anhydride was 12.0, the time of radiation was 60 s, in which perfect yield of 90.8% could b
4、e obtained. Conclusion The above method was superior to the traditional method due to shorten time, with the 精品文档欢迎来主页查询更多精品文档,欢迎来我主页查询yield improved and energy consumption reduced. Key words：microwave radiation; acetylsalicylic acid; rapid synthesis 乙酰水杨酸，又名阿司匹林(Aspirin)，是目前世界上应用最广泛的解热、镇痛、抗炎药。乙酰水杨酸
5、通常由水杨酸与乙酸酐在浓硫酸或浓磷酸催化下，在 8090下反应 30 min 以上制得，收率一般在 75%80%1 。我们在乙酰水杨酸的制备实验教学中发现该方法反应速度较慢、副产物多、收率不高，且粗产品水溶液极不易析出晶体，学生需加入晶种或用玻璃棒摩擦器壁，产品收率明显低于文献报道值（在 55%左右） 。此外，反应物之一的乙酸酐过量较多（其物质的量约是水杨酸的 3.3 倍） ，催化剂的用量也较大（5 g水杨酸中加 1.3 g 浓硫酸） ，还增加了实验经费投入和污染，教学效果不理想，也不符合绿色化学实验要求。我们尝试寻求更好的方法使反应更易进行，时间更短，耗能更少，产品质量更好，同时对生产有一定
6、的指导意义。有文献报道利用微波辐射，选择其他催化剂合成乙酰水杨酸，但辐射功率一般400 W2-3 。浓硫酸作为传统催化剂，有一定的腐蚀性，但它可在反应中吸收生成的水，有利于水杨酸的酰化，这是其他催化剂所不具备的特性。因此本实验尝试以微量浓硫酸作催化剂，利用微波辐射合成乙酰水杨酸，以更好地促进实验教学。实验涉及微波辐射功率、反应时间、原料摩尔配比以及催化剂的用量等因素对产物收率的影响，我们发现在浓硫酸用量大大减少的情况下，辐射功率仅为 140 W，乙酰水杨酸的收率可精品文档欢迎来主页查询更多精品文档,欢迎来我主页查询达到 90.8%。现报告如下。 1 材料和方法 1.1 仪器与试剂 仪器：自改装
7、三星 S9G89D 型微波炉、YRT-3 型显微熔点测定仪 （天津海益达科技有限公司，温度计未经校正)、 FTIR-8400 红外光谱仪（天津市光学仪器厂） 。试剂：水杨酸、乙酸酐（蒸馏后使用） 、95乙醇、三氯化铁等均为分析纯（AR）试剂，实验用水为蒸馏水。 1.2 实验原理 见反应式： COOHOH+（CH3CO）2O 浓 H2SO4MWCOOHOCOCH3+CH3COOH 1.3 乙酰水杨酸的微波合成 向 50 ml 装有 5.0 g 水杨酸和一定量新蒸乙酸酐的干燥锥形瓶中滴加浓 H2SO4，小幅振荡锥形瓶片刻后，放入有冷凝装置的微波炉中反应数秒后，停止并冷却反应液，立即析出白色晶体。加
8、入 50 ml 蒸馏水，充分冷却析晶、抽滤、干燥后得到乙酰水杨酸粗产品 6.0 g，收率 92.0%。将粗产品以 95乙醇/水混合溶剂重结晶，干燥得白色针状晶体，收率90.8%。m.p：134.5135（文献值 1351364 ） ；其红外光谱与标准图谱一致。乙酰水杨酸精品用 1%FeCl3 溶液检验无紫色出现。 2 结果和讨论 2.1 微波辐射功率对产率的影响 使 n（水杨酸）n（乙酸酐）=12.0，5 g 水杨酸中加 0.36 g 浓硫酸，反应时间为 60 s，改变微波辐射强度，结果见表 1。 精品文档欢迎来主页查询更多精品文档,欢迎来我主页查询表 1 微波辐射功率对产率的影响 微波辐射功
9、率(W)100140180220 收率(%)87.490.887.481.3 相关文献报道使用其他催化剂，辐射功率多在 400 W 以上2-3 ，能耗较高。本实验观察了微波辐射功率的改变对产品收率的影响。辐射功率为 140 W 时，产品收率可达 90.8%，粗产品即为状态极好的白色晶体，该功率明显低于文献报道。随着功率的增加，副反应增加，收率降低。功率增加至 220 W 后，所得产品颜色明显加深，这可能是由于局部温度过高，浓硫酸碳化产生有色杂质。 2.2 辐射时间对产率的影响 使用最佳微波辐射功率 140 W，使n（水杨酸）n（乙酸酐）=12.0，5 g 水杨酸中加 0.36 g 浓硫酸，改变
10、反应时间，所得收率见表 2。表 2 微波辐射时间对产率的影响表 2 显示，反应时间以 60 s 为最佳，收率可提高至 90%以上。反应时间过短，反应不完全，收率低，如反应时间为 30 s 时收率为76.7%，仅接近于常规加热反应的收率。辐射时间增加，虽有利于反应的进行，但同时也增加了能耗和副反应的发生，不利于收率的提高，乙酰水杨酸收率维持在 86%以下。 上一页 1 2 下一页2.3 原料摩尔配比对产率的影响 使用微波辐射功率 140 W，5 g水杨酸中加 0.36 g 浓硫酸，反应时间为 60 s，改变水杨酸与乙酸酐的摩尔配比，结果见表 3。表 3 原料摩尔配比对产率的影响传统制备方法为使水
11、杨酸酰化完全，制备乙酰水杨酸时，水杨酸和乙酸精品文档欢迎来主页查询更多精品文档,欢迎来我主页查询酐的投料比达到 13.3，乙酸酐过量超过了 200%，极大地增加了反应成本1 。我们在实验中改变水杨酸与乙酸酐的摩尔配比，当水杨酸与乙酸酐的摩尔配比为 12.0 时，便可达到最佳收率（90.8%） 。摩尔配比增加至 13.0，反应结束加水后，难以析出晶体，往往需要放置一段时间或玻璃棒摩擦器壁，才可析出晶体，且产品纯度不高，产品状态为粘稠状。而水杨酸与乙酸酐的摩尔配比为 12.0 时，反应结束后，立即析出白色粉状晶体，产品纯度高。 2.4 催化剂用量对产率的影响 使用微波辐射功率 140 W，5 g
12、水杨酸参与反应，使 n（水杨酸）n（乙酸酐）=12.0，反应时间为 60 s，改变催化剂的用量，产品收率见表 4。表 4 催化剂的用量对产率的影响 文献报道以硫酸氢钠4 、三氯化铝5等为催化剂加热制备乙酰水杨酸，但反应时间较长，收率仅在 75%85%。浓硫酸作为传统催化剂，有一定的腐蚀性，但它可在反应中吸收生成的水，有利于水杨酸的酰化，这是其他催化剂所不具备的特性。本实验尝试尽可能减少浓硫酸催化剂的量，又能达到最佳的反应效果。表 4 显示，浓硫酸的用量为 0.08 g 时，乙酰水杨酸粗产品收率仅为 33%，大部分原料未反应；但用量过多，会增加副反应和污染，从而导致产品的颜色加深，杂质过多。结果
13、表明：5 g 水杨酸中加 0.36 g 浓硫酸，粗产品状态最好，为白色粉状晶体，且收率达到 90%以上。 2.5 传统合成方法与微波合成方法的比较表 5 传统合成方法与微波合成方法的比较表 5 显示，微波辐射加热与传统加热方法相比，精品文档欢迎来主页查询更多精品文档,欢迎来我主页查询反应时间大大降低，乙酸酐的用量减少约 40%，酸性催化剂的用量减少约 70%，而收率可提高至 90%以上。因而达到了降低反应成本和能耗、减少环境污染的目的，同时还提高了产品的收率。 采用微波辐射方法，以水杨酸和乙酸酐为反应原料，以浓硫酸作催化剂，可高效地合成乙酰水杨酸。经优化后，获得最佳反应条件为微波辐射功率 14
14、0 W，n（水杨酸）n（乙酸酐）=12.0，5 g水杨酸中加 0.36 g 浓硫酸，反应时间 60 s。该法收率较高，能有效地节省乙酸酐、浓硫酸用量，大大缩短反应时间，且能耗非常低，优于传统方法。 【参考文献】 1 尤启冬.药物化学实验与指导M. 北京：中国医药科技出版社，2000:122-123. 2 钟国清.微波辐射快速合成乙酰水杨酸J.四川化工与腐蚀控制，2002，5(5):11-13. 3 李家贵，韦庆敏，朱万仁.微波辐射合成乙酰水杨酸的研究J.玉林师范学院学报（自然科学版） ，2007，28(3):35-38. 4 肖新荣，刘传湘，汪 敏，等.硫酸氢钠催化合成阿司匹林精品文档欢迎来主页查询更多精品文档,欢迎来我主页查询的研究J.精细化工中间体，2002，32(6):42-43. 5 丁健桦，郝 丽，乐长高，等.阿司匹林的合成条件研究J.东华理工学院学报，2005，28(1):76-78.上一页 1 2 下一页
