离子液体在阿司匹林合成中的应用研究进展_王占军.caj

第40卷第7期 当 代 化 工 Vol.40，No.7 2011年7月 Contemporary Chemical Industry July，2011基金项目：辽宁省教育厅科技计划，项目号：L2010431。

收稿日期：2011-3-27 作者简介：王占军（1990-），男，内蒙古乌海人，研究方向：有机合成。

E-mail：wzjwzj90@。

指导老师：王晓丹（1978-），女，辽宁葫芦岛人，博士，从事有机合成及绿色化学研究。

E-mail：wxdwxd78@。

离子液体在阿司匹林合成中的应用研究进展王占军, 肖 鹏, 杨 悦, 王晓丹（沈阳化工大学 应用化学学院，辽宁 沈阳 110142）摘 要：介绍了离子液体的结构、性质、分类及其合成，概述了近年来国内用离子液体催化合成阿司匹林的研究现状，提出了发展建议，最后展望了离子液体合成阿司匹林的未来发展前景。

关 键 词：离子液体； 阿司匹林； 催化合成； 研究进展中图分类号：TQ 465. 9, O 643.3 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2011）07-0762-03Research Progress in Application of Ionic Liquidsto Aspirin SynthesisWANG Zhan-jun , XIAO Peng , YANG Yue , WANG Xiao-dan（Department of Applied Chemistry, Shenyang Chemical Engineering University, Liaoning Senyang 110142, China ）Abstract : Structure ,property, classification and synthesis of ionic liquids were briefly reviewed,research situation of ionic liquids in aspirin synthesis at home in recent years was introduced, some development proposals were also put forward. Lastly, development trend of ionic liquids in aspirin synthesis was prospected. Key words : Ionic liquid; Aspirin; Catalytic synthesis; Research progress阿司匹（Aspirin）林作为一种解热镇痛药，问世于1899年。

迄今为止，阿司匹林已应用百年，成为医药史上三大经典药物之一，至今它仍是世界上应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药，也是作为比较和评价其它药物的标准制剂。

阿司匹林在临床上有许多用途，除用于解热镇痛外，还可以抗炎抗风湿、抗血栓等多种医药用途。

最新研究表明，阿司匹林临床应用又有新的突破。

美国癌症协会进行的实验结果显示，适量阿司匹林可预防结肠癌并延长结肠癌患者生命。

最近，美国的科学家还证实阿司匹林有抑制艾滋病毒繁殖的作用。

除药用外，阿司匹林在其它领域的用途也在不断扩大[1]。

阿司匹林的传统合成方法是以浓硫酸作催化剂，用乙酸酐和水杨酸作原料经酯化反应而制得，产率较低（一般在65%~70%左右），且容易发生副反应，产品成色较差，同时浓硫酸会腐蚀设备，废酸排放对环境的污染也较大。

因此，寻找合成阿司匹林的绿色、高效型催化剂逐渐成为近年来人们研究的热点。

在广大化学工作者的不懈努力之下，已经发现了许多新的阿司匹林合成催化剂，如硫酸氢钠[2]、三氯化铝[3]、吡啶[4]、维生素C [5]、分子碘[6]、碳酸钾[7]、固体氢氧化钠[8]等，但或因催化剂对人体有伤害或价格偏贵亦或重复使用性较差等缺点而使得这些催化剂差强人意。

值得庆幸的是，人们也发现了具有开发潜力的新型催化剂兼溶剂—离子液体。

1 离子液体结构及性质简单地说，离子液体就是由有机阳离子和有机或无机阴离子构成的、在室温或室温附近温度下呈液体状态的盐类[9]。

室温离子液体同其它有机溶剂相比，具有许多优点，如蒸汽压低、毒性小、热稳定性好、溶解性独特，反应产物分离简单等优点[10-11]。

国内外有关离子液体的性质及应用研究已有大量的报道[12-17]。

2 离子液体的分类及合成[18]离子液体可根据阴阳离子类型分类，按阳离子第40卷第7期 王占军，等：离子液体在阿司匹林合成中的应用研究进展 763可分为：季铵盐类、季盐类、咪唑类、吡啶类等等（如图1所示）；按阴离子可以分成两大类：一类是组成可调的氯铝酸类，另一类是组成固定且对空气、水稳定的阴离子（包括BF 4-、PF 6-、CF 3SO 3-、（CF 3SO 2）2N -、CF 3COO -等）。

图1 常见离子液体阳离子类型Fig.1 Cation type of common ionic liquids当然也可按离子液体的水溶性将其分为亲水性离子液体（如[BMIM]BF 4、[EMIM]BF 4、[EMIM]Cl、[BP y ]BF 4 等）和憎水性离子液体（如[BMIM]PF 6、[OMIM]PF 6、[BMIM]SbF 6、[BP y ]PF 6 等）。

此外，也可按酸碱性将离子液体划分为Lewis 酸性、Lewis 碱性、Brφnsted 酸性、Brφnsted 碱性和中性离子液体这几类。

其中，Lewis 酸性离子液体是指能够接受电子对的离子液体，反之，Lewis 碱性是指能够给出电子对的离子液体。

Lewis 酸性或碱性离子液体主要是氯铝酸类离子液体，且随着AlCl 3 摩尔分数的增加，酸性逐步增强。

Brφnsted 酸性离子液体指能够给出质子亦或含有活泼酸性质子的离子液体，如[HMIM]BF 4等；Bronsted 碱性离子液体指能够接受质子亦或阴离子为OH -的离子液体，如[BMIM]OH 等。

经过多年的不断努力，化学家们已制得了多种室温离子液体，组成它们的阳离子大多是有机含氮杂环阳离子，阴离子一般为体积较小的无机阴离子。

有些离子液体（如阴离子为AlCl 4- 的离子液体）对水特别敏感，因此需在干燥的环境中制备，操作要求比较严格。

而有些离子液体则不溶于水，如离子液体[EMIm]BF 4、[EMIm]PF 6，制备它们不需隔绝空气，操作相对来说简单一些。

合成以上两类离子液体的方法分别为直接合成法和离子交换法（如图2、3 所示）。

图2 常见离子液体的合成Fig.2 Synthesis of common ionic liquids图3 离子液体催化剂结构示意图 Fig.3 Structure of acid ionic liquid catalyst3 ILs 在阿司匹林合成中的应用近年来,对离子液体的研究主要集中在将某些官能团连接在阴离子或阳离子上使其具有特殊的功能方面,如酸性离子液体、碱性离子液体、手性离子液体等。

Brφnsted酸性离子液体（BAILs）是其中重要的一类,它们兼有质子酸性和离子液体的特殊性质,因此可用以代替传统的质子酸催化剂。

酯化反应是有机合成化学中最重要的反应之一,被广泛地用于保护及转换羧酸官能团。

自从邓有权等在2001年首次报道了在酸性氯铝酸离子液体中进行羧酸与醇的酯化反应后,各种BAILs被陆续地用于酯化反应,并取得了良好效果[19]。

蒋栋[20]等研究了用Brφnsted酸性离子液体代替浓H 2SO 4为催化剂催化乙酸酐和水杨酸合成阿司匹林的效果。

该研究合成了3种离子液体分别为[Hmim]BF 4、[bmim]HSO 4和[bmim]H 2PO 4，通过多组实验分别考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、酐/醇摩尔比对水杨酸酰化反应产率的影响和离子液体的重复使用性能。

最终确定实验最佳条件为：[bmim]H 2PO 4 1.18×10-3mol,水杨酸0.02 mol,乙酸酐0.04 mol,反应时间30 min,反应温度70 ℃,产率63.43%，催化效果与浓H 2SO 4相当，且离子液体能溶于水，经简单滤掉悬浮物后旋蒸除去母液中的水之后，仍可以重复使用。

值得一提的是，离子液体对设备无腐蚀,且几乎不产生废弃物,因此属于环境友好型工艺。

谢辉[21]等研究了以多种1,3-二烷基咪唑离子液体（[BMIm]BF 4、[BMIm]PF 6、[BMIm]Br、[HMIm]BF 4、[HMIm]Br）为催化剂来合成阿司匹林的反应。

通过多组实验考察了不同的离子液体、水杨酸与乙酸酐的摩尔比、反应时间等因素对阿司匹林产率的影响，确定了最佳反应条件，最佳收率可达81.6%。

之后他们对离子液体[BMIm]Br的重复使用性能进行了考察。

结果表明,[BMIm]Br重复使用5次后仍然能比较764 当 代 化 工 2011年7月好地催化合成阿司匹林。

美中不足的是，咪唑基离子液体具有一定的毒性[22]。

最近，钱德胜[23]等合成了一系列价格低廉的己内酰胺离子液体{[CP]X（X:HSO4,H2PO4,BSA）、N-甲基丁内酰胺离子液体[NMP]X（X:HSO4,H2PO4, BSA）}。

分别考察了不同条件对反应的影响，其中以[NMP]H2PO4及[CP]H2PO4这2种离子液体催化效果较好，收率分别可达72.4%和69.9%，且这两种离子液体的催化性能较稳定，离子液体重复使用4次后仍表现出良好的催化活性。

4 结语与展望阿司匹林作为临床用量最大的药物之一，其应用范围仍在不断地被拓展，改进阿司匹林的合成工艺具有较大现实意义[24]。

以离子液体作合成阿司匹林的催化剂，产率和以浓硫酸为催化剂相当或者更好，且反应后较容易从体系分离出来，并可多次循环使用，是目前所研究出的较有研发前途的阿司匹林合成催化剂。

虽然离子液体合成阿司匹林的研究刚刚起步，虽然目前使用的离子液体合成成本普遍较高，且具有一定的毒性，并不是完全绿色的催化剂，但我们应该理性的看待离子液体，在看到它的缺点同时也应该看到它的优点。

离子液体催化性能较高、重复使用性好，不挥发、不易燃，更重要的是可以通过调整阴阳离子组合或“嫁接”适当的官能团来制得“量身定做”的离子液体。

这就为寻找更适合阿司匹林合成的离子液体提供了无限可能。

总体来看，离子液体合成阿司匹林的思路符合当代化工生产的发展要求，而将其应用到实际化工生产当中还有很长的一段路要走。

能源与环境是当今世界社会经济发展的两大主题。

因此，从节约资源和保护环境角度出发，建议日后加大离子液体合成阿司匹林方面的研究，努力在减少离子液体合成成本、降低合成产品毒性、简化合成工艺等方面作进一步的完善。