水杨酸及其衍生物

水杨酸及其衍生物

[摘要]介绍了水杨酸、乙酰水杨酸、对-氨基水杨酸、水杨酸甲酯的生产现状及新的合成工艺。

[关键词]水杨酸;衍生物;合成

水杨酸(邻羟基苯甲酸) 是医药、食品、香料、染料和农药等工业的重要中间体。水杨酸最早用于合成医药阿斯匹林, 后来用于合成香料冬青油。70 年代后,用于合成农药水胺硫磷、甲基异柳磷等杀虫剂品种, 并用于合成直接染料和酸性媒介染料。随着水杨酸在许多领域的广泛应用, 水杨酸的需求量大大增加。我国水杨酸工业生产始于50 年代末。

水杨酸化学名称为邻-羟基苯甲酸，又名柳酸，存在于柳树、水杨树及其他许多植物中。水杨酸是白色针状结晶，熔点157-1590C，微溶于水，易溶于乙醇。水杨酸属酚酸，具有酚和羧酸的一般性质。例如，与三氯化铁试剂反应显紫色，在空气中易氧化，水溶液显酸性，能成盐、成酯等。

水杨酸甲酯俗名冬青油，是由冬青树叶中提取得到。水杨酸甲酯为无色液体，沸点为1900C，具有特殊香味。可作扭伤时的外擦剂，也用作配制牙膏、糖果等的香料。

水杨酸异丙酯(邻羟基苯甲酸异丙酯) 是一种重要的有机化工原料和中间体, 可用作溶剂、催化剂、塑料助剂及合成农药、医药等。目前,我国主要用于合成农药水胺硫磷。

1水杨酸]1[

1.1 水杨酸的合成方法

1.1.1 苯酚法

①常压法以苯酚为原料, 可得99 %含量的成品水杨酸, 收率为50 %～70 %。该法的优点是常压操作, 安全性较好, 较适宜小企业生产, 设备投入也较小; 缺

点是苯酚消耗较高, 单耗转化率低, 苯酚循环使用能耗也较高。目前不采用此法生产。

②中压法以苯酚为原料,该法含量为99 % ,收率达98 %以上。该法的优点是苯酚的单程转化率高, 成本低, 产品质量好; 缺点是用0.7～0.8 MPa 反应压力,

设备投入较大,有一定的危险性。该法是目前工业上采用的主要方法,有较强的竞争能力,前景广阔。

1.1.2 邻硝基甲苯法

以邻硝基甲苯为原料,工艺流程长,成本高,副反应多,不适合工业生产。

1.1.3 邻甲基苯磺酸法

以邻甲基苯磺酸为原料, 该法仅有理论学术意义,无工业化意义,效率极低,原料来源困难。

1.1.4 邻甲酚法

该法以邻甲酚为原料, 该法有一定的工业价值, 但成本高, 工艺流程

长。目前还没有厂家采用。

1.水杨酸的应用]2[

1.2.1 合成香料

用水杨酸可以合成水杨酸甲酯、水杨酸乙酯、水杨酸异戊酯、水杨酸异丁酯、水杨酸苄酯、水杨酸苯酯及水杨酸苯乙酯等香料。

1.2.2 合成医药

用水杨酸可以合成乙酰水杨酸(阿斯匹林) 、柳胺酚(利胆酚) 、格列本脲、三溴沙仑、柳氮磺吡啶、氯硝柳胺及水杨酰胺等药品。

1.2.3 合成农药

用水杨酸可以合成水胺硫磷、甲基异柳磷及乙基异柳磷等农药。

1.2.4合成染料

用水杨酸可以合成直接黄棕D3G(C. I. 30045) 、直接深棕M(C. I. 22311) 、直接黄棕3G(C. I. 30050) 、直接耐晒棕BRL (C. I. 30145) 、酸性媒介深黄GG(C.

I. 14010) 及酸性媒介黄3G(C. I. 13990) 等染料。

1.2.5 合成精细化工中间体

用水杨酸可以合成5 - 氯水杨酸、3 ,5 - 二氯水杨酸及水杨酰苯胺等产品。可见, 水杨酸是一个具有广泛用途的化工中间体。目前国内对其应用方面的研究尚不深入, 只是在医药、农药方面用量较大。因此,应大力开发其衍生产品, 不断提高水杨酸的质量, 降低生产成本, 以满足精细化工行业的需要。

2 水杨酸甲酯

2.1概述

水杨酸甲酯俗名冬青油,一种重要的酯类化合物,是无色且有香味的液体,沸点220～222℃,易溶于乙醇、异辛烷、乙醚等有机溶剂,微溶于水。放置在空气中易变色,在酸、碱条件下易水解。现被广泛地用在精细化工中作溶剂、防腐剂、固定液;也用作饮料、食品、牙膏、化妆品等的香料;以及用于生产止痛药、杀虫

剂、擦光剂、油墨及纤维助染剂等]6~3[。天然的水杨酸甲酯是在甜桦树中发现

的,早期的水杨酸甲酯是从甜桦树和冬青叶中提取出来的。但因来源有限,因此人工合成它就显得尤为重要。

2.2 合成

2.2.1 提取法

目前,从植物中提取水杨酸甲酯常用乙醇、乙醚、氯仿、冰醋酸等溶剂经过反复浸泡虹吸,然后用蒸馏萃取法分离,得到纯净的水杨酸甲酯。流程如下:

冬青树叶（溶剂萃取）——萃取液（蒸馏）水杨酸甲酯

考虑到溶剂的价格、毒性和产品收率,目前用的比较多的溶剂是乙醇]5\4\3[。郭鹏等]5[研究发现用水∶乙醇体积比为2∶1的溶液浸取6 h后再进行蒸馏,收率

较高。

2.2.2 合成法

化学合成法是用水杨酸和甲醇(或其他酯化试剂)在酸性催化剂催化下合成

水杨酸甲酯的,传统的生产过程如下:水杨酸,无水甲醇,浓硫酸,常压下轻沸回流

反应一定的时间,反应液蒸出过量甲醇等低沸点物质后,加入10% Na

2CO

3

溶液,

分出油状物用Na

2CO

3

溶液和蒸馏水洗涤至中性,干燥,过滤,减压蒸馏得纯品。

2.2.3 其他方法

李靖等]7[研究发现用微波辐射代替传统的加热方式可以加速反应的进行。由

于极性分子内电荷分布不平衡,在微波场中能迅速吸收电磁波的能量,通过分子

偶极作用进行超高速振动,提高了分子的平均能量,使反应温度急剧上升,从而提高了反应速度。对于用浓硫酸催化甲醇和水杨酸合成水杨酸甲酯的工艺中,张德

华]8[用甲苯作为带水剂,及时除去反应过程中生成的水,也可以保持催化剂的活性,提高产品收率。

3 水杨酸异丙酯

3. 1 概述

水杨酸异丙酯(邻羟基苯甲酸异丙酯) 是一种重要的有机化工原料和中间体, 可用作溶剂、催化剂、塑料助剂及合成农药、医药等。目前,我国主要用于合成农药水胺硫磷。

3. 2 合成

3.2.1 硫酸催化酯化法]9[

水杨酸与异丙醇在浓硫酸的作用下直接生成水杨酸异丙酯,反应时间长达16～18h ,产品收率仅为70%～75% , 含量为80%～85%, 酯化过程中产生大量废酸和废水,回收利用困难,环境污染严重。此法正逐渐被淘汰。

3.2.2 氯化亚砜法]9[

水杨酸先与氯化亚砜作用生成水杨酰氯, 然后再与异丙醇反应生成水杨酸

异丙酯, 产品收率为90%左右, 含量为95%左右。此法生产中要使用大量的氯化亚砜, 该产品主要靠进口, 价格很高, 导致生产成本高, 同时反应过程中产生大

量的二氧化硫和氯化氢气体,造成环境污染。因此开发新型、高效催化剂是水杨酸异丙酯合成的一个重要课题。

3.2.3 固体酸催化法]9[

用固体酸催化, 溶剂带水生产水杨酸异丙酯的最佳工艺条件为:水杨酸为0. 5mol 时,水杨酸与异丙醇的配比为1∶1.8～2 ,温度为95～116 ℃,溶剂用量为

60g , 固体酸用量为15 g , 反应时间为15h 。此法优点是使水杨酸异丙酯的收率提高到90%以上,降低了异丙醇的消耗,消除了环境污染。

3.2.4 混合酸催化法]10[

混合酸催化法的最佳工艺条件为: 水杨酸与异丙醇的摩尔比为1∶1.8 , 反应温度为95～118 ℃,反应时间为16～18 h , 混合酸催化剂的最优组合为(以0.

75 mol 水杨酸为基准) 硫酸2 mL 、对甲苯磺酸3g 、硼酸3g 、草酸1g ,催化剂质量分数占投入水杨酸质量分数的10%。

3.2.5 钛酸丁酯催化]11[