阿司匹林合成催化剂的研究

阿司匹林合成催化剂的研究

陈明珠

摘要：阿司匹林是生活中常见的药物，随着科学技术的发展，对阿司匹林合成的研究也日益深入，尤其是对催化剂的研究更是繁多。现以水杨酸和酸酐为原料经酰化反应合成阿司匹林，比较了不同催化剂催化合成阿司匹林，探讨合成阿司匹林的最佳催化剂。

关键词：阿司匹林；催化剂；合成；

1、引言

阿司匹林又名乙酰水杨酸，是临床常用的解热镇痛、抗炎、抗风湿、抗血栓形成的药物。随着国内外对阿司匹林研究的不断深入，有许多新的治疗用途得以发现。阿司匹林的生产是以水杨酸和醋酐为原料，在催化剂的作用下经酰化反应实现。随着人们对阿司匹林的需求量日益增加，阿司匹林的大量生产就变得非常重要。现比较几种合乎要求的催化剂，在合成目标化合物的同时，找到最佳催化剂。

2、催化剂改进研究

阿司匹林的合成原理是催化剂作用下，一醋酐为酰化剂，与水杨酸强极限化成酯。传统合成阿司匹林的催化剂为浓硫酸，但是它存在缺点。1）浓硫酸腐蚀设备，有排酸污染。2）操作要求严格。浓硫酸具有强氧化性，要求反应时严格控制其加入速度以防反应物碳化。3）合成的产率不高。因此，在工业技术发达的今天，要求我们寻找一类新的催化活性高、环保型的催化剂。综合文献分析可知，改进后的催化剂可大体分为酸性催化剂、碱性催化剂和其他类型的催化剂。2．1酸性催化剂

酸性催化剂催化合成阿司匹林的机理如下：在酸作用下，乙酸酐中羰基碳原子的正电性增强，使乙酸酐中酰基容易向羟基转移形成酯基，即完成乙酰水杨酸的合成。催化剂酸性越强，氢质子流动性越好，越易于催化酯基的生成，但在乙酰水杨酸的合成中，催化剂酸性太强，也会造成水杨酸分子中羧基与另一水杨酸分子中的酚羟基脱水酯化，生成较多的酯聚合副产物。因此，以浓硫酸为催化剂合成阿司匹林的反应为基础，人们对酸性化合物替代浓硫酸为催化剂合成阿司匹林进行了大量研究，取得了可喜成果。酸性催化剂包括路易斯酸、固体酸、有机酸、酸性无机盐、酸性膨润土等。丁健桦等以A1C1s，BiCl。等Lewis酸为催化剂，在85℃合成了阿司匹林，收率分别为72．6％和68．3％[1]。该方法消除了环境污染，产品质量较好，但收率中等。肖新荣等用微波辐射法制备的活性二氧化锡固体酸为催化剂，85℃下，反应45 min可使阿司匹林收率达到81．6％，产物中酯聚合物的含量较少，所得产品为纯白色，可在干燥箱中加热干燥，而且乙酰水杨酸极少水解[2]。活性二氧化锡性质稳定，操作安全，所得产品容易分离，回收的二氧化锡除去少量杂质可重复使用。李继忠尝试了用对甲苯磺酸作催化剂合成阿司匹林，收率为94．4％[3]。对甲苯磺酸为固体有机酸，经济易得，污染少，收率高，操作方便，具有较好的工业化前景。研究人员报道了用酸性无机盐NaH：

PO。，NaHSO。催化合成阿司匹林，在75℃下，反应30 min阿司匹林收率分别为76％和87％[4．5]。酸性无机盐较温和，用量少，不腐蚀设备，反应过程以固相存在，反应完毕经热过滤即可与产品分离，符合绿色化学要求，值得借鉴。王贵全等以酸性活化膨润土催化阿司匹林的合成，在85～90℃下，反应0．5～1 h阿司匹林收率达90．4％[6]。膨润土具备二维通道和大孔分子筛的性质，用酸处理后所得的酸性膨润土催化酯化反应最大优点是收率高，催化剂经热过滤与产品分离后，再经干燥、净化、活化处理，可反复使用，成本低，不污染环境，是一种绿色催化剂。但酸性膨润土需要一个制备过程。

2．2碱性催化剂

碱性化合物为催化剂基于碱性化合物能与水杨酸反应、能破坏水杨酸分子内氢键、活化水杨酸的羟基机理，许多碱性化合物可以作为催化剂合成阿司匹林。常见的催化剂包括强碱、弱碱和弱酸强碱盐。张国升报道了氢氧化钾为催化剂合成阿司匹林，收率为90％[7]。他认为碱性化合物作为催化剂优于酸性化合物。酸性化合物为催化剂反应温度均在75℃以上，较高的温度和酸性环境会导致聚合物乙酰水杨酸酐的生成，乙酰水杨酸酐可以导致人体过敏。以氢氧化钾为催化剂，反应温度为60"---65℃，产品中过敏性物质含量减少且产品收率高。唐宝华等和林沛和分别报道了以无水碳酸钠和吡啶弱碱性物质为催化剂合成阿司匹林，收率分别为71％和80．2％[8．9]。以无水碳酸钠为催化剂，反应完毕可趁热过滤将其除去，减小了对设备的腐蚀和对环境的污染。吡啶催化效果优良，收率高，适合工业化生产，但较易吸水形成共沸物，使反应温度较难控制，且反应中产生难闻的气味。研究人员报道了弱酸强碱盐醋酸钠、苯甲酸钠催化合成阿司匹林的反应。条件分别为65℃，30rain和60～65℃，20～30 min，收率分别为81．9％和82．8％，均较高[10,11]。这类催化剂催化活性高，反应安全，后处理简单，是一类较好的环境友好催化剂，值得工业化借鉴。

2.3碘为催化剂

以碘作催化剂，以水杨酸和乙酸酐为原料，通过超声辐射快速合成了乙酰水杨酸。最佳合成条件为：原料比n(乙酸酐):n(水酸):n(碘)=100:50:1，超声功率300W，辐射时间15min，产率96.2%.研究结果表明该法反应时间短，操作简单，环境友好，节约能源，产率高[11]

2.4以三氯稀土为催化剂

用三氯稀土催化水杨酸与乙酸酐进行酯化反应,其催化效果与以浓H2SO4为催化剂相当,但同时又克服了浓硫酸为催化剂所具有的腐蚀设备,污染环境等缺点,催化剂与水均可回收使用,催化剂可回收使用3次以上。在稀土三氯化物中,催化效果较佳的为YCl3,反应较佳条件为:水杨酸与乙酸酐摩尔比1∶2.0,80°C 水浴下,反应时间30min左右,YCl3 用量为0.4g左右。[12]

3、合成新技术的前景

合成阿司匹林经典的化学反应的反应速度较慢，易产生副反应，经常对反应设备有腐蚀。近年来，阿司匹林合成新技术和新方法对进一步完善其生产工艺、

降低生产成本将有重要的意义。催化剂的催化活性高、环保、可重复使用，将会使阿司匹林生产的高效化、绿色化达到目标。

参考文献

[1]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(自然科学版)，2005，28(1)。76—78．

[2] 肖新荣，刘传香，汪敏．微波辐射法制备话性二氧化锡并催化合成乙酰水杨酸[J]．南华大学学报(理工版)，2003，17(4)；8-12

[3]李继忠。对甲苯磺酸催化合成乙酰水杨酸的研究[J]。化学世界，2005,(5)，365-366

[4]隆金桥。黄小翠，农慧怡，等．磷酸二氢钠催化合成阿司匹林[J]．广西右江民族师专学报，2005，18(3)：45—46．

[5]翁文，林德娟，尤秀丽，等．硫酸氢钠催化合成阿司匹林[J]．应用化

工,2003,32(2),15-16．

[6]王贵全，陈志勇.以酸活化膨润土催化合成阿司匹林[J].化学工程师，

[7]张国升．以固体氢氧化钾为催化剂制备乙酰水杨酸[J]．化学试剂，1986，8(4)：245—246．

[8]唐宝华。肖凤娟，张筠．碳酸钠催化微波合成阿司匹林的方法探索[J]·河北化工．2006，29(6)：24—25-

[9]林沛和.毗啶催化合成乙酰水杨酸的研究[J]化工中间体2006，(9)：18-19．

[10]林沛和，李承范．乙酸钠催化合成阿司匹林[J]．河北化工，2006，29(4)：19—20．

[11]施小宁,赵素瑞,吴巧玲.《超声辐射分子碘催化乙酰水杨酸的合成研究》.甘肃天水师范学院学报第28卷第2期2008年3月

[12]张武,李红喜,顾巍,吴磊.《三氯稀土催化合成乙酰水杨酸》.安徽化学世界