阿司匹林合成催化剂研究

肇庆学院化学化工学院化学一班31徐亚辉

[摘

要]

本综述论述的是以乙酸酐与水杨酸为原料，来合成阿司匹林。

由于合成方法原理一致，则使用不同催化剂来合成阿司匹林，并比较各个催

化剂的优缺点。从而引起人们找寻高催化性，符合绿色化学理念，可重复利用的催化剂来合成阿司匹林。

[关键词]阿司匹林催化剂绿色化学可重复利用

一，阿司匹林的由来

阿司匹林是历史悠久的解热镇痛药，它诞生于19年3月6日。早在1853年夏尔、弗雷德里克·热拉尔就用水杨酸与醋酐合成了乙酰水杨酸，但没能引起人们的重视；18年德国化学家菲霍夫曼又进行了合成，并为他父亲治疗风湿性关节炎，疗效极好；19年由德莱塞介绍到临床，并取名为阿司匹林(Aspirin)。到目前为止，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他药物的标准制剂。19

二，阿司匹林的性质

阿司匹林，或作阿司匹灵、阿斯匹灵、阿士匹靈（英语：Aspirin）化学

【】

学名乙酰水杨酸，醋柳酸等。其系统命名为2-乙酰氧基苯甲酸20其分子量为180.160g/mol,密度为1.40g/cm³，熔点为138–140°C(280–284°F)，沸点为140°C(284°F)(分解)，水中的溶解度为10mg/ml(20°C)，与蛋白结合达到99.6%。其结构式为

OCOO

OHCCH3

三，阿司匹林的用途

阿司匹林为百年老药,有着很大的作用。阿司匹林的传统药理作用：①解热镇痛；②消炎抗风湿，有损害胃的生理，但是停药后，胃又恢复正常；

【】

③防止血栓生产。21近年来发现阿司匹林但在近年临床应用上有令人惊奇的疗效：①阿司匹林可预防先兆子痫；②糖尿病的阿司匹林疗法；③阿司匹林类非甾体抗炎药对该病有改善智能损害,并延缓老年性痴呆症状发展作用。④阿司匹林可能降低乳腺癌风险；⑤阿司匹林有助于眼镜的灭菌；⑥可以防止恶性肿瘤与防治中风及心肌梗塞；⑦治疗心血管疾病与防

治脑血管疾病和阿尔茨海默病。22在2002-2003年该药用药频度(DDDs)排序均名列前茅，随着阿司匹林在临床应用越来越广泛、频繁、以及人们对其药理认识的进一步加深，特别是小剂量阿司匹林用于防治动脉硬化血栓

【】

形成之后，阿司匹林的应用,正在焕发它的又一个青春。23

【】

四，阿司匹林的合成

�传统工艺制备阿司匹林法【1】

采用乙酸酐和水杨酸在浓硫酸的催化下经酰化制备阿司匹林。其优点是工艺成熟，但存在设备腐蚀严重，副反应多，工艺复杂，催化剂难以回收利用，后处

理需要反

O复中

H3COOH和冲OCC 洗，HO3COCOHC产品

H3C损失COHOO多而且产

生大量的污水污染环境。

对于传统制备阿司匹林的方法，可以看出传统催化剂的缺点，因此需要尝试新的催化剂：例如用无水浸渍法制备了膨润土负载型固体酸催化剂【2】【】

，几种1,3-二烷基咪唑离子液体为催化剂3，无水乙酸钠为催化剂

【】

合成阿司匹林4等。

②用液体催化剂催化合成

一般的液体催化剂为六氢吡啶5，浓硫酸以及室温离子液体3，Brφnsted酸性离子液体[Hmim]BF4、[bmim]HSO4和[bmim]H2PO4【6】与硅戊酸【7】

微波辐射加热，六氢吡啶为催化剂，快速合成了乙酰水杨酸在微波辐射，六氢吡啶催化下，通过正交试验及方差分析等，探索出了合成乙酰水杨酸的新工艺，产率达到了93.6%，该合成工艺快速、高效、环保、低

【】

能，所得产品为白色针状晶体，纯度高。5

以水杨酸、乙酸配为原料，硅钨酸催化合成乙酞水杨酸的最佳反应条件为:各反应物摩尔比n(水杨酸):(乙酸配):n(硅钨酸)=1.0:2.5:0.0024，76～80℃反应15min，收率可达92.6%。该法具有反应条件温和、催化剂用量小、收率高、

【】

污染少等优点，具有工业应用及开发前景。7

Br离子液体对阿司匹林的合成有较好的催化作用,最佳反应条件为:n（水杨酸）:n(乙酸酐)=1∶2,催化剂用量2mL,反应温度80～85℃,反应时间3h,收率可达81.6%。产物和离子液体不溶而分层,便于分离,

【】

且离子液体可以重复使用。3

用Brφnsted酸性离子液体[Hmim]BF4、[bmim]HSO4和[bmim]H2PO4代替浓H2SO4为催化剂催化乙酸酐对水杨酸的乙酰化,合成阿司匹林以[bmim]H2PO4作为催化剂,催化剂用量为0.28g(1.18×10-3mol),水杨酸2.762g(0.02mol),乙酸酐4.083g(0.04mol),n(酐)∶n(醇)=2∶1,反应时间30min,反应温度70℃,产率最高达

【】

【】

63.43%,并且[bmim]H2PO4溶于水后通过过滤和旋蒸脱水,重复使用3次,产率无

【】

明显变化。6

离子液体不仅是一种绿色溶剂，在反应中还显示出反应速率快，转化率高，反应的选择性高，催化体系可循环重复使用等优点。

③用固体催化剂合成阿司匹林

（1）使用的固体催化剂有水溶性固体催化剂和非水溶性固体催化剂。

【】【】【】

常用的催化剂为无水乙酸钠4，氢氧化钠9，磷酸二氢钠，分子碘8等。

乙酸钠作为催化剂合成阿司匹林的实验室最好的条件是：水杨酸用量为3.0g，乙酸钠用量为6mL，n（水杨酸）：n（乙酸酐）=1：3.0，乙酸钠用量为反应物总量的3%时,55℃反应50min，产率达81.9%。用弱碱乙酸钠作催化剂比传统的浓硫酸作为催化剂合成阿司匹林有更高的收率，

【】

且无腐蚀性，不污染环境，反应重现性好。4

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8

三氯化铝作为常用的Leiws酸，应用在付克一酞化反应中作催化剂。用无水AIC13作催化剂能较好地合成乙酞水杨酸。微波功率为65Ow，辐射反应时间为Zmin，n(水杨酸):n(乙酸配)=l:3，催化剂用量为水杨酸质量的8%，产率达到69.2%。

虽然AICl3价廉易得，催化活性高，但AICl3易吸水，产生大量含铝盐

【】

废液，造成环境污染。12

以水杨酸和乙酸酐为原料,固体氢氧化钠为催化剂,采用超声辐射快速合成阿司匹林,用正交实验筛选出。最佳合成条件为:n(水杨酸)∶n(乙酸酐)=1∶2.5,超声辐射功率160W,催化剂用量为水杨酸质量的10%,反应温度40℃,辐射时间8min,产率93.0%。研究表明该法具有操作简单、快

【】

速、后处理简单、产率高的特点,符合清洁生产的要求。9

（2）常用的固体催化剂类型还有有机化合物催化剂。例如氨基磺酸【10】【】

，对甲苯磺酸11等。

氨基磺酸是以水杨酸和乙酸酐合成乙酰水杨酸的良好的催化剂,其制备反应的最佳条件为氨基磺酸的用量为0·10g/0·4mol水杨酸;水杨酸、乙酸酐的物质的量比为1∶2;反应时间13min;反应温度为81~85℃.乙酰水

%.故用氨基磺酸催化乙酰水杨酸反应具有催化性能好,杨酸产率可达93·

用量少,反应时间较短,酯化率高,工艺简单,对设备腐蚀小,环境污染少的优

【】

点,是一种有应用价值的催化剂.10

以水杨酸和乙酸酐为原料,用对甲苯磺酸催化合成乙酰水杨酸的最佳反应条件为水杨酸、乙酸酐、对甲苯磺酸物质的量为1∶2∶0.0153,控制反应温度在81~85°C,反应20min,产率达94.44%。对甲苯磺酸是一种固体酸,保管、运输、使用方便、安全,是催化合成乙酰水杨酸的良好催化剂,反应时间短,产率高,反应条件温和,便于操作,污染少,是一种颇有工业应用开

【】

发前途的催化剂。11

（3）可重复使用的催化剂合成乙酞水杨酸有SO42-／TiO2固体超强酸,

【】

膨润土负载型固体酸2，磷酸二氢钾，三氯稀土，脱铝改性Y分子筛,活性

炭固载AlCl3等。

自制的GY分子筛为催化剂合成乙酰水杨酸,当反应物摩尔比n(水杨酸)∶n(乙酸酐)=1.0∶1.2,催化剂用量为水杨酸用量的7.5%,80℃的条件下反应10min,收率达94.2%.本工艺既避免了设备腐蚀和环境污染,又保持了催化剂低温高活性的优点,同时工艺条件及后处理简单,催化剂可以重复使用多次,具有良好的工业应

【】

用价值,有望取代浓硫酸催化剂而得到广泛应用.14

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。15

以活性炭固载AlCl3为催化剂应用于合成阿司匹林。较佳的反应条件:水杨酸

2.5,反应时间16min,反应温度80～85℃,催化剂量以与乙酸酐摩尔比1∶

固载AlCl3计为水杨酸质量的2%,产率可达80%以上。该催化剂法与传统浓硫酸法相比,催化效果更好,操作安全,极少有碳酸氢钠的不溶副产物产生,产品呈纯白结晶,对设备无腐蚀,对环境无污染,用活性炭固载后解决了AlCl3不易回收的问题,实现了催化剂的重复利用,并且回收操作简单,重复利用率高,产率高,

【】

达到了绿色合成阿司匹林的目的。16

（4）固体超强酸克服了液体酸的缺点，具有容易与液相反应体系分离、不腐蚀设备、后处理简单、很少污染环境、选择性高、催化剂可重复使用等特点，可在较高温度范围内使用，扩大了热力学上可能进行的酸催化反应的应用范围。

以复合固体酸S2O82-一ZnO-TiO2:催化合成了乙酞水杨酸。酸配摩尔比为1:3，催化剂用量为水杨酸质量的6.3%，于70℃反应3Qmin，产率为82.6%，重复使

【】

用7次，活性基本不变。17

采用催化剂Ti02一LaZO3一SO42-一来催化合成乙酞水杨酸。2.59水杨酸，5.2ml乙酸醉和0.209的催化剂在50%的功率下，反应3.5min，收率可达到83.2%。

【18】

以水杨酸和乙酸酐为原料，用SO42-／TiO2固体超强酸作催化剂合成乙酰水杨酸。探索了影响反应的因素。实验表明，最佳反应条件为：催化剂的焙烧温度500℃，反应温度76～80℃，反应时间30min，n(水杨酸):n(乙酸酐)=1:2.0，催化剂用量1.0g，此时乙酰水扬酸的收率可达79％。而且催化剂的制备简单、催化活性高、重复使用性好、后处理简便、无三废污

【】

染，是一种新型环境友好的绿色催化剂，符合节能环保的绿色合成要求。13

氯化锰醇合物合成环己酮乙二醇缩酮具有较好的催化活性,最佳反应条件为:环己酮0.3mol,n(环己酮):n(乙二醇)=1:1.5(mol/mol),带水剂苯25mL,回流反应时间

【】

3.0h,催化剂用量为4.0%;催化剂重复使用性能良好。2

催化活性高、环保型、可回收重复使用的催化剂，将会是合成乙酰水杨酸的最佳催化剂，我们将会找寻这一类催化剂，引起世界关注。

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