基于超声波辐射技术的对乙酰氨基酚合成工艺研究*

湖州师范学院 生命科学学院 谷丽丽 李敬芬 陈伟康 马安亮

基于超声波辐射技术的对乙酰氨基酚合成工艺研究*

湖州师范学院 生命科学学院 谷丽丽 李敬芬 陈伟康 马安亮

对乙酰氨基酚，俗名扑热息痛，为常用解热镇痛药，可用于合成药物扑炎痛、照相用化学药品和过氧化氢稳定剂等。对乙酰氨基酚作为全世界应用最广泛的药物之一，近年来，对于其合成方法的研究也越来越多，如，有以对硝基酚还原酰化的一步合成法、以苯酚为原料的多步合成法等。本文，笔者借助超声波辐射技术，以对氨基酚和乙酸酐作原料，以锌粉为抗氧化剂，以活性炭为脱色剂，探索对乙酰氨基酚合成的新方法，并对不同反应条件下对乙酰氨基酚的产率进行了分析，得出了合成对乙酰氨基酚的最佳反应条件。

一、实验部分

1.试剂与仪器。试剂中，对氨基酚、乙酸酐、乙酸、甲醇、乙醇、四氢呋喃均为分析纯，锌粉、活性炭均为化学纯。仪器是KQ5200DE超声清洗仪仪和WRS–1A显微数字熔点测定仪。

2.反应原理。合成对乙酰氨基酚，以胺作为亲核试剂，与酸酐发生亲核取代反应而生成酰胺。

3.对乙酰氨基酚的合成。将一定量的对氨基酚、乙酸酐、稀乙酸、锌粉、活性炭加入到250 mL烧杯中，稍加摇动后，放入超声波清洗仪中，设置一定反应时间、功率和温度。反应后将烧杯中的液体转移到冰水中冷却，结晶后抽滤、洗涤。所得粗产品用水重结晶，同时加入适量锌粉和活性炭煮沸，热滤，冷却结晶，抽滤、洗涤之后，烘干得到的白色针状晶体即为对乙酰氨基酚，称重，用显微熔点仪测定其熔点。

二、结果与讨论

1.反应物摩尔比对产率的影响。设定超声功率为100 W，反应时间为20 min， 反应温度为80℃，以稀乙酸为反应溶剂，比较不同反应物摩尔比对产率的影响，结果见表1。

表1 反应物摩尔比对产率的影响

由表1可知，在一定范围内，乙酸酐的用量与产品产率成正比。若乙酸酐的用量超过一定用量，会使得乙酸酐和酚羟基反应的机会增加，增加了副反应。因此，可得反应物的最佳摩尔配比为1∶1.3。

2.不同反应溶剂对产率的影响。设定反应物氨基酚与乙酸酐摩尔比为1∶1.3，超声功率为100 W，反应时间为20 min，反应温度为80℃，比较不同反应溶剂对产率的影响，结果见表2。

表2 反应溶剂对产率的影响

由表2可知，对于一步合成对乙酰氨基酚反应来说，以这些醇类为溶剂不合适，这是因为反应过程中醇类会与酸酐反应生成酯，从而降低了产物收率。反应中，由于氨基是碱性基团，乙酸浓度增加，从而降低了氨基的酰基化能力，增加了羟基的酰基化活性，减少了水对羟基的溶剂化作用，所以产物收率下降。可见，选择稀乙酸是最佳的反应溶剂。

3.反应温度对产率的影响。设定反应物对氨基酚与乙酸酐的摩尔比为1∶1.3，超声功率为100 W，反应时间为20 min，以稀乙酸为反应介质，比较不同反应温度对产率的影响，结果见表3。

表3 反应温度对产率的影响

由表3可知，温度较低时反应不完全，产率不高，最佳的反应温度应为80℃。

4.反应时间对产率的影响。设定反应物对氨基酚与乙酸酐的摩尔比为1∶1.3，超声功率为100 W，反应温度为80℃，以稀乙酸为反应介质，比较不同反应时间对产率的影响，结果见表4。

表4 反应时间对产率的影响

由表4可知，反应的最佳时间为25 min。随着反应时间的增加，清洗液内部将不断地产生大量微小的气泡并瞬间破裂，气泡破裂会产生数百度的高温，相当于增加了加热时间，导致副反应增多，产率下降。

三、结论

在超声波辐射下，用对氨基酚和乙酸酐作为原料，锌粉作为抗氧化剂，合成对乙酰氨基酚的最佳实验条件是：当反应物对氨基酚与乙酸酐的摩尔比为1∶1.3，超声功率为100 W，反应时间为25 min，反应温度为80℃，用4%稀乙酸作为反应溶剂，对乙酰氨基酚的产率高达85.2%。

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2010年浙江省新世纪高等教育教学改革项目（zc2010080）。