酒石酸钠钾为催化剂合成阿司匹林的研究

郭召美等

摘 要：以酒石酸钠钾作为催化剂，用邻羟基苯甲酸和乙酸酐为原料合成阿司匹林。在实验室条件下，初步探讨了催化剂用量、物料配比、反应时间、反应温度对乙酰水杨酸收率的影响，实验结果表明，酒石酸钠钾是一类很好的催化剂，当酸酐物质的量比为1：2，酒石酸钠钾用量为0.3g，反应时间为15min，反应温度为75℃，纯化后阿司匹林收率达85.32%。

关键词：乙酰水杨酸；合成；酒石酸钠钾

阿司匹林（Aspirin），学名乙酰水杨酸（acetylsalicylic acid），因良好的清热、镇痛、抗炎效果，被广泛的应用，所以乙酰水杨酸的在化工生产有着很重要的地位。同时乙酰水杨酸的制备实验在有机化学实验中处于十分重要的地位。现有的合成都采用浓硫酸催化合成法[1]，而浓硫酸作为催化剂在使用的过程中存在：浓硫酸属于易制毒品；氧化性和脱水性很强，不安全、物料的用量比较大、副产物比较多、反应的后处理较麻烦、产品色泽较深、浓硫酸很容易腐蚀设备等诸多不足。因此人们做了大量的实验研究，试图寻找新的环境友好型的催化剂来代替浓硫酸，还有用微波辐射，超声波辅助合成等。酒石酸钾钠（Potassium sodium tartrate），是一种很常见的化学试剂，无毒，易得，作为催化剂在回收利用方面符合所提倡的绿色化学的要求，比较适用于实验室合成。通过考察产品的产率、温度、反应耗时、原料消耗几个方面对催化剂的优越性进行比较验证。

1 实验部分

1.1 实验试剂和仪器

无水酒石酸钠AR级；钾水杨酸AR级；乙酸酐AR级；硫酸；碳酸氢钠，乙酸酐AR级。电子天平；电热恒温鼓风干燥箱；予华WC-1X-4型显微熔点测定仪；Bruker amZon SL型质谱仪；循环水真空泵。

1.2 实验方法

在装有事先干燥的水杨酸和新蒸的乙酸酐的250mL三角烧瓶中，加入适量的催化剂，充分震荡、摇匀，待水杨酸全部溶解在乙酸酐中时，把三角瓶移至水浴中加熱，保持瓶内温度恒定，当反应达到所需时间后，将三角烧瓶从水浴拿出，自然冷却至室温，有白色的乙酰水杨酸晶体析出，若无晶体析出，可将三角瓶放置在冰水中，同时用玻璃棒摩擦三角烧瓶内壁使晶体生成，然后加入适量冰水，待结晶后完全抽滤，并用少量冰冷水洗涤三次，得到粗产品，将粗产品转移至150ml烧杯中，边搅拌边加入一定量的饱和碳酸氢钠溶液，直至没有二氧化碳气泡产生，抽滤，并用少量水洗涤，将合并滤液倒入预先盛有体积分数为33.3%的盐酸溶液的烧杯中，搅拌均匀，即可得到白色的乙酰水杨酸晶体。将烧杯置于冰水浴中至完全结晶后减压过滤，用冷水洗涤2～3 次，用洁净的玻璃塞挤压滤饼，抽干水分，干燥后称重，取少量结晶溶解在少量水中，并滴加几滴1%三氯化铁，观察颜色变化。将结晶溶于乙酸乙酯中，水浴中加热回流，当刚有不溶物出现时，停止加热并趁热过滤，冷却滤液，得到乙酰水杨酸晶体。抽滤并收集产物，干燥后测熔点，用质谱仪检测。

1.3 正交实验的设计

为了得到合成乙酰水杨酸的最佳条件，本实验选取水杨酸-乙酸酐配料比（mol/mol）A、反应温度（℃）B、恒温反应时间（min）C和催化剂用量（g）D作为主要考察因素，以纯产品乙酰水杨酸的产率作为考察指标，进行四因素三水平正交试验（表1），实验数据用直观分析和方差分析处理并确定最佳试验条件。

2 结果与讨论

2.1 四因素三水平正交试验设计

在充分探索实验的基础上选择4个因素为影响乙酰水杨酸的产率的主要因素，每个因素选择3个水平，设计正交实验结果见表2。

2.2 正交实验结果分析

从正交实验表2中可以看出实验序号为2时，乙酰水杨酸的收率最高为77.4%，其反应条件为A1B2C2D2（即水杨酸和乙酸酐的摩尔比为1：2、反应温度为75℃、反应时间为15min、催化剂用量为0.2g），由表可知物料比、反应温度、反应时间、催化剂用量四种因素对乙酰水杨酸的产率的影响顺序为A>D>B>C。所以物料的配比的影响最大、而反应温度的影响最小。反应时间和反应温度的影响比较小。

随着乙酸酐用量增加，产率有所下降，当配比为1：4时，粗产物为油状物，产率有所下降，该合成反应的最适物料配比为水杨酸：乙酸酐=1：2；随着反应温度增加和降低，产率都有所下降，所以该反应的最佳反应温度为75℃；随着反应时间增长，产率下降，随着催化剂的用量的增加，乙酰水杨酸的产率总体是下降的。

3 结束语

酒石酸钠钾对合成乙酰水杨酸具有良好的催化活性，相对于传统的浓硫酸为催化剂，产品收率较高，无废酸排放，对设备无腐蚀性，安全、环保。完全可以作为大学有机实验的中乙酰水杨酸的制备的催化剂。

参考文献

[1]龙盛京.有机化学实验[M].北京：人民卫生出版社，2004：130-131.

[2]乔永锋，夏丽娟，高妹.乙酰水杨酸合成方法改进[J].云南民族大学学报，2008，17（3）：244-245.

[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（6）：365-366.

作者简介：贺池先，曲靖师范学院化学化工学院助教，理学硕士，主要从事有机合成学的研究。