CN101973876B - 乙酰水杨酸的合成方法 - Google Patents

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Abstract

乙酰水杨酸的合成方法，涉及化学合成技术领域，先将ZrOCl2·8H2O固体溶于去离子水中，再加入偏钨酸铵水溶液、尿素水溶液，回流后冷却，以氨水调节pH值，经超声处理并陈化后抽滤洗涤，干燥后经焙烧制得WO3/ZrO2固体超强酸催化剂；再在反应容器中加入水杨酸、乙酸酐和催化剂，加热，待反应结束后趁热抽滤；取滤液经水解过量乙酸酐，静置冷却，析出白色晶体，以冰水冷却至完全结晶；将白色晶体经抽滤，冷水洗涤，得到乙酰水杨酸粗品，再用乙醇和水混合溶剂重结晶得到乙酰水杨酸。本发明改进了WO3/ZrO2固体超强酸的制备工艺，引入超声处理，催化剂回收再生容易，可保持高活性重复使用，对环境友好。

Description

乙酰水杨酸的合成方法
技术领域
本发明涉及化学合成技术领域，特别是乙酰水杨酸的合成工艺技术领域。
背景技术
乙酰水杨酸又称阿司匹林，是世界上用途最广泛的药物之一，而且其应用范围还在不断拓展，并已开发出数目众多的乙酰水杨酸衍生药物。工业上乙酰水杨酸是采用水杨酸和乙酸酐在浓H2SO4或H3PO4催化下经酰化反应制得，该法虽然工艺成熟，但产品收率不高，且副反应多，产品质量差，设备腐蚀严重，并产生大量废酸污染环境，因此，寻求高催化活性和环保型催化剂及开发乙酰水杨酸绿色合成工艺已成为国内外研究的热点。
绿色合成工艺，是指采用高活性和高选择性的环境友好型催化剂，从源头上减少有毒有害副产物的产生，以达到清洁生产的目的。
固体超强酸催化剂于上世纪70年代中期被发现并得以研究，因其酸性强、活性高、污染小、选择性好而具有很广阔的工业应用前景。固体超强酸克服了液体强酸的缺点，催化剂易与液相反应体系分离，可回收重复使用。因此，将固体超强酸催化剂用于水杨酸乙酰化可形成乙酰水杨酸绿色合成工艺，这已引起国内外学者越来越多的关注。
乙酰水杨酸合成工艺近年来已有应用SO4 2-/MxOy型固体超强酸催化剂的报道，但在液固反应体系中，SO4 2-/MxOy型催化剂表面的硫酸根会缓慢溶出，使酸强度明显降低，失活速度加快，且热稳定性不好，故工业应用受到局限。而在多相催化反应中，上世纪80年代后期出现的负载氧化物型固体超强酸(WO3/ZrO2)其活性组分则不易流失，在溶液和还原性气氛中及对热的稳定性均明显优于其它同类型固体催化剂，因而该固体超强酸一经出现就引起人们极大兴趣，人们对WO3/ZrO2催化剂制备和催化性能等方面的研究工作表明它对许多酸催化反应都具有很高的催化活性和选择性，此类固体超强酸的研究和应用正成为寻求新型绿色环保型催化剂的主要领域之一。
发明内容
本发明目的在于提出一种绿色环保的乙酰水杨酸合成方法。
本发明的技术方案包括以下步骤：
1)将ZrOCl2·8H2O固体溶于去离子水中，形成质量百分比浓度为4.0～6.0％的氧氯化锆水溶液，加入质量百分比浓度为45.0～55.0％的偏钨酸铵水溶液并加热至沸腾，再加入质量百分比浓度为30.0～40.0％的尿素水溶液，持续回流后自然冷却至室温，以氨水调节pH至8～9，经超声处理并陈化后抽滤洗涤至检测不到Cl-离子，干燥后经700～800℃焙烧制得WO3/ZrO2固体超强酸催化剂；所述偏钨酸铵水溶液、尿素水溶液和氧氯化锆水溶液的体积比为1∶3～5∶80～90；
2)在反应容器中加入水杨酸、乙酸酐和所述WO3/ZrO2固体超强酸催化剂，水浴加热至75～95℃，待反应结束后趁热抽滤；取滤液加水，经水解过量乙酸酐，静置冷却，析出白色晶体，以冰水冷却至完全结晶；将白色晶体经抽滤，冷水洗涤，得到乙酰水杨酸粗品；将乙酰水杨酸粗品用乙醇和水混合溶剂重结晶得到乙酰水杨酸；所述水杨酸与乙酸酐的摩尔比为1∶2～3；所述水杨酸与WO3/ZrO2固体超强酸催化剂的质量比为30～60∶1。
上述步骤1)中超声处理所用频率为40～60kHz，功率为350～500W，超声作用时间为20～40min。
本发明改进WO3/ZrO2固体超强酸的制备方法，在制备过程中引入超声处理，制得催化剂比表面积较大，用于乙酰水杨酸合成具有很好的催化性能，是取代浓H2SO4或H3PO4用于水杨酸乙酰化的理想催化剂。而且该催化剂制备过程简单，回收再生容易，可保持高活性重复使用，对环境友好。在制备乙酰水杨酸时，采用过量的乙酸酐和少量的上述自制WO3/ZrO2催化剂，WO3/ZrO2固体超强酸催化剂回收后投入循环套用，使乙酰水杨酸绿色合成方法具有很好的工业应用前景，能够产生较高的经济效益和社会效益。
所述步骤2)中，乙醇和水的混合溶剂中，乙醇和水的体积比为5～15∶1。
具体实施方式
实施例1：
将10gZrOCl2·8H2O固体溶于150mL去离子水中，加入1.80mL50.0％(重量)偏钨酸铵溶液并加热至沸腾，再加入6mL36.0％(重量)尿素溶液，持续回流3h后自然冷却至室温。充分搅拌下滴加氨水，调节pH至8～9，而后放入超声波发生器内经频率50kHz，功率450W超声处理30min，陈化12h后抽滤洗涤至检测不到Cl-离子，110℃干燥后经750℃焙烧制得本发明专利的WO3/ZrO2固体超强酸催化剂。
在反应容器中加入30g水杨酸、62mL乙酸酐和1g上述自制WO3/ZrO2催化剂，水浴加热至75～95℃进行反应，反应结束后趁热抽滤，回收催化剂以循环套用，并用热水洗涤，洗水并入滤液中。滤液加水以水解过量乙酸酐，静置冷却，析出白色晶体，冰水冷却使其结晶完全，晶体经抽滤，冷水洗涤，得到粗产品。粗产品用乙醇和水混合溶剂(乙醇和水的体积比为5～15∶1)重结晶得到产物乙酰水杨酸。按重结晶后纯产品计算产率为91.2％。
实施例2：
在反应容器中加入30g水杨酸、41mL乙酸酐和1g上述自制WO3/ZrO2催化剂，水浴加热至设定温度进行反应，其余操作同实施例1。按重结晶后纯产品计算产率为82.5％。
实施例3：
在反应容器中加入30g水杨酸、62mL乙酸酐和0.5g上述自制WO3/ZrO2催化剂，水浴加热至设定温度进行反应，其余操作同实施例1。按重结晶后纯产品计算产率为79.2％。
实施例4：
在反应容器中加入30g水杨酸、62mL乙酸酐和1g上述回收再生WO3/ZrO2催化剂，水浴加热至设定温度进行反应，其余操作同实施例1。按重结晶后纯产品计算产率为91.1％。
对比实例1
将10gZrOCl2·8H2O固体溶于150mL去离子水中，加入0.90mL50.0％(重量)偏钨酸铵溶液并加热至沸腾，再加入6mL36.0％(重量)尿素溶液，持续回流3h后自然冷却至室温。其余操作同实施例1，制得WO3/ZrO2固体超强酸催化剂。
在反应容器中加入30g水杨酸、62mL乙酸酐和1g上述制得WO3/ZrO2催化剂，水浴加热至75～95℃进行反应，其余操作同实施例1。按重结晶后纯产品计算产率为52.2％。
由对比实例1可见，当制备WO3/ZrO2固体超强酸催化剂时，加入偏钨酸铵溶液量过少，最终产品的产率显著降低。
对比实例2
将10gZrOCl2·8H2O固体溶于150mL去离子水中，加入1.80mL50.0％(重量)偏钨酸铵溶液并加热至沸腾，再加入6mL36.0％(重量)尿素溶液，持续回流3h后自然冷却至室温。充分搅拌下滴加氨水，调节pH至8～9，陈化12h后抽滤洗涤至检测不到Cl-离子，110℃干燥后经750℃焙烧制得WO3/ZrO2固体超强酸催化剂。
在反应容器中加入30g水杨酸、62mL乙酸酐和1g上述制得WO3/ZrO2催化剂，水浴加热至75～95℃进行反应，其余操作同实施例1。按重结晶后纯产品计算产率为77.4％。
由对比实例2可见，当制备WO3/ZrO2固体超强酸催化剂时，省去超声处理步骤，最终产品的产率影响较大。

Claims (1)

1.乙酰水杨酸的合成方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将ZrOCl2·8H2O固体溶于去离子水中，形成质量百分比浓度为4.0～6.0％的氧氯化锆水溶液，加入质量百分比浓度为45.0～55.0％的偏钨酸铵水溶液并加热至沸腾，再加入质量百分比浓度为30.0～40.0％的尿素水溶液，持续回流后自然冷却至室温，以氨水调节pH至8～9，经超声处理并陈化后抽滤洗涤至检测不到Cl-离子，干燥后经700～800℃焙烧制得WO3/ZrO2固体超强酸催化剂；所述偏钨酸铵水溶液、尿素水溶液和氧氯化锆水溶液的体积比为1∶3～5∶80～90；
2)在反应容器中加入水杨酸、乙酸酐和所述WO3/ZrO2固体超强酸催化剂，水浴加热至75～95℃，待反应结束后趁热抽滤；取滤液加水，经水解过量乙酸酐，静置冷却，析出白色晶体，以冰水冷却至完全结晶；将白色晶体经抽滤，冷水洗涤，得到乙酰水杨酸粗品；将乙酰水杨酸粗品用乙醇和水的混合溶剂重结晶得到乙酰水杨酸；所述水杨酸与乙酸酐的摩尔比为1∶2～3；所述水杨酸与WO3/ZrO2固体超强酸催化剂的质量比为30～60∶1；
所述超声处理所用频率为40～60kHz，功率为350～500W，超声作用时间为20～40min；
所述步骤2)中，乙醇和水的混合溶剂中，乙醇和水的体积比为5～15∶1。
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