三氯稀土催化合成乙酰水杨酸

1、422化学世界2002 年三氯稀土催化合成乙酰水杨酸张武, 李红喜, 顾 巍, 吴 磊( 安徽师范大学化学与材料科学学院, 安徽芜湖 241000)摘 要: 用三氯稀土作为水杨酸和乙酸酐的酯化反应催化剂, 成功地合成了乙酰水杨酸, 考察了影响反应的因素, 探讨并找到了较佳的反应条件: 水杨酸与乙酸酐摩尔比 12. 0, YCl3 作催化剂; 反应时间 30 min; 反应温度 8090C; 三氯稀土与水杨酸的质量比约为 2% , 产率可达 90% 。催化剂可回收使用 3 次以上。关键词: 乙酰水杨酸; 三氯稀土; 催化; 合成中图分类号: O 625文献标识码: A文章编号: 0367-635

2、8( 2002) 08-0422-03-Synthesis of Acetyl salicylic Acid w ith Rare Earth T richlo ride CatalystZHANG Wu,-,GU Wei,WU LeiLI Hong x i( C olleg e of C hemistry and M aterial Sc ience, A nhui N ormal Univ ersity , A nhui W uhu 241000, China)Abstract: Rare earth trichlo ride w as used as cataly st for the

3、sy nthesis of acetylsalicylic acid fro m salicy licacid and acetic anhy dride.The results show that the appropriate conditions are: m olar ratio o fsalicy licacid to acetic anhydride, 12. 0;cataly st,YCl3 ;reaction time, 30min;r eaction temperature, 8090;Cmass ratio o f rare earth trichlor ide to sa

4、licylic acid, about 2% ;yield,abo ut 90% . T he cataly st can bereused at least thr ee times.Key words:-;r ar e ear th trichloride;catalysis;synthesisacetyl salicylic acid乙酰水杨酸是常用的退热镇痛药, 其传统的制我们尝试用三氯稀土作为催化剂, 合成了乙酰水杨备方法是在浓硫酸的催化下使水杨酸和乙酸酐进行酸, 探讨了影响合成反应的因素, 在适当条件下, 产酯化。由于酸对设备腐蚀严重, 三废量大, 且使产品率可达 90% 。色泽深

5、, 不利于提纯。20 世纪 60 年代起, 人们开始1 实验部分研究酯化反应的非酸催化, 如用 EuO、ZnO 等作催1. 1试剂及仪器化剂。三氯稀土是一种简单、便宜和易得的 Lew is水杨酸: 分析纯, 中国医药( 集团) 上海化学试剂酸, 具有可溶性强, 可回收再使用, 对设备腐蚀轻, 无公司; 乙酸酐: 分析纯, 中国医药( 集团) 上海化学试污染等优点, 是一种可望用来解决传统 Lew is 酸造剂公司, 用前蒸馏; 三氯稀土按文献方法 2 制备; 熔成环境污染问题的环境友好催化剂, 符合绿色化学点用 XRC-1 显微熔点测定仪, 温度计未经校正。1H的时代潮流。1986 年, 著名

6、法国化学家 Kagan H . B.NM R 用 Bruker AV-300 型核磁共振仪测定, 以对三氯稀土作为 lewis 酸在有机合成中的应用作了CDCl 3 为溶剂。综述 1 。它能在温和条件下有效地催化 Aldol 加成1. 2乙酰水杨酸的合成反应, 硅氰化反应, 环氧乙烷开环反应, Friedel -在三颈烧瓶中, 放入一定量的水杨酸、新蒸馏的Crafts 反应等, 它作为酯化反应的催化剂研究较少,乙酸酐和三氯稀土, 瓶口分别装有温度计, 带 CaCl 2收稿日期: 2001-11-29; 修回日期: 2001-12-15作者简介: 张 武( 1971) , 女, 硕士, 讲师,

7、主要从事稀土金属有机化学的合成及性质研究。第 8 期化学世界423干燥管的回流冷凝管, 开动电磁搅拌器, 沸水浴上回流一段时间, 冷却, 加水 200 mL , 并置混合物于冰浴中冷却, 使结晶完全, 用布氏漏斗抽滤析出产品, 用少量冷水洗涤数次, 抽干, 得粗产物。纯化后, 于恒温箱内干燥, 称量并计算产率, 测定熔点 134135C。1 H NM R( CDCl3 ) : 2. 34( s, 2H ) , 7. 127. 15( d, 1H ) , 7. 357. 38( t, 1H ) , 7. 60 7. 62( t, 1H) , 8. 118. 14( d, 1H) , 10. 61

8、1. 4( s, 1H) 。2 结果与讨论2. 1 不同稀土催化剂的影响采用25 g 水杨酸与35 mL 新蒸乙酸酐, 在80C反应 30 min, 测定不同稀土催化剂下反应的产率,三氯稀土用量为 0. 4 g , 结果如表 1。表 1 催化剂种类对产率的影响催化剂产率/ %无62. 1浓硫酸( 1 mL )88. 4LaCl365. 7NdC l384. 3YCl 389. 5GdCl 387. 6YbC l387. 2PrCl 385. 7由表 1 可见, 加入催化剂可以提高乙酰水杨酸的产率, 用三氯稀土作催化剂与用浓硫酸作催化剂效果相当, 其中稀土中, LaCl3 几乎无催伦作用, YC

9、l3 催化效果较好, 我们选择 YCl3 为催化剂来研究反应条件对产率的影响。2. 2反应时间的影响反应试剂用量同 2. 1, 用0. 4 g YCl 3 作催化剂,水浴温度为 80C, 改变反应时间, 测得不同时间的产率, 结果见表 2。表 2反应时间对产率的影响反应时间/ min产率/ %1068. 52079. 63089. 54089. 96090. 4由表 2 可见, 随着反应时间的延长, 产率增大,但超过 30 min 后, 产率增加很少, 该反应时间以 30 min 为佳, 我们选择 30 min 的反应时间。2. 3反应温度对产率的影响反应试剂用量同 2. 1, 反应时间为 3

10、0 min, 改变反应温度, 结果见表 3。表 3反应温度对产率的影响反应温度/ 产率/ %C2542. 63046. 34053. 45061. 26074. 37083. 88089. 59089. 9由表 3 可见, 低于 50C 反应难以进行, 而高于 90C 产率并不显著增加, 且反应温度过高产物易分解, 故反应温度控制在 8090C 之间较好, 可以消耗较少的能源, 得到较高的产率。2. 4催化剂用量对产率的影响改变 YCl3 的用量, 其余试剂用量同 2. 1。反应时间为30 min, 反应温度为 8090C, 结果见表 4。表 4催化剂用量对产率的影响催化剂量/ g产率/ %0

11、. 169. 80. 277. 30. 384. 20. 489. 50. 589. 7由表 4 可见, 在该实验条件下, 当催化剂用量小于 0. 4 g 时, 产率随催化剂用量的增加而提高很快,当催化剂用量达 0. 4 g 后, 再增加催化剂用量, 产率提高较少, 故我们选用的催化剂量为 0. 4 g。2. 5 反应物摩尔比对产率的影响用 0. 4 g YCl3 作催化剂, 反应温度 80C, 反应时间 30 min, 改变反应物的摩尔比, 结果见表 5。表 5 反应物摩尔比对产率的影响水杨酸乙酸酐/ 摩尔比产率/ %11. 0-11. 587. 312. 089. 512. 590. 41

12、3. 084. 6此反应未加溶剂, 用过量的酸酐作反应溶剂, 利于回流反应, 当水杨酸与乙酸酐摩尔比 11. 0 时,加热后, 反应体系仍未溶解, 为浑浊固体, 反应难以 ( 下转第 434页) 434化学世界2002 年参照间二氟苯与氯乙酰氯反应的文献 4, 5 , 考虑表 2 溶剂对产率的影响到乙酰氯的沸点较低, 将反应温度控制在45以下,溶剂反应时间/ h产率/ %C反应 9 , 以较高的产率( 79% ) 获得 2, 4-二氟苯乙C Cl4824均未获得产物h酮。表 1 给出反应时间对产率的影响, 由表 1 看出,C Cl48153. 0反应时间短, 反应进行不充分, 反应时间太长产率

13、也氯苯1872. 4会下降。氯苯942. 6表 1 反应时间对产率的影响丙烯溴卤代烃较活泼, 可与三氮唑盐进行亲核反应时间/ h产率/ %取代反应得到 N -烃基化产物。由于市售只有三唑,554. 2979. 0所以先将三唑在 DM F 中与 NaH 转化为钠盐, 然后1369. 0加入溴化物, 室温反应 18 h, 常法处理, 柱色谱分离1768. 42165. 0得纯产品, 产率 54% 。该产品是未经文献报道的新2. 2 -甲基-( 2, 4-二氟) 苯乙醇的合成化合物, 其结构为IR、1、元素分析和质谱所H NM R( 1) 2, 4-二氟苯乙酮与格氏试剂反应时, 应控证实。制 2,

14、4-二氟苯乙酮和无水乙醚混合物的滴加速度,3结论勿使反应过于剧烈, 以免失控。( 2) 格氏试剂水解对于 2,4-二氟-2-( 1H -1, 2, 4-三氮唑-1-) 苯乙时, 加水要小心, 以防水解过于剧烈, 减少产率。( 3)烯的合成, 采用文中合成路线, 合成条件成熟, 操作无水乙醚应先用 P 2O5 干燥 1 d, 移入一个事先干燥方便, 易于工业化生产, 且降低了成本, 总收率为好的瓶中, 再加入 CaH2 干燥。20% 。2. 3 -甲基-( 2, 4-二氟) 苯乙烯的合成专利报道 6 在二氯甲烷或甲苯存在下, 用 p -参考文献:TsOH 或 H2SO4 脱水, 产率 70% 。

15、我们直接用 85% 1冯胜昔. 国外医学药学分册 J . 1993, 20( 4) : 234-237.( 质量分数) 的磷酸脱水, 在氮气保护下, 加入少量的 2Imper ial Chemical I ndustries PL C( G B) P . EP : 174间苯二酚, 既省去了溶剂, 又提高了产率( 78. 3% ) 。769, 1986-03-19. 3M o chida Phar maceutical Co L td( JP) . Imper ial Chemi-2. 4 -溴甲基-( 2, 4-二氟) 苯乙烯的合成ca l Industr ies P L C( GB) P

16、. EP: 472 392.1992-02-专利报道 6 用 NBS 溴代, 在 CCl4 中加入少量26.的游离基引发剂, 回流反应 3 d。我们改用氯苯做溶 4Pfizer Inc,N ew Yo r k, NY . U S: 4 404216 P ,剂, 提高反应温度, 回流反应 18 h, 将产率由60. 6%1983-09-13.提高到72. 4% , 大大地缩短了反应的时间。表 2 给出 5P fizer L td,R amsg ate R d,Sandw ich,et al. U K : 2溶剂对产率的影响。099 818 P , 1982-12-15.2. 5 2,4-二氟-2

17、-(1H -1, 2, 4-三氮唑-1-) 苯乙烯 6Scher ing Co rpor ation, K enilw or th NJ. U S: 5 349的合成099 P , 1994-09-20.( 上接第 423 页)进行。当酸酐量过多时, 由于产品会部分溶解于酸酐中 , 产率下降, 且浪费原料, 由表可知, 水杨酸与乙酸酐摩尔比为 12. 0 时, 可得到较好的结果。2. 6 催化剂回收对反应的影响研究较佳反应条件下, 回收催化剂对反应的影响。反应结束, 分离出产品后, 将水溶液蒸干, 剩余物再次用于催化反应, 采用相同的反应条件, 结果产率达到 89. 0%, 再次重复操作, 产率仍可达到 88. 4% 。由此可见, 用三氯稀土作催化剂, 催化剂可回收使用, 回收 3 次, 催化效果几乎不变。反应中使用的水也可以循环使用。3 结论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