基于超聲波輻射技術(shù)的對乙酰氨基酚合成工藝研究*

湖州師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院 谷麗麗 李敬芬 陳偉康 馬安亮

基于超聲波輻射技術(shù)的對乙酰氨基酚合成工藝研究*

湖州師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院 谷麗麗 李敬芬 陳偉康 馬安亮

對乙酰氨基酚，俗名撲熱息痛，為常用解熱鎮(zhèn)痛藥，可用于合成藥物撲炎痛、照相用化學(xué)藥品和過氧化氫穩(wěn)定劑等。對乙酰氨基酚作為全世界應(yīng)用最廣泛的藥物之一，近年來，對于其合成方法的研究也越來越多，如，有以對硝基酚還原酰化的一步合成法、以苯酚為原料的多步合成法等。本文，筆者借助超聲波輻射技術(shù)，以對氨基酚和乙酸酐作原料，以鋅粉為抗氧化劑，以活性炭為脫色劑，探索對乙酰氨基酚合成的新方法，并對不同反應(yīng)條件下對乙酰氨基酚的產(chǎn)率進行了分析，得出了合成對乙酰氨基酚的最佳反應(yīng)條件。

一、實驗部分

1.試劑與儀器。試劑中，對氨基酚、乙酸酐、乙酸、甲醇、乙醇、四氫呋喃均為分析純，鋅粉、活性炭均為化學(xué)純。儀器是KQ5200DE超聲清洗儀儀和WRS–1A顯微數(shù)字熔點測定儀。

2.反應(yīng)原理。合成對乙酰氨基酚，以胺作為親核試劑，與酸酐發(fā)生親核取代反應(yīng)而生成酰胺。

3.對乙酰氨基酚的合成。將一定量的對氨基酚、乙酸酐、稀乙酸、鋅粉、活性炭加入到250 mL燒杯中，稍加搖動后，放入超聲波清洗儀中，設(shè)置一定反應(yīng)時間、功率和溫度。反應(yīng)后將燒杯中的液體轉(zhuǎn)移到冰水中冷卻，結(jié)晶后抽濾、洗滌。所得粗產(chǎn)品用水重結(jié)晶，同時加入適量鋅粉和活性炭煮沸，熱濾，冷卻結(jié)晶，抽濾、洗滌之后，烘干得到的白色針狀晶體即為對乙酰氨基酚，稱重，用顯微熔點儀測定其熔點。

二、結(jié)果與討論

1.反應(yīng)物摩爾比對產(chǎn)率的影響。設(shè)定超聲功率為100 W，反應(yīng)時間為20 min， 反應(yīng)溫度為80℃，以稀乙酸為反應(yīng)溶劑，比較不同反應(yīng)物摩爾比對產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表1。

表1 反應(yīng)物摩爾比對產(chǎn)率的影響

由表1可知，在一定范圍內(nèi)，乙酸酐的用量與產(chǎn)品產(chǎn)率成正比。若乙酸酐的用量超過一定用量，會使得乙酸酐和酚羥基反應(yīng)的機會增加，增加了副反應(yīng)。因此，可得反應(yīng)物的最佳摩爾配比為1∶1.3。

2.不同反應(yīng)溶劑對產(chǎn)率的影響。設(shè)定反應(yīng)物氨基酚與乙酸酐摩爾比為1∶1.3，超聲功率為100 W，反應(yīng)時間為20 min，反應(yīng)溫度為80℃，比較不同反應(yīng)溶劑對產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表2。

表2 反應(yīng)溶劑對產(chǎn)率的影響

由表2可知，對于一步合成對乙酰氨基酚反應(yīng)來說，以這些醇類為溶劑不合適，這是因為反應(yīng)過程中醇類會與酸酐反應(yīng)生成酯，從而降低了產(chǎn)物收率。反應(yīng)中，由于氨基是堿性基團，乙酸濃度增加，從而降低了氨基的?；芰Γ黾恿肆u基的?；钚裕瑴p少了水對羥基的溶劑化作用，所以產(chǎn)物收率下降?？梢?，選擇稀乙酸是最佳的反應(yīng)溶劑。

3.反應(yīng)溫度對產(chǎn)率的影響。設(shè)定反應(yīng)物對氨基酚與乙酸酐的摩爾比為1∶1.3，超聲功率為100 W，反應(yīng)時間為20 min，以稀乙酸為反應(yīng)介質(zhì)，比較不同反應(yīng)溫度對產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表3。

表3 反應(yīng)溫度對產(chǎn)率的影響

由表3可知，溫度較低時反應(yīng)不完全，產(chǎn)率不高，最佳的反應(yīng)溫度應(yīng)為80℃。

4.反應(yīng)時間對產(chǎn)率的影響。設(shè)定反應(yīng)物對氨基酚與乙酸酐的摩爾比為1∶1.3，超聲功率為100 W，反應(yīng)溫度為80℃，以稀乙酸為反應(yīng)介質(zhì)，比較不同反應(yīng)時間對產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表4。

表4 反應(yīng)時間對產(chǎn)率的影響

由表4可知，反應(yīng)的最佳時間為25 min。隨著反應(yīng)時間的增加，清洗液內(nèi)部將不斷地產(chǎn)生大量微小的氣泡并瞬間破裂，氣泡破裂會產(chǎn)生數(shù)百度的高溫，相當(dāng)于增加了加熱時間，導(dǎo)致副反應(yīng)增多，產(chǎn)率下降。

三、結(jié)論

在超聲波輻射下，用對氨基酚和乙酸酐作為原料，鋅粉作為抗氧化劑，合成對乙酰氨基酚的最佳實驗條件是：當(dāng)反應(yīng)物對氨基酚與乙酸酐的摩爾比為1∶1.3，超聲功率為100 W，反應(yīng)時間為25 min，反應(yīng)溫度為80℃，用4%稀乙酸作為反應(yīng)溶劑，對乙酰氨基酚的產(chǎn)率高達85.2%。

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2010年浙江省新世紀(jì)高等教育教學(xué)改革項目（zc2010080）。