離子液體:阿司匹林合成新思路
阿司匹林的傳統合成方法是用醋酸酐和水楊酸為起始原料以濃硫酸為催化劑經酯化反應而制得這一生產方法已使用多年其工藝較為成熟我國企業多年來一直采用該方法生產阿司匹林但是該方法也有不少缺點如收率較低一般在70%左右容易發生副反應產品成色較差濃硫酸為催化劑對設備有較強的腐蝕作用更為嚴重的是采用該方法生產阿司匹林時會產生大量的廢酸液體對環境的污染較大
在當今時代越來越重視環境保護的大趨勢下我國阿司匹林生產因此受到了很大的影響產量和出口量也在不斷下滑所以積極探索綠色環保的阿司匹林生產新方法成為近年來人們研究的一個熱點特別是尋找更加科學環保的新型催化劑以替代濃硫酸成為研究的一個重點問題
離子液體潛力被發現
最近幾年中有不少研究人員在國內外學術刊物上發表論文闡述這些替代濃硫酸的催化劑如硫酸氫鈉三氯化鋁吡啶維生素C分子碘碳酸鉀固體氫氧化鈉等等這些催化劑在實驗室中的反應較為理想但是將其應用到工業生產中時便暴露出了不少問題有的價格較高有的對人體有一定危害有的重復使用性較差等等不宜進行工業化大生產
前不久研究人員發現了極具開發潛力的新型催化劑兼溶劑離子液體國內外許多科技人員以離子液體為催化劑應用在許多有機化學反應中取得了較好的效果離子液體是由有機陽離子和有機或無機陰離子構成的在室溫及附近溫度下呈液體狀態的一些鹽類離子液體可分為陰離子型和陽離子型兩種也可按酸堿性分為酸性堿性和中性離子液體近年來人們對離子液體的研究主要集中在將某些官能團連接在陰離子或陽離子上使其具有某些特殊的功能其中Brφnsted酸性離子液體(BAILs)是重要的一類它們兼有質子酸性和離子液體的特殊性質因此可以代替傳統的質子酸催化劑有不少研究人員用該類物質代替濃硫酸為催化劑合成阿司匹林并取得了一定的成績
國內部分研究成果
最近以來國內有不少涉及應用離子液體代替濃硫酸為催化劑合成阿司匹林的研究論文發表
如錢德勝等人在《池州學院學報》雜志上發表了內酰胺酸性離子液體催化合成阿司匹林的論文闡述了在實驗中合成出一系列價格低廉的己內酰胺離子液體并分別考察了不同條件對反應的影響其中以[NMP]H2PO4及[CP]H2PO4這兩種離子液體催化效果較好收率分別可達72.4%和69.9%且這兩種離子液體催化性能較為穩定離子液體重復使用4次后仍表現出良好的催化活性
謝輝等人在《貴州師范大學學報(自然科學版)》雜志上發表了室溫離子液體催化阿司匹林的合成的論文闡述了研究以多種1,3-二烷基咪唑離子液體為催化劑來合成阿司匹林的反應通過多組實驗考查了不同的離子液體水楊酸與醋酸酐的摩爾比反應時間等因素對阿司匹林產率的影響最終確定了最佳反應條件最佳收率可達81.6%他們還對離子液體[BMIm]Br的重復使用性能進行了考查結果表明[BMIm]Br重復使用5次后仍然可以比較好地催化合成阿司匹林|但是美中不足的是咪唑基離子液體具有一定的毒性
蔣棟等人在《應用化學》雜志上發表了Brφnsted酸性離子液體催化合成阿司匹林的論文闡述了用Brφnsted酸性離子液體代替濃硫酸為催化劑催化醋酸酐和水楊酸合成阿司匹林的效果該研究合成了三種離子液體分別為[Hmim]BF4[bmim]HSO4和[bmim]H2PO4通過多組實驗分別考查了反應溫度反應時間催化劑用量酐/醇摩爾比對水楊酸酰化反應產率的影響和離子液體的重復使用性能最終確定了實驗的最佳條件為[bmim]H2PO41.18×10-3mol,水楊酸0.02mol醋酸酐0.04mol反應時間為30分鐘反應溫度為70℃產率為63.43%催化效果與濃硫酸相當且離子液體能溶于水經簡單過濾掉懸浮物后旋蒸除去母液中的水后仍可以重復使用特別值得一提的是離子液體對設備無腐蝕性且幾乎不產生廢棄物因此屬于環境友好型生產方法
目前以離子液體作為催化劑的合成反應還有一些問題亟待解決如現在使用的離子液體合成成本普遍比較高有一些離子液體還有一定的毒性但是它所具有的優點也很多如離子液體催化劑的催化性能較高重復使用性較好不揮發不易燃更為可貴的是可以通過調整陰陽離子的組合或者通過鏈接適當的官能團來量身定做特定的離子液體催化劑這樣就為阿司匹林合成尋找到最合適的離子液體催化劑提供了可能
總體來看以離子液體為催化劑合成阿司匹林的方法符合現代化工生產的發展要求為人們尋找一種綠色環保的阿司匹林生產方法提供了一條新思路具有十分廣泛的發展前景和開發潛力但是最終實現工業化大生產還需經過不懈的努力