基于超聲波輻射技術的對乙酰氨基酚合成工藝研究*

湖州師范學院 生命科學學院 谷麗麗 李敬芬 陳偉康 馬安亮

基于超聲波輻射技術的對乙酰氨基酚合成工藝研究*

湖州師范學院 生命科學學院 谷麗麗 李敬芬 陳偉康 馬安亮

對乙酰氨基酚，俗名撲熱息痛，為常用解熱鎮痛藥，可用于合成藥物撲炎痛、照相用化學藥品和過氧化氫穩定劑等。對乙酰氨基酚作為全世界應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，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，并對不同反應條件下對乙酰氨基酚的產率進行了分析，得出了合成對乙酰氨基酚的最佳反應條件。

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、活性炭均為化學純。儀器是KQ5200DE超聲清洗儀儀和WRS–1A顯微數字熔點測定儀。

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

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，設置一定反應時間、功率和溫度。反應后將燒杯中的液體轉移到冰水中冷卻，結晶后抽濾、洗滌。所得粗產品用水重結晶，同時加入適量鋅粉和活性炭煮沸，熱濾，冷卻結晶，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、結果與討論

1.反應物摩爾比對產率的影響。設定超聲功率為100 W，反應時間為20 min， 反應溫度為80℃，以稀乙酸為反應溶劑，比較不同反應物摩爾比對產率的影響，結果見表1。

表1 反應物摩爾比對產率的影響

由表1可知，在一定范圍內，乙酸酐的用量與產品產率成正比。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的機會增加，增加了副反應。因此，可得反應物的最佳摩爾配比為1∶1.3。

2.不同反應溶劑對產率的影響。設定反應物氨基酚與乙酸酐摩爾比為1∶1.3，超聲功率為100 W，反應時間為20 min，反應溫度為80℃，比較不同反應溶劑對產率的影響，結果見表2。

表2 反應溶劑對產率的影響

由表2可知，對于一步合成對乙酰氨基酚反應來說，以這些醇類為溶劑不合適，這是因為反應過程中醇類會與酸酐反應生成酯，從而降低了產物收率。反應中，由于氨基是堿性基團，乙酸濃度增加，從而降低了氨基的酰基化能力，增加了羥基的酰基化活性，減少了水對羥基的溶劑化作用，所以產物收率下降。可見，選擇稀乙酸是最佳的反應溶劑。

3.反應溫度對產率的影響。設定反應物對氨基酚與乙酸酐的摩爾比為1∶1.3，超聲功率為100 W，反應時間為20 min，以稀乙酸為反應介質，比較不同反應溫度對產率的影響，結果見表3。

表3 反應溫度對產率的影響

由表3可知，溫度較低時反應不完全，產率不高，最佳的反應溫度應為80℃。

4.反應時間對產率的影響。設定反應物對氨基酚與乙酸酐的摩爾比為1∶1.3，超聲功率為100 W，反應溫度為80℃，以稀乙酸為反應介質，比較不同反應時間對產率的影響，結果見表4。

表4 反應時間對產率的影響

由表4可知，反應的最佳時間為25 min。隨著反應時間的增加，清洗液內部將不斷地產生大量微小的氣泡并瞬間破裂，氣泡破裂會產生數百度的高溫，相當于增加了加熱時間，導致副反應增多，產率下降。

三、結論

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：當反應物對氨基酚與乙酸酐的摩爾比為1∶1.3，超聲功率為100 W，反應時間為25 min，反應溫度為80℃，用4%稀乙酸作為反應溶劑，對乙酰氨基酚的產率高達85.2%。

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2010年浙江省新世紀高等教育教學改革項目（zc2010080）。