水杨酸及其衍生物

水杨酸及其衍生物[摘要]介绍了水杨酸、乙酰水杨酸、对-氨基水杨酸、水杨酸甲酯的生产现状及新的合成工艺。[关键词]水杨酸;衍生物;合成水杨酸(邻羟基苯甲酸)是医药、食品、香料、染料和农药等工业的重要中间体。水杨酸最早用于合成医药阿斯匹林,后来用于合成香料冬青油。70年代后,用于合成农药水胺硫磷、甲基异柳磷等杀虫剂品种,并用于合成直接染料和酸性媒介染料。随着水杨酸在许多领域的广泛应用,水杨酸的需求量大大增加。我国水杨酸工业生产始于50年代末。水杨酸化学名称为邻-羟基苯甲酸，又名柳酸，存在于柳树、水杨树及其他许多植物中。水杨酸是白色针状结晶，熔点157-1590C，微溶于水，易溶于乙醇。水杨酸属酚酸，具有酚和羧酸的一般性质。例如，与三氯化铁试剂反应显紫色，在空气中易氧化，水溶液显酸性，能成盐、成酯等。水杨酸甲酯俗名冬青油，是由冬青树叶中提取得到。水杨酸甲酯为无色液体，沸点为1900C，具有特殊香味。可作扭伤时的外擦剂，也用作配制牙膏、糖果等的香料。水杨酸异丙酯(邻羟基苯甲酸异丙酯)是一种重要的有机化工原料和中间体,可用作溶剂、催化剂、塑料助剂及合成农药、医药等。目前,我国主要用于合成农药水胺硫磷。1水杨酸]1[1.1水杨酸的合成方法1.1.1苯酚法①常压法以苯酚为原料,可得99%含量的成品水杨酸,收率为50%～70%。该法的优点是常压操作,安全性较好,较适宜小企业生产,设备投入也较小;缺点是苯酚消耗较高,单耗转化率低,苯酚循环使用能耗也较高。目前不采用此法生产。②中压法以苯酚为原料,该法含量为99%,收率达98%以上。该法的优点是苯酚的单程转化率高,成本低,产品质量好;缺点是用0.7～0.8MPa反应压力,设备投入较大,有一定的危险性。该法是目前工业上采用的主要方法,有较强的竞争能力,前景广阔。1.1.2邻硝基甲苯法以邻硝基甲苯为原料,工艺流程长,成本高,副反应多,不适合工业生产。1.1.3邻甲基苯磺酸法以邻甲基苯磺酸为原料,该法仅有理论学术意义,无工业化意义,效率极低,原料来源困难。1.1.4邻甲酚法该法以邻甲酚为原料,该法有一定的工业价值,但成本高,工艺流程长。目前还没有厂家采用。1.水杨酸的应用]2[1.2.1合成香料用水杨酸可以合成水杨酸甲酯、水杨酸乙酯、水杨酸异戊酯、水杨酸异丁酯、水杨酸苄酯、水杨酸苯酯及水杨酸苯乙酯等香料。1.2.2合成医药用水杨酸可以合成乙酰水杨酸(阿斯匹林)、柳胺酚(利胆酚)、格列本脲、三溴沙仑、柳氮磺吡啶、氯硝柳胺及水杨酰胺等药品。1.2.3合成农药用水杨酸可以合成水胺硫磷、甲基异柳磷及乙基异柳磷等农药。1.2.4合成染料用水杨酸可以合成直接黄棕D3G(C.I.30045)、直接深棕M(C.I.22311)、直接黄棕3G(C.I.30050)、直接耐晒棕BRL(C.I.30145)、酸性媒介深黄GG(C.I.14010)及酸性媒介黄3G(C.I.13990)等染料。1.2.5合成精细化工中间体用水杨酸可以合成5-氯水杨酸、3,5-二氯水杨酸及水杨酰苯胺等产品。可见,水杨酸是一个具有广泛用途的化工中间体。目前国内对其应用方面的研究尚不深入,只是在医药、农药方面用量较大。因此,应大力开发其衍生产品,不断提高水杨酸的质量,降低生产成本,以满足精细化工行业的需要。2水杨酸甲酯2.1概述水杨酸甲酯俗名冬青油,一种重要的酯类化合物,是无色且有香味的液体,沸点220～222℃,易溶于乙醇、异辛烷、乙醚等有机溶剂,微溶于水。放置在空气中易变色,在酸、碱条件下易水解。现被广泛地用在精细化工中作溶剂、防腐剂、固定液;也用作饮料、食品、牙膏、化妆品等的香料;以及用于生产止痛药、杀虫剂、擦光剂、油墨及纤维助染剂等]6~3[。天然的水杨酸甲酯是在甜桦树中发现的,早期的水杨酸甲酯是从甜桦树和冬青叶中提取出来的。但因来源有限,因此人工合成它就显得尤为重要。2.2合成2.2.1提取法目前,从植物中提取水杨酸甲酯常用乙醇、乙醚、氯仿、冰醋酸等溶剂经过反复浸泡虹吸,然后用蒸馏萃取法分离,得到纯净的水杨酸甲酯。流程如下:冬青树叶（溶剂萃取）——萃取液（蒸馏）水杨酸甲酯考虑到溶剂的价格、毒性和产品收率,目前用的比较多的溶剂是乙醇]5\4\3[。郭鹏等]5[研究发现用水∶乙醇体积比为2∶1的溶液浸取6h后再进行蒸馏,收率较高。2.2.2合成法化学合成法是用水杨酸和甲醇(或其他酯化试剂)在酸性催化剂催化下合成水杨酸甲酯的,传统的生产过程如下:水杨酸,无水甲醇,浓硫酸,常压下轻沸回流反应一定的时间,反应液蒸出过量甲醇等低沸点物质后,加入10%Na2CO3溶液,分出油状物用Na2CO3溶液和蒸馏水洗涤至中性,干燥,过滤,减压蒸馏得纯品。2.2.3其他方法李靖等]7[研究发现用微波辐射代替传统的加热方式可以加速反应的进行。由于极性分子内电荷分布不平衡,在微波场中能迅速吸收电磁波的能量,通过分子偶极作用进行超高速振动,提高了分子的平均能量,使反应温度急剧上升,从而提高了反应速度。对于用浓硫酸催化甲醇和水杨酸合成水杨酸甲酯的工艺中,张德华]8[用甲苯作为带水剂,及时除去反应过程中生成的水,也可以保持催化剂的活性,提高产品收率。3水杨酸异丙酯3.1概述水杨酸异丙酯(邻羟基苯甲酸异丙酯)是一种重要的有机化工原料和中间体,可用作溶剂、催化剂、塑料助剂及合成农药、医药等。目前,我国主要用于合成农药水胺硫磷。3.2合成3.2.1硫酸催化酯化法]9[水杨酸与异丙醇在浓硫酸的作用下直接生成水杨酸异丙酯,反应时间长达16～18h,产品收率仅为70%～75%,含量为80%～85%,酯化过程中产生大量废酸和废水,回收利用困难,环境污染严重。此法正逐渐被淘汰。3.2.2氯化亚砜法]9[水杨酸先与氯化亚砜作用生成水杨酰氯,然后再与异丙醇反应生成水杨酸异丙酯,产品收率为90%左右,含量为95%左右。此法生产中要使用大量的氯化亚砜,该产品主要靠进口,价格很高,导致生产成本高,同时反应过程中产生大量的二氧化硫和氯化氢气体,造成环境污染。因此开发新型、高效催化剂是水杨酸异丙酯合成的一个重要课题。3.2.3固体酸催化法]9[用固体酸催化,溶剂带水生产水杨酸异丙酯的最佳工艺条件为:水杨酸为0.5mol时,水杨酸与异丙醇的配比为1∶1.8～2,温度为95～116℃,溶剂用量为60g,固体酸用量为15g,反应时间为15h。此法优点是使水杨酸异丙酯的收率提高到90%以上,降低了异丙醇的消耗,消除了环境污染。3.2.4混合酸催化法]10[混合酸催化法的最佳工艺条件为:水杨酸与异丙醇的摩尔比为1∶1.8,反应温度为95～118℃,反应时间为16～18h,混合酸催化剂的最优组合为(以0.75mol水杨酸为基准)硫酸2mL、对甲苯磺酸3g、硼酸3g、草酸1g,催化剂质量分数占投入水杨酸质量分数的10%。3.2.5钛酸丁酯催化]11[往装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中加入一定量的水杨酸、异丙醇和钛酸丁酯。在搅拌下油浴加热至一定温度,保持回流一段时间,再向烧瓶中滴加等量的异丙醇。注意保持滴加速度与蒸出速度相当,主要用异丙醇和水形成的共沸物,带走生成的水分,使反应向右移动,这样保持数小时。反应结束后,自然冷却至室温,移至分液漏斗,加水洗涤,静置分层,然后用饱和NaHCO3溶液洗至pH=7～8后,再用等体积水洗至中性,制得水杨酸异丙酯。洗涤分出的水相,用硫酸处理回收未反应的水杨酸。该反应的最佳工艺条件为异丙醇∶水杨酸为3：1,催化剂用量为水杨酸质量的3%,反应温度为120℃,反应时间为9h。将回收的异丙醇经过脱水后,与回收的水杨酸按上述最佳工艺条件进行实验,其收率可以达到80%以上。3.2.6HD1和SEA70催化]12[采用自制的固体催化剂HD1和液体催化剂SEA70,以水杨酸和丙烯为原料合成水杨酸异丙酯,该工艺具有原料消耗小、生产成本低、设备投资少、产物易于提纯等特点。将一定量的水杨酸装入带有搅拌器、温度控制器的不锈钠高压反应釜中,按一定的催化剂用量加入催化剂。先通入丙烯气体置换反应釜中的空3次。然后调节减压阀使反应釜中丙烯气体压力达到一定值,关紧进气阀,通电加热并开动搅拌器,使温度到达并恒定在设定的值。反应一段时间后,停止反应,降温到反应釜中温度为40℃左右,打开排气阀使多余的丙烯减压排出,即可打开高压釜取出反应产物。水杨酸是一个具有广泛用途的化工中间体。目前国内对其应用方面的研究尚不深入,只是在医药、农药方面用量较大。因此,应大力开发其衍生产品,不断提高产品的质量和收率,降低生成成本,以满足精细化工行业的需要。参考文献[1]曹广宏.水杨酸的合成及其应用[J].辽宁化工,1994,(3):33-41.[2]陈良.我国水杨酸的生产与消费[J].现代化工,1996,(1):41-42.[3]李仁全.从冬青树叶中提取水杨酸甲酯的探讨[J].四川职业技术学院学报,2005,15(3):90～91[4]樊正林,樊硕.从冬青树叶中提取水杨酸甲酯的研究[J].实验与创新思维,2003,(1):15[5]郭鹏,周竹,王世存.从冬青叶中提取冬青油的工艺探讨[J].信阳师范学院学报(自然科学版),2002,15(3):338～339[6]章思规.实用精细化学品手册(有机卷,下)[M].北京:高等教育出版社,1987[7]郭海福,郝东升,崔秀兰等.固体超强酸TiO2-Al2O3/SO42-催化合成水杨酸甲酯[J].内蒙古工业大学学报,1998,17(2):31～35[8]王炜,管洪刚.硅钨酸催化合成水杨酸甲酯的研究[J].科技通报,2000,16(2):111～115[9]田忠江,等.水杨酸异丙酯合成新工艺的研究[J].广西化工,1996,(4):1-3.[10]陈焕章,等.混合酸作为水杨酸异戊酯合成催化剂的研究[J].日用化学工业,1999,(3):12-14.[11]陈义锋,等.钛酸丁酯催化合成水杨酸异丙酯[J].现代化工,1998,(11):30-31.[12]罗军,等.水杨酸异丙酯合成新工艺研究[J].现代化工,2000,20(9):42-43.