第二节 生产实例——阿司匹林的生产技术
一、概述
阿司匹林(Aspirin)又名乙酰水杨酸,其化学名称为2-乙酰氧基苯甲酸,化学结构式为:
阿司匹林为白色针状或板状结晶,熔点(m.p.)135~140℃,易溶于乙醇,可溶于氯仿、乙醚,微溶于水。阿司匹林是19世纪末合成的,至今仍广泛使用,是世界上最重要的解热镇痛药之一。目前全世界阿司匹林原料药产量已达5万吨左右,年产片剂1千多亿片。多年来,阿司匹林一直是我国解热镇痛药的支柱产品之一,年产量达1万多吨,也是我国医药原料药出口的大宗产品。
阿司匹林具有较强的抗炎功效,在临床上被广泛用于各种原因引起的发热、头痛、牙痛、肌肉痛、关节痛、腰痛、月经痛以及术后小伤口痛等,疗效好,在用药后24~48h即可退热,关节红肿疼痛症状明显减轻。因此,阿司匹林一直是治疗类风湿关节炎、骨关节炎等的首选药物之一;此外,阿司匹林还可用于治疗胆道蛔虫引起的胆绞痛(可使虫体退出胆道);其粉末局部用药治疗足癣的疗效颇佳;对抑制血小板聚集有独特功效,有助于降血压、阻止血栓形成,可用它防治脑中风、冠心病、糖尿病性失明,以及预防抗生素所致的听力障碍;预防老年痴呆症,也有预防结肠癌、食道癌及胃癌等肿瘤的作用;可以减少突发心血管病患者死亡率,抗衰除皱,改善老年男性性功能。除了以上用途外,人们正在发现阿司匹林的某些新功能,如能治疗老年性白内障、偏头痛、妊娠高血压、下肢静脉曲张引起的溃疡等。
经过几十年的生产实践,阿司匹林的生产已形成了一套十分成熟的工艺,其生产工艺简单,收率和成本等也较为理想。其生产过程一般都是以苯酚为原料,经过与二氧化碳的羧化反应,生成水杨酸,再经升华后得到升华水杨酸,然后采用醋酐-醋酸方法,将水杨酸和醋酐进行酰化反应,最终得到乙酰水杨酸,也即阿司匹林。几十年来,国内外生产企业基本按照这条工艺路线进行生产。现在由于社会对绿色、环保、节能等更加重视,科学界对阿司匹林生产几十年来沿用的生产工艺重新进行了审视,有关阿司匹林工艺研究渐趋活跃,老产品正图谋工艺创新,新生产工艺将会变得更理想、更完美。当然,一条工艺路线要能真正实现工业化大生产,还需经过实践的检验。
思考
水杨酸可以从哪些植物中提取?
二、阿司匹林的生产技术
1.化学反应
阿司匹林是由水杨酸(邻羟基苯甲酸)与醋酸酐进行酯化反应而得的。水杨酸可由水杨酸甲酯即冬青油(由冬青树提取而得)水解制得,是一种具有双官能团的化合物,其官能团一个是酚羟基、一个是羧基,羧基和羟基都可以发生酯化,而且还可以形成分子内氢键,阻碍酰化和酯化反应的发生,反应如下:
在合成过程中,还会发生阿司匹林自身缩合副反应,形成一种聚合物,通常利用阿司匹林和碱反应生成水溶性钠盐的性质,与聚合物分离。
聚合物的结构如下:
除上述反应副产物外,在阿司匹林合成体系中的另一个主要杂质是水杨酸,均可以通过过滤、洗涤、重结晶等处理方法加以分离。
2.酰化岗位操作
配料比为醋酐:水杨酸=1:1.27。
在装有回流冷凝器的搪瓷玻璃酰化釜中,投入上批生产的母液及醋酐,在搅拌下加入水杨酸,逐步升温至75~80℃,保温搅拌反应5h。反应结束后,缓缓冷却至析出结晶。用离心机过滤,收集乙酰水杨酸结晶,并尽量除去母液,收集母液供下批反应使用。晶体以冷水洗涤数次,滤干,以气流干燥器干燥、过筛,即得乙酰水杨酸成品(阿司匹林)。
乙酰水杨酸(阿司匹林)生产流程图如图2-1所示。
图2-1 乙酰水杨酸生产流程图
1—母液;2—酰化釜;3—离心机;4—加料器;5—加热器;6—鼓风机;7—气流干燥器;8—旋风分离器