扑热息痛的合成
1生产方法:硝基苯[nitrobenzene] 用电离方法还原成去掉硝基的对氨基苯[para-aminobenzene] 。分子式为C6H5NH2 ,然后用无水醋酸(黄酸)合成扑热息痛。特点是一次合成,含量高,无污染。
2由苯酚经过乙酰化、肟化、重排反应合成扑热息痛的一种新方法。HF催化苯酚和醋酐的乙酰化,800℃反应1h得4-羟基苯乙酮(Ⅰ),用乙酸乙酯提取(Ⅰ)并于pH=3~7的缓冲溶液中与羟胺硫酸盐进行肟化,101~102℃反应1h得到对羟基乙酰苯酮肟(Ⅱ);(Ⅱ)在SOCl2催化下于乙酸乙酯溶剂中进行重排,50℃反应10min得到目标产物,为抑制副反应,重排反应时加入少量KI。产品用盐酸处理过的活性炭在水中脱色精制。合成总收率60%,产品熔点:170~172℃,纯度99.9%(HPLC)以上。
仅供参考
在催化剂条件下,苯和氯气发生取代反应生成A(氯苯),在催化剂条件下,氯苯水解生成B(苯酚),苯酚和CH 3 I发生取代反应生成C,C与硝酸发生硝化反应生成
,则C的结构简式为: ,D和乙酸反应生成扑热息痛,根据扑热息痛的结构简式知,D的结构简式为: ,(1)苯酚和碘烷发生取代反应生成 ,D的结构简式为: ,所以D中含有的官能团是酚羟基和氨基,故答案为:取代反应,酚羟基和氨基;
(2)通过以上分析知,C的结构简式为: ,故答案为: ;
(3)扑热息痛在氢氧化钠水溶液里水解生成 和CH 3 COONa,所以1mol扑热息痛与足量NaOH溶液反应,理论上消耗NaOH的物质的量为2mol,故答案为:2;
(4)苯酚和溴水反应生成白色沉淀和氢溴酸,反应方程式为: ,故答案为: ;
(5)①苯环上有两个对位取代基 ②属于氨基酸的扑热息痛的同分异构体为: 、 ,所以有2种同分异构体,故答案为:2.
对氨基苯酚主要用于制造解热镇痛药物扑热息痛。制造硫化染料硫化新蓝FBL、硫化蓝CV、硫化艳绿GB、硫化红棕B3R、硫化还原黑CLG、硫化深蓝3R,毛皮染料毛皮棕P等。用于合成高分子材料稳定剂4-羟基二苯胺、N,N′-二苯基-1,4-苯二胺、N-(4-羟基苯基)-2-萘胺等。还可制造照相显影剂N-甲基对氨基苯酚等。
| 苯酚和CH 3 I发生取代反应生成
,与硝酸发生硝化反应生成
或
,与HI发生取代反应,则C 1 为
,C 2 为
,D为
,则 (1)扑热息痛中含有肽键和酚羟基官能团,根据
可知,含有5种不同的H, 故答案为:肽键和酚羟基;5; (2)苯酚和CH 3 I发生取代反应生成
,方程式为
+CH 3 I
+HI, 故答案为:
+CH 3 I
+HI;取代反应; (3)反应②中生成的主要产物为B 1 ,即
,可通过一系列反应生成对乙酰氨基酚,原因是基团间相互影响,分子中醚基的空间位阻大,使得对位更容易取代, 故答案为:B 1 ;基团间相互影响,分子中醚基的空间位阻大,使得对位更容易取代; (4)C 1 、C 2 含有酚羟基,易被硝酸氧化,应先生成醚基,防止被氧化, 故答案为:保护酚羟基不被硝酸氧化; (5)含N基团可为氨基或硝基,当为氨基时,含碳基团可为羧基或酯基,当为硝基时,对位应为乙基,可能的结构还有
, 故答案为:
. |
1合成方法
方法1[1]:以对硝基苯酚为原料
以对硝基苯酚为原料,用铁粉还原,滤除铁泥,滤液冷却结晶,再经重结晶、干燥等步骤制得成品PAP,再在含对氨基酚硫酸盐和苯胺硫酸盐的水溶液中,用氨水调节pH到5,用蒸馏法除去苯胺后在20℃用醋酐酰化,同时用氨水维持pH在5,可得含量为95%的APAP。文献报道,用醋酸乙酯或醋酸代替水介质,可提高酰化率到92.2%,且溶剂易回收,废水污染降低。
优缺点:此法工艺简单,技术成熟,但收率低,产品质量不稳定,产生大量废铁泥和废水,严重污染环境,国外许多国家已淘汰此法。
方法2[3]:以苯酚为原料
OH的衍生以苯酚为原料,以聚磷酸为催化剂,与冰醋酸和NH
2
物或盐,在80℃反应后用冰水处理,再用10%NaOH调节pH值到4,经回流、冷却、萃取等步骤得APAP,纯度可达98%。反应式为:
方法3[3]:以PNP为原料
以PNP为原料,在醋酸和醋酐混合液中,用5%Pd/C作催化剂,催化氢化继而乙酰化,一步合成APAP,总收率为80%。美国专利采用5%Pd/C催化剂将PNP还原一半后加入乙酐,使加氢与酰化同时进行,总收率为81.2%。反应式为:
采用Pd-La/C催化加氢一步合成的最佳工艺条件为:温度140℃,
压力0.7Mpa,时间2h,收率97%。
方法4[4]:以对羟基苯乙酮为原料
以对羟基苯乙酮为原料,在KI、醋酸酯存在下,经Beckmann重排可得APAP。进行Beckmann重排反应时,常用氯化亚砜、三氯氧磷、甲磺酸、硫酸、五氯化磷作催化剂,文献报道对羟基苯乙酮于液体二氧化硫中用氯化亚砜作催化剂,收率88.7%,但需-50℃低温。用氯化亚砜在回流下通氮气进行重排,并加入少量碘化钾以防止3-氯-4-羟乙酰苯胺副产物的生成,收率99%。
优缺点:反应条件非常苛刻需,-50℃低温,但收率较高。
若对氨基酚乙酸酯在仲丁醇、磷酸、醋酸存在下加热到100℃,反应一定时间后,真空蒸除溶剂可得到含量95%的粗APAP。
方法5[5]:生化合成法
生化合成法是利用生物工程技术进行APAP的生产研究。通过在酿酒酵母中表达一个融合基因,可产生一个由鼠肝细胞色素P450和NADPH-细胞色素P450还原酶基因构成的融合酶。该酶同时具有氧化和还原能力,可提供比单一细胞色素P450更为有效的电子转移系统。借助转基因酵母可使乙酰苯胺对位羟化,其产率为33nmol·mL-1。
优缺点:生化合成法对环境污染小,选择性高,但产率低,尚处于研究阶段。
方法6[3]:以硝基苯为原料
以硝基苯为原料,在稀硫酸中,以铝粉或镁粉为催化剂将硝基苯一步还原为PAP。还可用锌粉为催化剂。该法主要反应机理为硝基苯被氢化生成苯基羟胺,然后进行Bamberg er重排制得PAP。将PAP 溶解在10%醋酸中,在85~90℃下,加Na2S2O4,在一定时间内加入醋酐,在85℃进行酰化可得纯度>99%的APAP。
优缺点:该法工艺简单,原料易得,工艺途径多,降低成本的潜力较大,是近年来研究的热点,但金属消耗量大,且存在回收利用等后处理问题,因此难于大规模生产。
方法7[6]:以对硝基苯酚为原料
以对硝基苯酚为原料,经催化加氢和酸化合成了对乙酞氨基苯酚.该法一般以Pt/C、Pd/C作催化剂,在大约0.2~0.5MPa,70~90℃加氢还原PNP制备PAP粗品。国外有报道用Ni-Al-Pd-Zn复合催化剂加氢还原PNP,收率达到90%~95%。催化剂活性稳定,运转500h,不用再生。
优缺点:催化剂昂贵,且该法催化剂制备复杂且损失率高达0. 81~1g/kg氢化产物。但收率较高。
方法8[7]:以磺酸基偶氮苯酚为原料
以磺酸基偶氮苯酚为原料,在60~80℃时,同时将硫酸亚铁稀溶液和氨水加入到Ⅰ(磺酸基也可在间位)的悬胶液中,然后用乙酸酐处理,得本品。与此同时,交替地将邻磺酸苯偶氮基对苯酚Ⅰ边搅拌边分批加入到50~60℃的含有粉末状的铁和盐酸的悬浮液中,然后将以上混合物用乙酸酐处理,如上进行反应,即得N-(4-羟基苯基)乙酰胺溶液,可用氯化钠盐析或从浓溶液中结晶出本品Ⅱ。
优缺点:反应条件友好,收率尚可。
方法9[8]:以对硝基苯酚、异丙醇为原料
将220g对硝基苯酚、80g异丙醇、140g水和0.22g3%的Pb/C
催化剂的混合物在压力585kPa,温度为110℃时热压处理8min并在59min内加入180g乙酸酐,然后再保持压力585kPa,温度110℃53 min,即可得本品,收率90%。
方法10[8]:以对亚硝基苯酚为原料
以对亚硝基苯酚为原料,将对亚硝基苯酚用硫化钠还原,所得对氨基苯酚进行乙酰基化,所得粗品用氧化剂(如:浓HNO3)的水溶液处理,并且加活性炭搅拌,用氧化铁除去活性炭。从脱色后的滤液中得85~95%的N-(4-羟基苯基)乙酰胺,即本品。
优缺点:反应条件温和,产品收率较高。
方法11[2]:以对羟基苯乙酮为原料
以对羟基苯乙酮为原料,于反应瓶中,加入对羟基苯乙酮(2.72g,0.02mol)、盐酸羟胺(1.53g,0.022mol)、三乙胺(2. 26g,0.022mol)和乙醇(20ml),回流2h后,蒸干,加乙酸乙酯(40ml)溶解,以水(20ml)洗涤,蒸干得白色固体2(2.85g,87.4%)。乙酸乙酯重结晶得白色粒状结晶,mp143~145℃。于反应瓶中加入粗品2(1.0g,0.0067mol)、乙酸乙酯(10ml),于
50~60℃,滴加三氯氧磷(1.2g,0.0082mol)的乙酸乙酯溶液,2. 5h后,冷却至室温,加乙酸乙酯(50ml),以水(50ml)洗涤,蒸干得粗品1(0.93,93%),用无水乙醇重结晶得白色结晶1(0.75g, 80.6%),mp166~168℃。
优缺点:产品收率比较高,但操作比较繁琐。
方法12[7]:以硝基苯为原料
以硝基苯为原料,在三口瓶中加入250ml蒸馏水,依次加浓硫酸36g,硝基苯60g,十六烷基三甲基氯化氨0.6g,催化剂(自制3%Pt/C催化剂)。通氮气置换空气3次,再通氢气置换氮气3次,再连续通氢气,升温至90℃,搅拌加快到300r/min,分别记录通入氢气的流量与尾气的流量,计算吸氢量。约反应3h结束,再加入56 g硝基苯,冷却至室温,静置分层。水层调节pH至4~4.5,用甲苯-苯胺(1:1)溶液30ml分3次萃取,合并有机层。调节母液pH=7. 5,加入Na2SO3s析出沉淀,用水蒸汽蒸馏蒸出剩余硝基苯、苯胺等杂质,趁热加入乙酐-乙酸(2B1)溶液25g,于100℃下反应3h。冷却结晶,过滤得粗品,经精制干燥得产品48.6g,熔点168~ 170℃,回收率64.3%。
优缺点:方应操作繁琐,且产率比较低。
方法13[3]:对苯二酚和乙酰胺为原料
对苯二酚和乙酰胺为原料,在ZSM5分子筛的催化下,在真空Carius管中,300℃反应1h可缩合得到APAP,转化率为93.6%,摩尔选择性为45.9%。若以硅酸钛为催化剂,则摩尔选择性为67.5%,转化率为90.8%。
优缺点:反应条件比较友好,产率较高。
反应式为:
方法14[7]:以苯酚为原料制得对氨基苯酚
以苯酚为原料制得对氨基苯酚,再在三口烧瓶中按配比加入物料(对氨基苯酚B乙酸酐=1:1.3),回流搅拌反应,温度升至120~ 140℃,保温15min,冷却结晶,抽滤,用少许冰水冲洗,得类白色晶体,为扑热息痛.产率为87%.方应方程式:
本实验最佳工艺条件是:
(1):NaNO2=1.0:1.36,t=-3℃.pH=1.5~0.3.
(2)亚硝基苯酚:Na2S=1.0:1.22,t=45℃,中和后pH为9.
(3)对氨基苯酚:乙酸酐=1:1.3,t=130~140℃.
优缺点:按本实验的最佳工艺条件作试验,得到的产品产率高,纯度也高,具有较高的实用价值。
2目前工业上主要采用的方法
用铁粉还原法生产,该法是以对硝基氯苯为原料,经水解、酸化、还原制得对氨基酚,再经酰化得到乙酰氨基酚。铁粉还原法虽技术成熟,工艺简单,但产品收率低、质量较差、毒性大、成本高,更严重的是,生产过程中会产生大量含酚、含胺的铁泥和污水,污染严重。因此,急需进行技术改进。
3将来在国内可能会采用的方法
采用加氢工艺代替铁屑还原。特别是用Pd/C催化剂,以对硝基酚为原料,一步合成对乙酰氨基酚的方法,具有生产工序少,产品收率高,节省能源,废液大大减少,环境污染小,生产成本低等特点。而且针对我国生产厂家现有设备,设备投资小,可大大降低技改
费用。如能实现此法的工业化生产,对增加企业经济效益,有效地减少化工厂的三废污染都有积极意义,而且必将进一步促进精细化工生产的发展。
4参考文献
[1]刘竹青,胡爱琳,王公应.对氨基苯酚的合成研究进[J].工业催化,1999,(2):11-16.
[2]谢剑华,李光华,鲁晟.扑热息痛的又一合成路线[J].中国医药工业杂志,1999(7).
[3]严焕新,许丹倩,怀哲明,等.扑热息痛合成工艺研究[J].中国现代应用医学杂志,2000,17(1):32-33.
[4]魏昭云,樊明月,陈自诚.合成扑热息痛新路线的研究Ⅰ.对羟基苯乙酮肟的合成研究[J].安庆师范学院学报(自然科学版), 1997,3(3):42-43.
[5]赵海,王纪康.对乙酰胺基苯酚的合成进展[J].化工技术与开发,2004(1)
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[7]关燕琼,杨辉荣,陈文庆等.扑热息痛合成工艺的研究[J].广东工业大学学报,1997(2).
[8]陈光勇,陈旭冰,刘光明.对乙酰氨基酚的合成进展[J].西南国防医药,2007,17(1):114-117.
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对乙酰氨基酚的合成方法
对乙酰氨基酚的合成方法
1合成方法
方法1[1]:以对硝基苯酚为原料
以对硝基苯酚为原料,用铁粉还原,滤除铁泥,滤液冷却结晶,再经重结晶、干燥等步骤制得成品PAP,再在含对氨基酚硫酸盐和苯胺硫酸盐的水溶液中,用氨水调节pH到5,用蒸馏法除去苯胺后在20℃用醋酐酰化,同时用氨水维持pH在5,可得含量为95%的APAP。文献报道,用醋酸乙酯或醋酸代替水介质,可提高酰化率到92.2%,且溶剂易回收,废水污染降低。
优缺点:此法工艺简单,技术成熟,但收率低,产品质量不稳定,产生大量废铁泥和废水,严重污染环境,国外许多国家已淘汰此法。
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方法2[3]:以苯酚为原料
OH的衍生以苯酚为原料,以聚磷酸为催化剂,与冰醋酸和NH
2
物或盐,在80℃反应后用冰水处理,再用10%NaOH调节pH值到4,经回流、冷却、萃取等步骤得APAP,纯度可达98%。反应式为:
| (16分)(1)氨基、酚羟基(2分)②③④(2分,少答给1分,不全对扣1分) (2)HOCH 2 CH 2 OH+O 2 OHCCHO+2H 2 O(2分,催化剂为Ag也给分) 2 +HOOCCOOH+2H 2 O(2分,没写条件扣1分) (3) 、 或 (2分,各1分) (4)①浓硝酸 加热(2分,各1分,写成浓H 2 SO 4 、浓HNO 3 及加热也给分)苯酚易被氧化(2分) ②CH 2 =CH 2 BrCH 2 CH 2 Br(2分,写对一个步骤得1分,其他卤素单质也可以) |
| 试题分析:由信息知A为 ;B为 ,由X结构分析知C为HOOCCOOH。 (1)A中含有羟基、氨基两种官能团;①~⑤分别为加成反应、氧化反应、氧化反应、氧化反应、取代反应。 (2)反应③乙二醇催化氧化生成乙二醛和水; 反应⑤ 与HOOCCOOH生成 和水。 (3)苯环上有两种不同环境的H说明两个取代基位于对位;一个取代基含N不含C、一个含C不含N且能水解说明含有酯基,则含N的基团只能是-NH 2 ,符合题意的结构简式有 、 或 。 (4)①D为 ,与浓硝酸、浓硫酸加热条件下发生硝化反应生成 。方案I中用CH 3 I保护酚羟基不被氧化,所以方案II不可行。②模仿信息I可知酚与卤代烃能发生取代反应,所以欲合成 ,可用苯酚与XCH 2 CH 2 X反应。而XCH 2 CH 2 X可用乙烯与X 2 加成制得。 |
方法1:将对氨基酚加入稀乙酸中,再加入冰醋酸,升温至150℃反应7h,加入乙酐,再反应2h,检查终点,合格后冷却至25℃以下,甩滤,水洗至无乙酸味,甩干,得粗品。此方法的收率为90%
方法2:将对氨基酚、冰醋酸及含酸50%以上的酸母液一起蒸馏,蒸出稀酸的速度为每小时馏出总量的十分之一,待内温升至130℃以上,取样检查对氨基酚残留量低于2.5%,加入稀酸(含量50%以上),冷却结晶。甩滤,先用少量稀酸洗涤,再用大量水洗至滤液接近无色,得粗品。此方法的收率为90-95%。
精制方法:将水加热至近沸时投入粗品。升温至全溶,加入用水浸泡过的活性炭,用稀乙酸调节至pH=4.2-4.6,沸腾10min。压滤,滤液加少量重亚硫酸钠。冷却至20℃以下,析出结晶。甩滤,水洗,干燥得原料药扑热息痛成品。
其他的生产方法还有:(1)在冰醋酸中用锌还原对硝基苯酚,同时乙酰化得到对乙酰氨基酚;(2)将对羟基苯乙酮生成的腙,置于硫酸酸性溶液中,加入亚硝酸钠,转位生成对乙酰氨基酚。
2、对氨基苯酚制作对乙酰氨基酚(扑热息痛):
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对硝基氯化苯、对氨基苯酚、对乙酰氨基酚三种材料,我国都是其主要生产国,也是最大出口国。三者作为一个产业链,出于好奇,了解了一下三者的主要用途和国内产能情况。
一、上游:对硝基氯化苯
主要用途:用途广泛,可作为对氨基苯酚、对苯二胺防老剂、草枯醚、敌草隆、羟敌草腈、多菌灵等中间体。
国内主要厂家产能约90万吨:
八一化工(32万吨)
广信股份(27万吨)
中石化南京化学工业(15万吨)
扬农化工集团(10万吨)
宁夏华御化工(8万吨)
其中上市公司有广信股份(603599),扬农化工(600486)
价格:对硝基氯化苯由于今年八一化工32万吨复产,再加上原料硝酸降价,今年下半年对硝基氯化苯价格持续下降,12月初公布的价格在8000元/吨附近。
二、对氨基苯酚
主要用途:
1、在我国应用较广泛的一种精细有机化工中间体,在染料工业上用于合成弱酸性黄6G、硫化深蓝3R、硫化蓝CV等。
2、在医药工业上对氨基苯酚用于合成乙酰氨基酚(扑热息痛)、安妥明、心得宁以及维生素B等。也用于制备显影剂、抗氧剂和石油添加剂等产品。
我国是对氨基苯酚的主要生产国与出口国。受疫情影响导致的感冒类药物需求增加,2020年以来作为医药中间体的对氨基苯酚需求旺盛。
途径I:由C的结构可知,反应①是苯酚与硝酸发生的取代反应生成B为
,B发生还原反应得到C,C与乙酸发生取代反应得到对乙酰氨基酚;途径Ⅱ:根据E与对乙酰氨基酚的结构可知,F为 ;途径Ⅲ:由物质的结构可知,苯酚与乙酸酐发生取代反应生成H,由反应信息可知,羟胺与H发生加成反应得到 ,由于羟基连在不饱和碳、氮原子上的化合物一般不稳定,故脱去1分子水得到I为 ,I不稳定发生异构得到对乙酰氨基酚,(1)由上述分析可知,B的结构简式为 ,I的结构简式为 ,故答案为: ; ;
(2)F的结构简式为 ,名称是:对氨基苯酚,故答案为:对氨基苯酚;
(3)上述①~⑧八个反应中,反应②④属于还原反应,故答案为:②④;
(4)途径Ⅰ中会产生废酸,污染环境,在工业生产中已基本淘汰,故答案为:产生废酸,污染环境;
(5)反应⑥的化学方程式为: ,故答案为: ;
(6)含N基团可为氨基或硝基,当为氨基时,含碳基团可为羧基或酯基,当为硝基时,对位应为乙基,可能的结构还有 ,
故答案为: .