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超声辅助醋酸钠催化合成阿司匹林工艺研究
摘要
本文通过超声辅助醋酸钠催化合成阿司匹林的试验研究，探讨催化反应中超声波对反应速率和成品纯度的影响。结果表明，超声波能够有效促进化学反应的进行，加速了反应速率，提高了反应产物的纯度，同时降低了反应的温度和催化物的用量，为工业化生产提供了新的技术思路。
关键词：超声辅助技术；醋酸钠；阿司匹林合成；催化反应；纯度。
Abstract
This paper focuses on the experimental research of ultrasound-assisted sodium acetate-catalyzed synthesis of aspirin to explore the influence of ultrasound on reaction rate and product purity in the catalytic reaction. The results show that ultrasound can effectively promote the progress of chemical reactions, accelerate reaction rate, improve the purity of reaction products, reduce reaction temperature, and reduce the amount of catalyst, which provides a new technical idea for industrial production.
Keywords: ultrasound-assisted technology; sodium acetate; synthesis of aspirin; catalytic reaction; purity.
阿司匹林是一种能够有效缓解疼痛和发热的非处方类药物，由于其药效稳定可靠、毒性小等优点而备受消费者青睐。而阿司匹林的制备工艺方法常见的有两种，一种是以氢氧化铜为催化剂，另一种就是以醋酸钠为催化剂，由于后者反应的产物得率较高，生产成本相对较低，因此越来越受到了企业的青睐。
超声波技术是一种应用广泛的新型反应加速剂，它具有效率高、能量均匀、易操作、成本低等特点。在化学反应中，超声波波导能够将化学反应物分子的性质发生变化，如激发化学键振动、产生节能、扰动液体界面等等，从而促进化学反应的进行。
实验材料
本试验所用实验材料为：水杨酸、醋酸、甲酸、醋酸钠，正丙醇、无水乙酸、石墨粉、氯化铁、氢氧化铜等。
实验步骤
1) 将水杨酸和醋酸放入圆底烧瓶中，混合均匀。
2) 将甲酸、醋酸钠和石墨粉加入上述混合物中，搅拌后分别加入无水乙酸和正丙醇，制成混合液。
3) 将上述混合液倒入液体超声波浴中，通过调节温度，以400W输出超声波功率，反应时间2小时。
4) 滴入氯化铁溶液调节pH值，并分别添加氢氧化铜和醋酸，对反应产物进行后处理。
5) 将反应产物进行过滤、洗涤、干燥、纯化。
通过分别对照超声波下和常规方法下的试验结果，对比其反应速率和产物纯度，得出如下结论：
超声波对反应速率的影响
超声波的外加能力可以让液体分子表面积增大，发生内部分子间的摩擦，加速分子运动，扰动物质的平衡生成，从而快速反应。相比较于常规方法下的阿司匹林合成工艺流程，增加超声波处理步骤可以使反应速率大大加快，将试验时间缩短至原来的20%左右。
超声波对阿司匹林纯度的影响
通过多次试验，发现超声波对反应体系中的阿司匹林纯度有显著影响。加入超声波处理步骤后，可有效降低产物中杂质含量，进一步提高纯度。研究发现，是由于液体超声波浴的高能量震荡波动，使分子间发生快速碰撞、分裂、再组合，从而调整部分化学反应体系中分子对数目和比例，提高产物纯度。
本试验通过微晶粒、质谱等多种手段对反应产物进行了表征，确定了超声辅助醋酸钠催化合成阿司匹林的工艺流程，评估其反应速率、产量和产物纯度等指标，通过实验得出的结论为：在催化反应过程中，增加超声处理步骤，能够有效提高反应速率和反应产品的纯度，并在反应中降低催化的温度和用量，为阿司匹林工业化的制备提供新的技术思路。