二、工艺原理分析
在对乙酰氨基酚合成路线中,对氨基苯酚是共同的中间体。无论以哪种物质为起始原料,其合成的最终步骤均为对氨基苯酚的乙酰化。由此看出,乙酰化反应是对乙酰氨基酚合成过程中的关键步骤。了解其工艺原理有助于对整个生产流程的掌控。
对氨基苯酚的酰化是一个可逆反应。通常采用蒸去水的方法,使平衡向正反应方向进行,从而提高收率。
在酰化反应过程中,对氨基苯酚与醋酸或醋酸酐加热脱水,反应生成对乙酰氨基酚和水。这是一个典型的N-酰化反应。一般来说,芳胺中存在p-π共轭,使N原子上的电子云分散到苯环上;而胺具有碱性,可以与羧酸成盐。上述原因都将导致芳胺亲核性减弱。因此,芳胺的N-酰化需要使用较强的酰化试剂如酰氯、酸酐或活性酯。
但在对乙酰氨基酚的实际生产中,也可以使用醋酸作为乙酰化试剂。反应需要在较高温度下进行(125~130℃)。这时反应体系内未发生乙酰化的对氨基苯酚有可能与空气中的氧作用,生成亚胺醌及其聚合物等,致使产品颜色变深,因此需要加入少量抗氧剂(如焦亚硫酸钠等)。此外,在较高温度下,对氨基苯酚也能发生缩合,生成深灰色的4,4-二羟基二苯胺。
如果以醋酸酐作为酰化试剂,反应较为迅速,可在较低温度下进行,且容易控制以上副反应的发生。如果以醋酸-醋酸酐作为酰化试剂,可在80℃下进行反应。用醋酸酐-吡啶作为酰化试剂,在100℃下可以进行反应。
醋酸酐成本髙,生产上采用酸酐作为酰化试剂时,一般采用稀醋酸(35%~40%)与醋酸酐混合使用的方式。先套用回收的稀醋酸,蒸馏去除反应生成的水(一次脱水),再加入冰醋酸回流去水(二次脱水),最后加醋酸酐并蒸出稀醋酸。取样测定反应终点(对氨基苯酚剩余量、反应液酸度)。这样的工艺充分利用了生产中过量的醋酸,经济性有所提高,但也增加了氧化等副反应发生的可能性。为避免氧化反应的发生,保证对乙酰氨基酚的质量,反应前可先加入少量抗氧剂。