三、反应条件及影响因素

反应条件的选择重点考虑以下几个影响因素：配料比及投料方式、催化剂、pH值、反应温度和时间、加料方式、反应压力等。

1.确定合适的配料比和投料方式

有机化学反应很少是按理论值定量完成的。这是由于有些反应是可逆的、动态平衡的，有些反应同时有平行或串联的副反应存在。因此，需要采取控制配料比来提高产物收率。一般可从以下几个方面来考虑。

①有机化学反应若属可逆反应，可采取增加反应物之一的浓度（即增加其配料比），或从反应系统中不断除去生成物之一的办法，以提高反应速率和增加产物的收率。

②当反应生成物的生成量取决于反应液中某一反应物的浓度时，则应增加其配料比。最适合的配料比应在收率较高，同时又是单耗较低的某一范围内。

③倘若反应中，有一反应物不稳定，则可增加其用量，以保证有足够量的反应物参与主反应。

④当参与主、副反应的反应物不尽相同时，应利用这一差异，增加某一反应物的用量，以增加主反应的竞争能力。

⑤为防止连续反应和副反应的发生，有些反应的配料比小于理论配比，使反应进行到一定程度后，停止反应。

⑥对工业生产来讲，反应物料的配比，还要考虑到过剩反应物在产物中易于除去，减少产品精制的难度。

⑦还要考虑到参与反应的物料的价格，一般选择价格便宜且易得到的物料作为过剩反应物。

阿司匹林的合成反应中，虽然水杨酸价格低于醋酐，但基于醋酐在产物中易于除去，而水杨酸物性与阿司匹林相近，难以在产物中去除，所以本项目采用醋酐过量法，过量系数为1.11。为了防止水杨酸一次加入造成的副反应风险增大，故而在投料时，先投三分之二的水杨酸，而为了加快反应的速度，醋酐则是一次性投入。同时为提高生产的总收率，则在第二次投入三分之一水杨酸，并反应终了时，投入套用回收料。为了增加反应物料的流动性，并套用回收料，在最后冷却结晶前还投入循环母液来提高生产的经济性。

2.选择合适的催化剂

催化剂有正催化剂和负催化剂两种，正催化剂加快反应速度，负催化剂减慢反应速度。工业生产中一般都是采用正催化剂来提高反应的速度，提高生产的经济性。催化剂选择一般从以下几个方面考虑。

①催化剂催化性能要高。

②催化剂便宜易得，且回收容易。

③催化剂的毒性和腐蚀性要小。

④催化剂的量不能太多也不能太少，太多太少都可能不利于反应的进行。

⑤催化剂的使用条件要低，最适宜催化温度不能太高。

水杨酸与醋酐反应生产阿司匹林的催化剂有很多，但大部分处于实验研究阶段，不适合工业生产。浓硫酸是本合成反应的最经济选择，催化活性温度在80～84℃，浓硫酸用量大可以加快反应速度，但同时会加大副反应的机会，所以催化剂用量与水杨酸质量比在1:100左右。

3.确定最佳pH值范围

阿司匹林合成反应是在酸性条件下进行的，因此反应体系要严格控制pH值范围。过酸或过碱时收率都会不高，这是因为过酸时，副反应加剧，且对后续工段的设备要求较高；偏碱性时反应进行非常缓慢，不仅所需时间非常长而且会发生其他副反应。反应体系pH值范围在4.5～6之间，收率比较高，最好的pH值范围在5.5左右。

4.反应温度和时间

反应温度的选择和控制是合成工艺研究的一个重要内容。反应温度的高低直接影响着正负反应的速率常数，所以直接影响反应产物阿司匹林的纯度和收率，而且直接关系到反应完全所需要的时间，反应时间的延长可能会对反应产物的纯度和收率有重要的影响。

阿司匹林的合成反应中，由于是吸收可逆反应，反应温度越高，反应深度就越大，就越有利于阿司匹林的生成，但本合成是使用催化剂的，催化剂的最适宜温度在80～84℃，为了保证反应的速率，反应的温度以取80～84℃为宜。

考虑到阿司匹林合成反应的复杂因素，在整个反应过程中有三次保温降温的过程。

5.反应压力

多数反应是在常压下进行的，但有些反应要在加压下才能进行或提高产率。压力对于液相或液-固相反应一般影响不大，而对气相、气-固相或气-液相反应的平衡、反应速率以及产率影响比较显著。对于反应物或反应溶剂具有挥发性或沸点较低的反应，提高温度，有利于反应进行，但可能成为气相反应。阿司匹林的合成反应在常压下就可以顺利进行，因此无需采用加压方式进行反应。而在工业上，加压反应需要特殊设备并需要采取相应的措施，以保证操作和生产安全。