2023年苯佐卡因实验报告三对氨基苯甲酸乙酯的制备还原.docx

苯佐卡因实验报告三:对氨基苯甲酸乙酯的制备（还原）对氨基苯甲酸乙酯的制备（还原）【实验目的】1 .通过苯佐卡因的合成，了解药物合成的基本过程。2 .掌握氧化、酯化和还原反映的原理及基本操作。3 .学习以对甲苯胺为原料，经乙酰化、氧化、酸性水解和酯化，制取对 氨基苯甲酸乙酯的原理和方法。【实验原理】苯佐卡因的合成涉及四个反映：（1）将对甲苯胺用乙酸酢解决转变为相应的酰胺，其目的是在第二步 高钵酸钾氧化反映中保护氨基，避免氨基被氧化，形成的酰胺在 所用氧化条件下是稳定的。（2）对甲基乙酰苯胺中的甲基被高钵酸钾氧化为相应的竣基。氧化过 程中，紫色的高锯酸盐被还原成棕色的二氧化镐沉淀。鉴于溶液 中有氢氧根离子生成故要加入少量的硫酸镁作为缓冲剂，使溶液 碱性不致变得太强而使酰胺基发生水解。反映产物是竣酸盐，经 酸化后可使生成的竣酸从溶液中析出。（3）使酰胺水解，除去起保护作用的乙酰基，此反映在稀酸溶液中很 容易进行。（4）用对氨基苯甲酸和乙醇，在浓硫酸的催化下，制备对氨基苯甲酸 乙酯。反映式如下：【实验试剂】对甲苯胺、高镒酸钾、无水乙醇、95%乙醇溶液、乙酸、锌粉、无水硫酸镁、七水硫酸镁、浓盐酸、18 %盐酸溶液、浓硫酸、冰醋酸、10% 氨水溶液、10%碳酸钠溶液【实验器械】数字显示熔点仪、电子台秤、电磁炉、磁力搅拌器、烘箱、球形冷凝 管、直形冷凝管、空气冷凝管、刺型分僧柱、接受器、蒸储头、圆底烧瓶 (10()mL、5 0 mL)、烧杯(5()()mL、2 50mL. 100mL )> 量筒(50mL、1 0mL)、 锥形瓶、抽滤瓶、布氏漏斗、分液漏斗、玻璃棒、药匙、pH试纸、表面皿 【实验装置】【实验环节】(一)对甲基乙酰苯胺在1 0 0mL圆底烧瓶中，加入10.7g (O.lmo 1 )对甲苯胺、1 4.4 mL (0.25mol)冰醋酸、0. 1 g锌粉(v=0.1g),搭建装置(图1)作为反映装 置，加热，使反映温度保持在100110,当反映温度自动减少时，表达反 映结束。取下圆底烧瓶，将其中的药品倒入放有冰水的5 00mL烧杯中，冷 却结晶，然后抽滤，取滤渣即对甲基乙酰苯胺。取2g对甲基乙酰苯胺(其它 的放入烘箱中烘干)放入50mL圆底烧瓶中，再加入1 0mL2 :1的乙醇一水 溶液和适量活性炭，搭建回流装置(图2)进行重结晶，加热15分钟后趁热抽 滤除去活性炭，再冷却结晶，抽滤得成品，用滤纸干燥后，取部分测熔点， 并记录数据。将烘干后的对甲基乙酰苯胺与重结晶后的对甲基乙酰苯胺一 起称重，记录数据。（二）对乙酰氨基苯甲酸在100mL烧杯A中加入7.5g （ 0 . 05mo1）对甲基乙酰苯胺、20g七 水硫酸镁，混合均匀。在500mL烧杯B中加入19g高镒酸钾（不可过量）和 420mL冷水，充足溶解。从B中移出20mL溶液于1 0 0m L烧杯C中，再将 A中的混合物倒入B中，加热至85,同时不断搅拌，直至溶液用滤纸检查 时无紫环出现，再边搅拌边逐滴加入C中溶液，至用滤纸检查紫环消褪很 慢时停止滴加。趁热抽滤，在滤液中加入盐酸至生成大量沉淀，抽滤，收好 产品。（三）对氨基苯甲酸称量上一步产物，并测熔点，记录数据。在100mL圆底烧瓶中加入5. 3 9 g对乙酰氨基苯甲酸和4 0 . 0mLi8%盐酸溶液，小火回流（图2） 3 0分钟。 然后，冷却，加入50mL水，用10 %氨水溶液调节pH至有大量沉淀生成（此 时pH 5 ）,抽滤，干燥产品，称重，测熔点，记录数据。（四）对氨基苯甲酸乙酯在100mL圆底烧瓶中加入1. 09 g对氨基苯甲酸、15. 0mL95%乙醉溶 液，旋摇圆底烧瓶，使尽早溶解，之后在冰水冷却下，加入1 .00mL浓硫酸， 生成沉淀，加热回流（图2 ）30分钟。然后将反映混合物转入250mL烧杯中， 加入1 0%碳酸钠至无气体产生，继续加入10%碳酸钠至PH9（有硫酸钠沉 淀产生，沉淀中夹杂产物药品），抽滤，将溶液转入分液漏斗，沉淀用乙醛洗 涤两次（每次用5mL乙醛），并将洗涤液并入分液漏斗，用乙醛萃取两次（每 次用2 0 mL乙醛），合并乙酸层（乙酸层是分液漏斗的上层），用无水硫 酸镁干燥后，倒入50mL圆底烧瓶中，搭建装置（图3）,水浴蒸储回收反映 混合物中的乙醛和乙醇（温度在7 080）。再在烧瓶中加入7疝5 0%乙醇 溶液（用无水乙醇和水按1:1的比例配置）和适量活性炭，加热回流（图2）5分钟进行重结晶。然后，趁热抽滤除去活性炭，将滤液置于在冰水中冷却 结晶，再抽滤，干燥产品后称重，测熔点，测红外光谱，记录数据，画红外光 谱图。【结果与讨论】结果：表一：实验结果数据记录与整理总产率二项目、对甲苯胺对甲基乙 酰苯胺对乙酰氨 基苯甲酸对氨基苯 甲酸对氨基苯 甲酸乙酯相对分子 质量理论产量/实际产量/实验设计 量/颜色状态白色粉末 状晶体浅黄色块 状晶体淡粉色粉 末状晶体淡黄色针 状晶体奶白色粉 末状晶体熔点产率/讨论：1 .实验中，第一步将对甲苯胺用乙酸酊解决转变为相应的酰胺，是为了 在第二步高镭酸钾氧化反映中保护氨基，避免氨基被氧化，形成的酰胺在所 用氧化条件下是稳定的。第二步在溶液中加入少量的硫酸镁，由于溶液中有 氢氧根离子生成，而七水硫酸镁则作为缓冲剂，以保证溶液碱性不致变得太 强而使酰胺基发生水解。该反映产物是竣酸盐，经酸化后会生成效酸，可从 溶液中析出。第三步的反映在稀酸溶液中很容易进行，故以78mL盐酸溶 液/每克产品的比例加入18%盐酸溶液。2 .由表一结合理论实际，可以看出：第二步、第三步、第四步的反映, 产品的产率都不是很高，反映物的应用率以操作时产品的损失率较高。实 验中，反映物之间未完全反映，反映物有剩余，在具体实验操作过程（如抽 滤、分液、转移、结晶、重结晶、测熔点等过程）中，产品有损失和浪费。 因此，实验操作需改善。此外，产品中具有杂质，导致实验产品的颜色和熔 点与纯的产品有所不同。（例如，纯的对甲基乙酰苯胺应为白色块状晶体， 熔点为154 ,而第一步实验的产物对甲基乙酰苯胺为浅黄色块状晶体， 熔程为1 50. 51 5 1 . 0 °C。纯的对氨基苯甲酸乙酹其熔程为919 2 , 颜色状态是白色的晶体状粉末，实验最终所得的对氨基苯甲酸乙酯,为奶白色晶体 状粉末，熔程为83.3C84.4C,等等。）在实验过程中，重结晶时，活性炭的 加入量的多少直接影响到产品中混杂的其它色素是否被吸附干净，这会影响到产 品的颜色;反映物的加入量的过多或过少，抽滤是否完全也会影响到产品的纯度。3 .本次实验需测量熔点，用的是毛细管法。方法是：先将毛细管的开口插 入在表面皿上研细后堆成小堆的干燥样品，装取少量样品，然后把毛细管竖立起 来，在桌面上瞰几下，使样品掉入管底,反复上述操作，装入12mm高样品，然后 使毛细管从一根长约5060cm高的玻璃管中掉到表面皿上，反复此操作,使样品 粉末装填紧密，之后，调整好数字显示熔点仪，并将毛细管插入其中，按下升温 键，等结果出来后，记录下数据。测熔点时，若毛细管中装入的样品之间有空隙 或样品不干燥，都会影响测定结果。4 .本次实验还需萃取操作。萃取常用的仪器是分液漏斗，进行萃取操作前， 应先对分液漏斗进行检漏，拟定不漏后方可使用。萃取时，先将待萃取的溶液倒 入分液漏斗中，再加入萃取剂,用塞子塞紧，然后，将漏斗放平,前后摇动或做圆周 运动，使两种液体充足接触，期间要注意不断放气，以免内部压力过大。萃取完 毕后，溶液分上下两层,下层溶液由下口经活塞放出，而上层溶液直接从上口倒出。 萃取操作时极易导致产品的损失以及杂质的混入。【总结与展望】本次实验阐述了局部麻醉剂苯佐卡因的制备方法，通过本次实验了解 了综合实验的大体进行过程以及有机物的多步合成方法。通过本次实验的 训练使我们掌握了乙酰化、氧化、酸性水解和酯化等反映的操作，也使我 们进一步了解了实验室各种仪器的功能和使用，为以后的毕业论文的设计 和将来开展科学研究工作打好基础。第二步反映时，高钵酸钾不可过量，若过量会影响后续反映。第四步反映时加料顺序不要颠倒,加热时用小火。还原反映中,浓硫酸的量切 不可过量，否则浓氨水用量将增长，最后导致溶液体积过大，导致产品损失。假如 溶液体积过大,则需要浓缩。浓缩时,氨基也许发生氧化而导入有色杂质。对氨基苯甲酸是两性物质，碱化或酸化时都要小心控制酸、碱用量。特别是 在滴加冰醋酸时，须小心慢慢滴加。避免过量或形成内盐。浓硫酸的用量较多,一是催化剂,二是脱水剂。加浓硫酸时要慢慢滴加并不断 振荡，以免加热引起碳化。酯化反映中，仪器需干燥。酯化反映结束时，反映液要 趁热倒出，冷却后也许有苯佐卡因硫酸盐析出。碳酸钠的用量要适宜,太少产品不 析出，太多则也许使酯水解。安阳工学院化学与环境工程学院应用化学