药物化学实验.pdf
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1、药 物 化 学 实 验王 瑞 孙铁民沈阳药科大学药物化学教研室2004年 9 月刖 B药物化学实验是依据药物化学教学大纲的要求编定,目的是通过实验加深理解药物化学的基本理论和基本知识,掌握合成药物的基本方法;掌握对药物进行结构修饰的基本方法,了解拼合原理在药物化学中的应用;进一步巩固有机化学实验的操作技术及有关理论知识,培养学生理论联系实际的作风,实事求是,严格认真的科学态度与良好的工作习惯。在教学过程中,根据不同题目,对学生有不同的要求。基本要求是课前作好预习,查阅有关文献和数据,了解实验的基本原理和方法,课后认真书写实验报告。本实验教材是药化教研室教学经验的集体总结,限于水平,难免有误,我
2、们要在使用过程中不断总结经验,收集反映,以便进一步修正提同J。2004年9月目 录实验阿司匹林的合成.1实 验 二 扑 炎 痛 的 合 成.3实验三 水杨酰苯胺的合成.6实 验 四 阿 司 匹 林 铝 的 合 成.9实 验 五 苯 妥 英 锌 的 合 成.12实 验 六 苯 妥 英 钠 的 合 成.15实 验 七 苯 佐 卡 因 的 合 成.18实验八磺胺喀咤锌和磺胺喀咤银的合成.22实验 九 琥 珀 酸 喘 通 的 合 成.24实验 十 磺 胺 醋 酰 钠 的 合 成.26实验H 一 巴比妥的合成.30实验十二盐酸普鲁卡因的合成.34实验十三盐酸普鲁卡因稳定性实验.38实验十四对氨基水杨酸钠
3、稳定性实验.41实验十五二氢毗咤钙离子拮抗剂的合成.43实 验 十 六 氯 霉 素 的 合 成.45实 验 十 七 氟 哌 酸 的 合 成.55实 验 十 八 地 巴 哇 的 合 成.65实 验 十 九 亚 胺-1 5 4的合成的合成.68附 录 重 要 的 实 验 方 法.70实验一 阿司匹林(A spirin)的合成一、目的要求1.掌 握 酯 化 反 应 和 重 结 晶 的 原 理 及 基 本 操 作。2.熟 悉 搅 拌 机 的 安 装 及 使 用 方 法。二、实验原理阿司匹林为解镇痛药,用于治疗伤风、感冒、头痛、发烧、神经痛、关节痛及风湿病等。近年来,又证明它具有抑制血小板凝聚的作用,其
4、治疗范围又进一步扩大到预防血栓形成,治疗心血管疾患。阿司匹林化学名为2-乙酰氧基苯甲酸,化学结构式为:OCOCH3阿 司 匹 林 为 白 色 针 状 或 板 状 结 晶,mp.135 140,易 溶 乙 醇,可溶于 氯 仿、乙 醛,微 溶 于 水。合 成 路 线 如 下:0H/OCOCH30 C +(/co%。摩。4 一 +CH3COOHCOOH COOH三、实验方法(一)酯 化在 装 有 搅 拌 棒 及 球 形 冷 凝 器 的100 mL三 颈 瓶 中,依次加入水杨酸10 g,醋 酎14 m L,浓 硫 酸5滴。开 动 搅 拌 机,置 油 浴 加 热,待浴温升至70时,维 持 在 此 温 度
5、 反 应30 min。停 止 搅 拌,稍 冷,将反应液倾入150 mL冷 水 中,继 续 搅 拌,至 阿 司 匹 林 全 部 析 出。抽 滤,用少量稀乙醇洗涤,压干,得粗品。(二)精制将所得粗品置于附有球形冷凝器的100 mL圆底烧瓶中,加入30 mL乙醇,于水浴上加热至阿司匹林全部溶解,稍冷,加入活性碳回流脱色10 m in,趁热抽滤。将滤液慢慢倾入75 mL热水中,自然冷却至室温,析出白色结晶。待结晶析出完全后,抽滤,用少量稀乙醇洗涤,压干,置红外灯下干燥(干燥时温度不超过60为宜),测熔点,计算收率。(三)水杨酸限量检查取阿司匹林0.1 g,加1 mL乙醇溶解后,加冷水定适量,制 成50
6、 mL溶液。立即加入1mL新配制的稀硫酸铁镀溶液,摇匀;30秒内显色,与对于照液比较,不 得 更 深(0.1%)o对照液的制备:精密称取水杨酸0 1 g,加少量水溶解后,加 入1 mL冰醋酸,摇匀;加冷水定适量,制 成1000 mL溶液,摇匀。精密吸取1 m L,加 入1 mL乙醇,48 mL水,及1 mL新配制的稀硫酸铁镀溶液,摇匀。稀硫酸铁镀溶液的制备:取 盐 酸(lm ol/L)1 m L,硫酸铁钱指示液2 m L,加冷水适量,制 成1000 mL溶液,摇匀。(四)结构确证1.红外吸收光谱法、标准物TLC对照法。2.核磁共振光谱法。思考题:1.向反应液中加入少量浓硫酸的目的是什么?是否可
7、以不加?为什么?2.本反应可能发生那些副反应?产生哪些副产物?3.阿司匹林精制选择溶媒依据什么原理?为何滤液要自然冷却?实 验 二 扑 炎 痛(Benorylate)的合成一、目的要求1.通过乙酰水杨酰氯的制备,了解氯化试剂的选择及操作中的注意事项。2.通过本实验了解拼合原理在化学结构修饰方面的应用。3.通过本实验了解Schotten-Baumann酯化反应原理。二、实验原理扑炎痛为一种新型解热镇痛抗炎药,是由阿司匹林和扑热息痛经拼合原理制成,它既保留了原药的解热镇痛功能,又减小了原药的毒副作用,并有协同作用。适用于急、慢性风湿性关节炎,风湿痛,感冒发烧,头痛及神经痛等。扑炎痛化学名为2-乙酰
8、氧基苯甲酸-乙酰胺基苯酯,化学结构式为:OCOCH3COO-N H C O C H扑炎痛为白色结晶性粉末,无臭无味。mp.l74178,不溶于水,微溶于乙醇,溶于氯仿、丙酮。合成路线如下:C X +SyOCOCH3里aCOC1+HC1+SO.OCOCH3OH0-N H 8 cH 3NaOHONa0N H 8 cH 3,COC1+OCOCH3ONa0-NHCOCH3OCOCH3C O O-N H C X D C H三、实验方法(一)乙酰水杨酰氯的制备在干燥的100 mL圆底烧瓶中,依次加入毗喘2滴,阿司匹林10 g,氯化亚碉5.5 m L,迅速按上球形冷凝器(顶端附有氯化钙干燥管,干燥管连有导气
9、管,导气管另一端通到水池下水口)。置油浴上慢慢加热至70 (约1015 min),维持油浴温度在702反 应70 m in,冷却,加入无水丙酮10 m L,将反应液倾入干燥的100 mL滴液漏斗中,混匀,密闭备用。(-)扑炎痛的制备在装有搅拌棒及温度计的250 mL三颈瓶中,加入扑热息痛10 g,水50 mL。冰水浴冷至10C左右,在搅拌下滴加氢氧化钠溶液(氢氧化钠3.6 g加20 mL水配成,用滴管滴加)。滴加完毕,在812c之间,在强烈搅拌下,慢慢滴加上次实验制得的乙酰水杨酰氯丙酮溶液(在20 min左右滴完)。滴加完毕,调 至p H 2 1 0,控制温度在812c之间继续搅拌反应60 m
10、 in,抽滤,水洗至中性,得粗品,计算收率。(三)精制取粗品5 g置于装有球形冷凝器的100 mL圆底瓶中,加 入10倍量(w/v)95%乙醇,在水浴上加热溶解。稍冷,加活性碳脱色(活性碳用量视粗品颜色而定),加热回流30 m in,趁 热 抽 滤(布氏漏斗、抽滤瓶应预热)。将滤液趁热转移至烧杯中,自然冷却,待结晶完全析出后,抽滤,压干;用少量乙醇洗涤两次(母液回收),压干,干燥,测熔点,计算收率。(四)结构确证1.红外吸收光谱法、标准物TLC对照法。2.核磁共振光谱法。注释:1.二氯亚碉是由竣酸制备酰氯最常用的氯化试剂,不仅价格便宜而且沸点低,生成的副产物均为挥发性气体,故所得酰氯产品易于纯
11、化。二氯亚碉遇水可分解为二氧化硫和氯化氢,因此所用仪器均需干燥;加热时不能用水浴。反应用阿司匹林需在60C干 燥4 h。毗嗟作为催化剂,用量不宜过多,否则影响产品的质量。制得的酰氯不应久置。2.扑炎痛制备采用Schotten-Baumann方法酯化,即乙酰水杨酰氯与对乙酰氨基酚钠缩合酯化。由于扑热息痛酚羟基与苯环共朝,加之苯环上又有吸电子的乙酰胺基,因此酚羟基上电子云密度较低,亲核反应性较弱;成盐后酚羟基氧原子电子云密度增高,有利于亲核反应;此外,酚钠成酯,还可避免生成氯化氢,使生成的酯键水解。思考题:1.乙酰水杨酰氯的制备,操作上应注意哪些事项?2.扑炎痛的制备,为什么采用先制备对乙酰胺基酚
12、钠,再与乙酰水杨酰氯进行酯化,而不直接酯化?3.通过本实验说明酯化反应在结构修饰上的意义。实验三 水杨酰苯胺(Salicylanilide)的合成一、目的要求1.了解对药物结构的修饰方法。2.掌握酚酯化和酰胺化的反应原理。二、实验原理水杨酰苯胺为水杨酸类解热镇痛药,用于发热、头痛、神经痛、关节痛及活动性风湿症,作用较阿司匹林强,副作用小。水杨酰苯胺化学名为邻羟基苯甲酰苯胺,化学结构式为:CBNHOC C0H水杨酰苯胺为白色结晶性粉末,儿乎无臭,微溶于冷水,略溶于乙酸、氯仿、丙二醇,易溶于碱性溶液。mp.135.8-136.2o合成路线如下:OH OH 0H5 +6 5coo 三、实验方法(-)
13、水杨酸苯酯的制备在干燥的100 mL三颈瓶中安装搅拌器、温度计和球形冷凝器,依次加入苯酚5 g,水杨酸7 g,油浴加热使熔融,控制油浴温度在140土2 c之间,通过滴液漏斗缓缓加入三氯化磷2 m L此时有氯化氢气体产生。在冷凝器上端接一排气管,尾管甩进水槽中,三氯化磷加毕,维持油浴温度在1402之间,反 应2 h,趁热搅拌下倾入50 mL水(50)中,于冰水浴中不断搅拌,直至固化,过滤、水洗,得粗品。(二)水杨酰苯胺的制备将上步制得的水杨酸苯酯,投 入25 m L圆底烧瓶,油浴加热至120,使熔融,不时摇动圆底烧瓶,并在此温度维持5 min左右,然后 按1 g水杨酸苯酯加045 mL苯胺的比例
14、,加入苯胺,安装回流冷凝器,加 热 至1605,反 应2 h,温度稍降后,趁热倾入30mL85%乙醇中,置冰水浴中搅拌,直至结晶析出,过滤,用85%乙醇洗两次,干燥,得粗品。(三)精制取粗品,投入附有回流冷凝器的圆底烧瓶中,加4倍 量 的(W/V)的95%乙醇,在60C水浴中,使之溶解,加少量活性碳及EDTA脱色10 m in,趁热过滤,冷却、过滤。用少量乙醇洗两次(母液回收)。干燥得本品。测熔点,计算收率。(四)结构确证1.红外吸收光谱法、标准物TLC对照法。2.核磁共振光谱法。注释:1.本实验采用先合成水杨酸苯酯,然后再将苯胺酰化,而不是直接用水杨酸酰化。这是因为,氨基中的氮原子的亲核能力
15、较羟基的氧原子强,一般可用竣酸或竣酸酯为酰化剂,而酯基中则以苯酯最活泼,且避免了竣酸与氨基物成盐的问题,因此竣酸酯类作为酰化剂常被应用。2.产品精制需加少量EDTA,因为酚羟基易受金属离子催化氧化,使产品带有颜色。加 入EDTA的目的是络合掉金属离子,防止产品氧化着色。思考题:1.水杨酰苯胺的合成,可否用水杨酸直接酯化?2.产品精制时,为什么要在60C使之溶解?脱色时为什么要加入少量EDTA?实验四阿司匹林铝(Aluminum Acetylicylate)的合成一、目的要求1.了解药物结构修饰方法。2 .掌握减压蒸偏的基本操作二、实验原理阿司匹林临床应用极为广泛,但在大剂量口服时,对胃粘膜有刺
16、激作用,甚至引起胃出血。为克服这一缺点,常做成盐、酯和酰胺。阿司匹林铝既是其中之一,它的疗效和阿司匹林相近,但对胃粘膜刺激性较小。阿司匹林铝化学名为羟基双(乙酰水杨酸)铝,化学结构式为:0HICOO-A1-OOCCH3OCO阿司匹林铝为白色或类白色粉末,儿乎不溶于水和有机溶剂,溶于氢氧化碱或碳酸碱水溶液中,同时分解。合成路线如下:0H9 H COO-AI-OOC2 0 0 c 0 c H3+例0 0 43)2 3-出 国。6|0roe0CH3ryO C O C H3三、实验方法(-)异丙醇铝的制备称 取L 8 g铝片,剪细,置100 m L圆底烧瓶中,加入少许二氯化汞,异丙醇20 m L,装好
17、回流冷凝器及干燥管,油浴加热至沸腾,从冷凝器上口加入四氯化碳2滴,维持油浴温度120左右,加热回流至铝片全部 消 失(约1.52 h),溶液呈黑灰色,改为减压蒸储装置。水泵减压回收异丙醇,然后用油泵减压蒸出异丙醇铝(142150c/25 mmHg)。得透明油状物或白色腊状物。计算收率。(二)阿司匹林羟基铝的制备称取异丙醇铝6.8 g,置100 mL三颈瓶中,加异丙醇14 m L,开动搅拌,于油浴中加热至45 (内温),溶液呈乳白色混浊,搅拌下加入阿司匹林12 g,儿分钟后溶液呈透明,控制反应温度5557c(不要超过60),搅 拌30 m in,冷却至30,搅拌下加入40 mL异丙醇和水的混 合
18、 液(37 mL异丙醇和3 mL水),形成大量白色沉淀,再 于30下搅 拌30 m in,抽滤,用异丙醇10 mL洗一次,干燥得白色粉末状产品。计算收率。(三)结构确证1.红外吸收光谱法、标准物TLC对照法。2.核磁共振光谱法。注释:1.加入的二氯化汞的量以直径为1 mm大小的颗粒为宜,大反而反应慢。2.加入异丙醇和水的混合掖进行水解反应时,由于阿司匹林分子中的乙酰氧基和铝原子呈络合状态,故在本实验条件下,乙酰基不会水解下来。O OH OII I II,C-0-A l-O-C /a/n。、。Q/0CH3CH33.铝片应剪成细丝,要剪成细长状,长短均匀,如有少量铝丝不溶,也应水泵减压蒸出异丙醇,
19、不影响产量。思考题:L试述减压蒸镭的操作要点。2.试述常用药物成盐方法及意义。实验五 苯 妥 英 锌(Phenytoin-Zn)的合成一、目的要求1.学习二苯羟乙酸重排反应机理。2.掌握用三氯化铁氧化的实验方法。二、实验原理苯妥英锌可作为抗癫痫药,用于治疗癫痫大发作,也可用于三叉神经痛。苯妥英锌化学名为5,5-二苯基乙内酰胭锌,化学结构式为:苯妥英锌为白色粉末,mp.222227 (分解),微溶于水,不溶于乙醇、氯仿、乙醛。合成路线如下:三、实验方法(一)联苯甲酰的制备在装有球形冷凝器的250 mL圆底烧瓶中,依次加入FeCl3.6H2O14 g,冰 醋 酸15 m L,水6 mL及沸石一粒,
20、在石棉网上直火加热沸腾5 min。稍冷,加入安息香2.5 g及沸石一粒,加热回流50 min。稍冷,加 水50 mL及沸石一粒,再加热至沸腾后,将反应液倾入250 mL烧杯中,搅拌,放冷,析出黄色固体,抽滤。结晶用少量水洗,干燥,得粗品,测熔点,mp.8890,计算收率。(-)苯妥英的制备在装有球形冷凝器的100 mL圆底烧瓶中,依次加入联苯甲酰2 g,尿 素0.7 g,20%氢氧化钠6 mL,50%乙 醇10 mL及沸石一粒,直火加热,回流反应30 m in,然后加入沸水60 m L,活性碳0.3 g,煮沸脱色10 m in,放冷过滤。滤 液 用10%盐酸调pH 6,析出结晶,抽滤。结晶用少
21、量水洗,干燥,得粗品,计算收率。(三)苯妥英锌的制备将苯妥英0.5 g置 于50 mL烧杯中,加 入 氨 水(15 mL NH3.H2O+10mL H2O),尽量使苯妥英溶解,如有不溶物抽滤除去。另 取0.3 gZnSO4.7H2O加3 mL水溶解,然后加到苯妥英钱水溶液中,析出白色沉淀,抽滤,结晶用少量水洗,干燥,得苯妥英锌,称重,测分解点,计算收率。(四)结构确证1.红外吸收光谱法、标准物TLC对照法。2.核磁共振光谱法。注释:1.制备联苯甲酰时,直火加热至中沸,通过测其熔点控制质量。2.苯妥英锌的分解点较高,测时应注意观察。思考题:1.试述二苯羟乙酸重排的反应机理。2.为何不利用第二步反
22、应中已生成的苯妥英钠,直接同硫酸锌反应制备苯妥英锌,而是把已生成的苯妥英钠制成苯妥英后,再与氨水和硫酸锌作用制备苯妥英锌?实验六 苯 妥 英 钠(PHenytoin Sodium)的合成一、目的要求1.学习安息香缩合反应的原理和应用氟化钠及维生素B i为催化剂进行反应的实验方法。2.了解剧毒药氟化钠的使用规则。二、实验原理苯妥英钠为抗癫痫药,适于治疗癫痫大发作,也可用于三叉神经痛,及某些类型的心律不齐。苯妥英钠化学名为5,5-二苯基乙内酰麻,化学结构式为:O/ONaO苯妥英钠为白色粉末,无臭、味苦。微有吸湿性,易溶于水,能溶于乙醇,几乎不溶于乙醛和氯仿。合成路线如下:CHO2 6 a。霖 p
23、旦。口、O三、实验方法(-)安息香的制备A法:在装有搅拌、温度计、球型冷凝器的100 mL三颈瓶中,依次投入苯甲醛12 m L,乙醇20 mLo用20%NaOH调 至pH 8,小心加入氟化钠0.3 g,开动搅拌,在水浴上加热回流1.5 h。反应完毕,充分冷却,析出结晶,抽滤,用少量水洗,干燥,得安息香粗品。B法:于锥形瓶内加入VBi 2.7 g、水10 mL、95%乙醇20 mL。不时摇动,待VBi溶解,加 入2NNaOH7.5 m L,充分摇动,加入新蒸储的苯甲醛7.5 m L,放置一周。抽滤得淡黄色结晶,用冷水洗,得安息香粗品。(-)联苯甲酰的制备在装有搅拌、温度计、球型冷凝器的100 m
24、L三颈瓶中,投入安息香6 g,稀 硝 酸(HNO3:H2O=1:0.6)15 mLo开动搅拌,用油浴加热,逐渐升温至1101 2 0 C,反 应2 h(反应中产生的氧化氮气体,可从冷凝器顶端装导管,将其通入水池中排出)。反应毕,在搅拌下,将反应液倾入40 mL热水中,搅拌至结晶全部析出。抽滤,结晶用少量水洗,干燥,得粗品。(三)苯妥英的制备在装有搅拌、温度计、球型冷凝器的100 mL三颈瓶中,投入联苯甲醛4 g,胭 素1.4 g,20%NaOH 12mL,50%乙醇20 m L,开动搅拌,直火加热,回流反应30min。反应完毕,反应液倾入到120 mL沸水中,加入活性碳,煮 沸10 m in,
25、放冷,抽滤。滤 液 用10%盐酸调至pH 6,放置析出结晶,抽滤,结晶用少量水洗,得苯妥英粗品。(四)成盐与精制将苯妥英粗品置100 mL烧杯中,按粗品与水为1:4之比例加入水,水浴加热至40,加 入20%NaOH至全溶,加活性碳少许,在搅拌下加 热5 m in,趁热抽滤,滤液加氯化钠至饱和。放冷,析出结晶,抽滤,少量冰水洗涤,干燥得苯妥英钠,称重,计算收率。(五)结构确证1.红外吸收光谱法、标准物TLC对照法。2.核磁共振光谱法。注释;1.氟化钠为剧毒药品,微量即可致死,故使用时应严格遵守下列规则:使用时必须戴好口罩、手套,若手上有伤口,应预先用胶布贴好。称量和投料时,避免撒落它处,一旦撒出
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