苯佐卡因的合成论文设计(结稿子)

wordword/word苯佐卡因的制备[摘要]本实验的主要目的是以多步骤的综合性学生实验合成苯佐卡因〔对氨基苯甲酸乙酯〕并了解其物理、化学性质。同时也促进学生对重结晶，抽滤，熔点测试，分液等根本操作的掌握。苯佐卡因是一种白色针状晶体，无臭，味微苦而麻，遇光渐变黄色，易溶于乙醇、乙醚、氯仿等，难溶于水，临床上一般用作局部麻醉剂。本实验是以对氨基甲苯为原料，先与醋酸反响经酰化得对甲基乙酰苯胺，再与高锰酸钾反响经氧化得到乙酰氨基苯甲酸，然后加盐酸经水解得到对氨基苯甲酸，最后加乙醇经酯化得到产品。由于该有机合成实验步骤多与实验操作上的失误，使得最终产率较低，但经多种中间产物的熔点测定与最终产物的红外光谱测定可以根本确定已成功合成了苯佐卡因，同时实验技能得到了一定锻炼。[关键词]苯佐卡因;合成;[ABSTRACT]Themainpurposeofthisstudyistosynthesizebenzocainebymulti-stepprehensiveexperimentandtounderstanditsphysicalandchemicalproperties.Italsocanencouragestudentstomastercrystallization,filtration,meltingpointtest,liquidandotherbasicoperations.Benzocaineisawhiteacicularcrystalpowder,odorless,slightlybittertasteandhemp,meetsthelightgradientyellow,solubleinethanol,ethylether,chloroform,buthardlysolubleinwater,anditisgenerallyusedasalocalanesthetic.Rawmaterialoftheexperimentispara-aminotoluene.Itandaceticacidreactionton-methylacetanilide.N-methylacetanilideandpotassiumpermanganatereactiontoacetamidobenzoicacid.Acetamidobenzoicacidandhydrochloricacidreactiontopara-aminobenzoicacid.Para-aminobenzoicacidandalcoholreactiontobenzocaine.Duetosomanysynthesisexperimentalstepsandexperimentaloperationalerror,thefinalyieldislow.Butavarietyofintermediateproductsisdeterminedbymeltingpointandfinalproductisdeterminedbyirspectra.Sowecandecidebenzocaineissuccessfullysynthesized.Meanwhileexperimentalskillsgotcertainexercise.[KEYWORDS]benzocaine;synthesis;[引言]苯佐卡因(Benzocaine)，化学名为对氨基苯甲酸乙酯，是一种重要的医药合成中间体，多用于医药、塑料和涂料等生产中，同时苯佐卡因也是一种重要的局部麻醉药，有止痛、止痒作用，主要用于创面、溃疡面、粘膜外表和痔疮麻醉止痛和痒症，其软膏还可用作鼻咽导管、内突窥镜等润滑止痛。苯佐卡因作用的特点是起效迅速，约30秒钟左右即可产生止痛作用，且对粘膜无渗透性，毒性低，不会影响心血管系统和神经系统。1984年美国药物索引收载苯佐卡因制剂即达104种之多，苯佐卡因的市场前景非常广阔[1]。目前以对甲基苯胺为主要原料的苯佐卡因合成路线已有一定探索，主要有：一种是先保护苯环上的氨基而进展酰化，再氧化，去保护，最后酯化。还有一种是先用硝酸，硫酸混合液与对甲基苯胺共热将上的氨基取代为硝基，而后进展氧化，复原，酯化。这些方法中第一种方法相对其它方法来说虽然反响步骤较多但所用的原料廉价，反响条件温和，而且将有机化学实验中的很多根本操作都包含在其中，所以选择第一种方法合成苯佐卡因对于学生综合素质的培养更具有现实意义。[仪器和试剂]试剂：对甲苯胺、冰醋酸、七水硫酸镁、锌粉、活性炭、高锰酸钾、无水乙醇、20%硫酸溶液、18%盐酸溶液、10%氨水、10%碳酸钠溶液、无水硫酸镁、乙醚、精细PH试纸、亚硝酸钠、草酸、乙酸乙酯、环己烷、活性炭等仪器：100mL圆底瓶、分液漏斗、布氏漏斗、烧杯、水浴锅、球型冷凝管、直型冷凝管、刺形分馏柱、熔点仪、TLC硅胶板、紫外灯、红外灯、红外吸收光谱仪TENSOR27〔德国BRUCKS公司〕、循环水式多用真空泵(SHB-Ⅲ)〔某某长城科工贸某某〕、WRS-1B数字熔点仪〔某某精细仪器某某〕等。[实验方法]1.总的实验路线1〕对甲基乙酰苯胺的合成在100mL圆底烧瓶中，参加10.7g对甲苯胺〔0.1mol,M=107.16g/mol)〕后，缓慢参加14.4mL冰醋酸(0.25mol)与少许锌粉〔约0.1g〕〔目的是防止对甲苯胺氧化〕，混合均匀后，装上刺形分馏柱，接一蒸馏装置。将圆底烧瓶在石棉网上用小火加热，使对甲苯胺溶解，溶液成褐黄色。然后逐渐升高温度达到100℃左右，维持温度在100℃-110℃，反响约1.5小时，温度计读数下降，表示反响已经完成。在搅拌下趁热将反响物倒入200mL冷水中，冷却后抽滤析出的固体，用冷水洗涤，粗产物用乙醇和水的混合液〔乙醇：水=7：3〕重结晶〔15克粗产品溶于100mL乙醇和水的混合液中回流做重结晶〕，抽滤得白色固体，枯燥，称重并测其熔点〔纯对甲基乙酰苯胺的熔点为148-151℃〕，计算产率。2〕对乙酰氨基苯甲酸的合成〕和420mL〕的水，将混合物充分搅拌并在水浴上加热到约85℃，维持此温度继续搅拌45分钟。混合物变成深棕色，趁热用二层滤纸抽滤除去二氧化锰沉淀，不干净可以重新过滤一次〔二氧化锰沉淀颗粒较小，抽滤速度较慢，也可以用菊花滤纸过滤〕。如果滤液呈紫色，高锰酸钾过量，如此用20%硫酸溶液酸化至溶液呈酸性后加无水乙醇与其反响直到溶液无色，继续加20%硫酸溶液酸化至生成白色固体，抽滤，压干，枯燥，计算产率并测化合物的熔点。〔对乙酰氨基苯甲酸熔点为250-252℃〕3〕对氨基苯甲酸的合成在100mL圆底烧瓶中参加对乙酰氨基苯甲酸9.0g(0.05mol)，参加约72mL的18%的盐酸溶液进展水解〔以每克干产物用8mL18%的盐酸来计算盐酸溶液的量〕，用小火缓缓回流30min，〔加热如果不溶解，继续加18%的盐酸，如果还不溶，可能是产品不纯〕。待反响物冷却后，参加50mL冷水，然后用10%氨水中和到PH值为5左右，〔假如氨水过量可参加少量冰醋酸以控制酸碱度〕，充分摇振后置于冰浴中骤冷以引发结晶，必要时用玻璃摩擦瓶壁引发结晶直到有白色晶体析出。抽滤收集产物并压干，枯燥，计算产率并测熔点。〔纯化合物熔点为186-187℃〕4〕对氨基苯甲酸乙酯的合成在50mL圆底烧瓶中，参加对氨基苯甲酸1.7g(0.0125mol)，23mL95%乙醇，旋摇烧瓶使大局部固体溶解。将烧瓶置于冰浴中冷却，参加1.8ml浓硫酸，立即产生大量沉淀，将反响混合物在水浴上回流1小时，并时加摇荡。将反响混合物转入烧杯中，冷却后分批参加10%碳酸钠溶液中和，直至参加碳酸钠溶液后无明显气体释放。反响混合物接近中性时，检查溶液PH值，再参加少量碳酸钠溶液至PH为9左右。在中和过程中产生少量固体沉淀。将溶液倾析到分液漏斗中，向分液漏斗中参加15mL乙醚萃取两次，合并乙醚层，在水浴上蒸去乙醚和大局部乙醇，至剩余油状物约4mL为止。剩余油状物用50%乙醇的水溶液重结晶，然后菊花滤纸过滤〔也可以抽滤〕。然后冰水冷却，抽滤，洗涤，枯燥得白色结晶状固体，称重，计算产率，测产物熔点并做红外光谱分析〔纯熔点为90-91℃〕。须知事项1.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。防止过量或形成内盐。薄层色谱实验时展开剂的比例自己要调配好。3.酯化反响中，仪器需枯燥。4.酯化反响完毕时，反响液要趁热倒出，冷却后可能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，太多如此可能使酯水解。[结果与讨论]结果：药品项目对氨基甲苯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量107149179137165实际产量/理论产量/产率/34.2%9.99%19.72%31.85%熔点/℃～℃//℃～℃颜色状态白色粉末状晶体白色针状晶体微黄色针状晶体黄色针状晶体白色晶体总产率0.03%苯佐卡因的红外光谱(见末页)分析：其中3344，3424处为伸胺上的N—H振动吸收峰；3223为苯环中C—H的峰值；2897,2982为—CH3,—CH2的峰值；1684处为强的羧基C=O吸收峰；1443处为苯环骨架上的C=C振动吸收峰；1172，1281为C-O的峰值；700,773，846三个峰说明苯佐卡因是对位取代。因此，通过分析苯佐卡因的红外光谱图可知其结构式为：讨论：1.由表一可以看出：第二步、第三步、尤其是第四步反响，产率都不是很理想。第二步反响时，由于产生了大量二氧化锰沉淀要采取抽滤的方法除去，但二氧化锰沉淀较为细密，抽滤过程过于缓慢，溶液温度降低影响了产率，可以考虑在抽滤过程中对装置加热或者以少量热水洗涤沉淀沉淀再或者分屡次抽滤防止形成的滤饼过厚，同时可对剩余的溶液加热以维持较高的温度。同时注意严格按比例控制高锰酸钾的使用以防止用量过多造成最终溶液量偏多不利于产品的析出；第三步反响时，要严格按比例参加盐酸使对乙酰氨基苯甲酸水解充分，同时使溶液酸度不至于过大而影响PH调节。用氨水调节PH时，当PH接近4～5时，要用胶头滴管小心滴加氨水以防止反复调节PH值致使溶液量过多影响产品析出。更为重要的是作为一种酸碱两性化合物氨基苯甲酸只有在适宜的PH值下才会较为完全地析出，所以控制PH至关重要；第四步反响时，参加硫酸是要缓慢并冷却充分防止发生过多的副反响，溶液的萃取要充分，蒸馏的残液量要控制好，最后的重结晶液体量要适当。2.此次实验需测量熔点，用的是毛细管法。测熔点时，样品粉末要装填严密，枯燥要充分。假如毛细管中装入的样品之间有空隙或样品不枯燥，都会影响熔点测定。3.本次实验还需萃取操作。萃取常用的仪器是分液漏斗，进展萃取操作前，应先对分液漏斗进展检漏，确定不漏后方可使用。萃取时，先将待萃取的溶液倒入分液漏斗中，再参加萃取剂，用塞子塞紧后将漏斗放平，用力振荡使两种液体充分接触，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。萃取操作时极易造成产品的损失以与杂质的混入，所以要注意操作规程。4.实验中，第一步将对甲苯胺用乙酸酐处理转变为相应的酰胺，是为了在第二步高锰酸钾氧化反响中保护氨基，防止氨基被氧化，形成的酰胺在用高锰酸钾氧化的条件下是稳定的。同时为防止乙酰基水解就在溶液中参加少量的硫酸镁。因为溶液中有氢氧根离子生成，而七水硫酸镁如此可作为缓冲剂，以保证溶液碱性不致变得太强而使酰胺基发生水解。[总结与展望]合成苯佐卡因的实验长达一个多月，由于实验是分步完成的，尤其要求严谨，每步都不能大意，一点小小的过失就可能导致整个实验的失败。在实验过程中，发现了些不足之处。首先是根本操作还是不够熟练，实验操作不够规X。一些不规X的操作还导致了各步骤产物的损失和杂质的增多，如滴加试剂的速度过快，导致了反响产率下降。其次是不注重对实验思想的领会，导致不必要的错误。其中有些问题是可以防止的，通过反省，找到一些原因。第一，不重视平时的实验锻炼，实验操作生疏；第二，实验的前期准备不充分。在做实验之前，自己没有很好理解实验步骤，只是根据纸上的实验步骤进展实验，没有转化为自己的理解。在找到了问题之后，努力改正更重要。以后要积极参与实验室的工作，锻炼自己的实验操作能力，同时学好理论课程并结合到实验中去。[文献]主要参考文献：[1]欧守珍，陈年根，任兆平，符史干，某某医学