磺胺醋酰钠的制备.doc

磺胺醋酰钠的合成一、【药物概述】本品为短效磺胺类药物，具有广谱抑菌作用。因与对氨基苯甲酸竞争细菌的二氢叶酸合成酶，使细菌叶酸代谢受阻，无法获得所需嘌呤和核酸，致细菌生长繁殖受抑制。本品对大多数革兰氏阳性和阴性菌有抑制作用，尤其对溶血性链球菌、肺炎双球菌、痢疾杆菌敏感，对葡萄球菌、脑膜炎球菌及沙眼衣原体也有较好抑菌作用。对真菌有一定作用。磺胺醋酰钠化学名为M(4一氨基苯基)一磺酰基一乙酰胺钠一水合物，化学结构式为：磺胺醋酰钠为白色结晶性粉末，无臭味，微苦，易溶于水，微溶于乙醇、丙酮。【1】磺胺醋酰钠CAS登记号: 144-80-9二、【实验目的要求】1通过磺胺醋酰钠的合成，了解用控制pH、温度等反应条件纯化产品的方法。2通过本实验操作，掌握乙酰化反应的原理。3加深对磺胺类药物一般理化性质的认识。三、【实验原理】【2】四、【仪器和试剂】1、实验仪器: 仪器搅拌器、温度计、球形冷凝管、三颈瓶、恒温水浴锅、量杯、烧杯、抽滤瓶、布氏漏斗、精密pH试纸。2、试剂: 磺胺 醋酐 氢氧化钠(225、77) 活性炭 试纸【3】3、主要物理性质:试剂名称熔点（）沸点（）相对分子质量溶解性性状磺胺164-167172.20在水中溶解度极低，较易溶于稀碱。白色或微黄色结晶性粉末醋酐-73.1102.09102.09溶于乙醇、乙醚、苯。无色透明液体，有刺激气味。氢氧化钠318139040.01易溶于水溶液呈无色熔融白色颗粒或条状，现常制成小片状。 五、【实验流程图及步骤】1、磺胺醋酰的制备磺胺17.2g及22.5%NaOH溶液22ml HH 22ml111111 加入3.6ml醋酐5min后滴加77%的NaOH的2.5ml(保持pH1213)加入三颈瓶，搅拌于水浴上加热50左右 每隔5min交替加入2ml醋酐和2mlNaOH加料 期间反应温度5055，保持pH1213(5次)加料后继续保温搅拌反应30min20ml水100ml烧杯得无色粘稠状反应液 用浓盐酸调pH至7于 水浴中放置12h冷却得白色黏状固体及无色溶液 抽滤，用适量冰水洗涤，用浓盐酸调pH至45左右 滤液加少量活性炭室温脱色沉淀用3倍量的10%盐酸溶解，放置30min 抽滤弃去不容物用40%NaOH调pH至5,析出磺胺醋酰，抽滤，于红外灯干燥于水浴上加热至90，滴加40%NaOH至恰好溶解，溶液pH为78，趁热抽滤，滤液转至小烧杯中冷却析晶，抽滤，干燥，得磺胺醋酰钠2、磺胺醋酰钠的制备将以上磺胺醋酰投入50ml烧杯中，滴少量水湿润 1、 磺胺醋酰的制备 在装有搅拌棒及温度计的 100 mL 三颈瓶中，加入磺胺 17.2 g，22.5%氢氧 化钠 22 mL，开动搅拌，于水浴上加热至 50左右。待磺胺溶解后，分次加入醋 酐 3.6 mL， 77% 氢氧化钠 2.5 mL （首先， 加入醋酐 3.6 mL， 77% 氢氧化钠 2.5 mL； 随后，每次间隔 5 min，将剩余的 77% 氢氧化钠和醋酐分 5 次交替加入） 。加料 期间反应温度维持在 5055及 pH1213；加料完毕继续保持此温度反应 30 min。反应完毕，停止搅拌，将反应液倾入 100mL 烧杯中，加水 20 mL 稀释。用 36% 盐酸调至 pH 7，于冰水浴中放置 30 min，并不时搅拌析出固体，抽滤固体， 用适量冰水洗涤。洗液与滤液合并后用浓盐酸调至 pH 45，抽滤，得白色粉末。 用 3 倍量（3 mL / g）10% 盐酸溶解得到的白色粉末，放置 30min，不时搅 拌，尽量使单乙酰物成盐酸盐溶解，抽滤除不溶物。滤液加少量活性碳室温脱色 4 10 min，抽滤。滤液用 40% 氢氧化钠调至 pH 5，析出磺胺醋酰，抽滤，压干。 干燥，测熔点（mp.179184） 。 2、磺胺醋酰钠的制备 制备5NaOH乙醇液100nd(备用)。 将磺胺醋酰，移人100ml烧杯中，用量杯量取5NaOH乙醇液4Oml倒人烧杯中， 室温搅拌至固体完全溶解，在水浴中蒸去乙醇，析晶，干燥得磺胺醋酰钠，计算 收率。 六、【实验装置图】七、【其他合成路线及方法改进】方法一：改变磺胺醋酰合成实验的反应温度、反应时间、控制反应过程中的pH值，对滴加醋酐的加人方法也作了一定的改进。由于磺胺醋酰产量低, 难以获得到最终产品磺胺醋酰钠;改进实验可从提高磺胺醋酰产量着手。改变滴加醋酐的方式、适当延长反应时间和提高反应温度, 均有利于磺胺醋酰产率的提高。反应中保持pH 12 13, 必要时需补加碱液。滴加醋酐的方法对反应影响较大, 慢滴快加搅拌是操作的关键, 有两种方法有利于磺胺醋酰的生成, 一是将交替滴加醋酐的时间由原来每次5 m in 延长至10 m in左右( 9 13 m in) , 或将原来交替滴加醋酐5 次(每次2m l)改为交替滴加4次(每次2. 5m l), 并保持每次滴加醋酐的时间为10 m in。将反应温度提高到60 65 , 或延长反应时间至40 60 m in, 均可提高磺胺醋酰的产率。【5】附： 方法二：通过加吡啶做催化剂，提高了醋酐的酰化能力，磺胺利用率有明显提高，磺胺醋酰的收率也由原来的约50提高到70左右；用5NaOH乙醇液代替20NaOH水溶液与磺胺醋酰成盐，简化了操作，提高了磺胺醋酰钠的收率，成盐一步收率可达98以上。【4】八、【思考与讨论】1.磺胺类药物有哪些理化性质？答：磺胺类药物一般为白色或微黄色结晶性粉末；无臭，无味。具有一定熔点。难溶于水，可溶于丙酮或乙醇。（1）酸碱性 因本类药物分子中有芳香第一胺，呈弱碱性；有磺酰氨基，显弱酸性,故本类药物呈酸碱两性，可与酸或碱成盐而溶于水（2）自动氧化反应 本类药物含芳香第一胺，易被空气氧氧化。（3）芳香第一胺反应磺胺类药物含芳香第一胺，在酸性溶液中，与亚硝酸钠作用，可进行重氮化反应，利用此性质可测定磺胺类药物的含量。生成的重氮盐在碱性条件下，生成橙红色偶氮化合物，可作本类药物的鉴别反应。（4）与芳醛缩合反应 芳香第一胺能与多种芳醛（如对二甲氨基苯甲醛、香草醛等）缩合成具有颜色的希夫碱.（5）铜盐反应 磺酰氨基上的氢原子，可被金属离子（如铜、银、钴等）取代，生成不同颜色的难溶性沉淀，可用于鉴别。2.反应液处理时，pH7时析出的固体是什么，pH5时析出的固体是什么？在10盐酸中不能溶解的物质是什么？答：pH=7时候析出的固体是未反应的磺胺；5的时候析出的是磺胺醋酰。在10盐酸溶液中磺胺醋酰生成盐酸盐而溶解，而双乙酰磺胺由于结构中无游离的芳伯胺基，不能和盐酸成盐故析出。3.反应过程中，若碱性过强，其结果是磺胺较多，磺胺醋酰次之，磺胺双醋酰较少；若碱性过弱，其结果是磺胺双醋酰较多，磺胺醋酰次之，磺胺较少，为什么？请解释原因。答：因碱度过大磺胺双醋酰易水解成磺胺，且易引起磺胺醋酰水解成磺胺；而因碱度过小时，反应过程中易生成较多的N乙酰磺胺，且磺胺双醋酰分子结构中的N乙酰基不易水解下来，故之。九、【注意事项】1.本反应是放热反应，氢氧化钠与醋酐交替投料交替加入，目的是避免醋酐和NaOH同时加入时产生大量的中和热而温度急速上升，造成芳伯胺基氧化和已生成的磺胺醋酰水解，导致产量降低，因此反应的温度亦不能过高，需控制在5055。滴加乙酸酐和氢氧化钠溶液是交替进行的，先氢氧化钠后醋酐,每滴完一种溶液后，反应搅拌5分钟，再滴入另一种溶液，滴加速度以液滴一滴一滴加入为宜。2.实验中使用氢氧化钠溶液浓度有差别，在实验中切勿用错，否则会影响实验结果，保持反应液最佳碱度是反应成功的关键之一。用22.5%NaOH液是做为溶剂溶解磺胺，使其生成钠盐而溶解。用77%NaOH液是为了使反应液维持在pH12-14左右，避免生成过多双乙酰磺胺。3.由于磺胺和醋酐反应时同时有磺胺醋酰和双乙酰磺胺生成，反应过程中若碱性过强（pH14 ），则乙酰化反应可能不完全，磺胺较多，磺胺醋酰次之，磺胺双醋酰较少；因为碱性过强（pH14）双乙酰磺胺易水解成磺胺，易引起磺胺醋酰水解成磺胺；若碱度不足(pH12)，则双乙酰磺胺生成较多，磺胺醋酰次之，磺胺较少，碱性过弱(pH12 环境中反应易生成较多的N4-乙酰磺胺，且双乙酰磺胺分子结构中的乙酰基不易水解。故实验中需严格控制各步投料量。4. 在本实验中，溶液pH的调节是反应能否成功的关键，应小心注意，否则实验会失败或收率降低。酰化液处理过程中，pH7时析出的固体是N4乙酰磺胺和磺胺，pH5时析出的固体是磺胺醋酰钠和双乙酰磺胺，在10HCl中不溶物是双乙酰磺胺，因为其结构中无游离的芳伯氨基不能于HCl成盐。5.精制时加入活性炭起脱色之功效，所加入的量为产品量的1%，不能太多，否则使产品收率下降。6.磺胺醋酰在无水乙醇溶解时，置水溶加热时间不宜太长（约35分钟为宜），否则产品易氧化和水解。固体溶解如溶液混浊，则需抽滤。必须严格控制水浴温度，若温度过高易引起磺胺醋酰钠水解和氧化，影响产量和质量，温度低不易成钠盐。7.制备磺胺醋酰钠时，氢氧化钠溶液的量应严格控制，按计算量加。因磺胺醋酰钠水溶度大，由磺胺醋酰制钠盐时，氢氧化钠量多于计算量，则磺胺醋酰钠损失量大，必要时加少量丙酮，以使磺胺醋酰钠析出。滴加40%氢氧化钠溶液调pH78时可见溶液澄明，显示磺胺醋酰已生成磺胺醋酰钠，若有微量不溶物，可能是未除尽的副产物。氢氧化钠溶液切勿过量，因磺胺醋酰钠在强碱性溶液中和受热情况下，易氧化水解而致产量和质量下降。8.产品过滤时，严禁用水洗涤产品，因所得产品为钠盐，在水中有较大的溶解度。9.在pH 7时析出的固体不是产物，应弃去。产物在滤液中，切勿搞错。10.在pH 45析出的固体是产物。十、【参考文献】【1】尹卫平 张玉清 ，高等学校教材 化