实验五--苯妥英钠的制备

实验五实验五 苯妥英钠 苯妥英钠 PHenytoinPHenytoin SodiumSodium 的合成 的合成 一 一 实验目的实验目的 1 学习安息香缩合反应的原理和应用维生素 B1为催化剂进行反应的机理和实 验方法 2 了解稀硝酸作为氧化剂的实验方法 二 二 实验原理实验原理 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 二苯基乙内酰脲 化学结构式为 苯妥英钠为白色粉末 无臭 味苦 易溶于水 能溶于乙醇 几乎不溶于 乙醚和氯仿 微有引湿性 在空气中渐渐吸收二氧化碳 分解成苯妥英 合成路线如下 CHO CHC OOH Vit B1 HNO3 CC OO 1 H2NCONH2 NaOH 2 HCl HNNH C6H5 C6H5 O O NaOH H2O HNN C6H5 C6H5 O NaO H N N ONa O 表 1 化合物理化性质 溶解度化合物名称性状熔点 水乙醇 分子量 安息香 二苯 乙醇酮 白色针状晶 体 133不溶于冷水 微溶于热 水 溶212 25 二苯乙二酮黄色针状晶 体 95 96不溶溶210 22 苯妥英白色可见针 状晶体 293 295 252 268 苯妥英钠白色粉末291 299易溶溶274 二氧化氮红棕色气体 三 三 实验材料与设备实验材料与设备 表 2 玻璃仪器及规格 名称规格数量 锥形瓶250ml1 冰水浴缸 1 漏斗 1 三颈瓶100ml1 球形冷凝管 1 干燥管 连有导气管 1 量筒100ml1 量筒50ml1 烧杯250ml2 烧杯50ml若干 抽滤瓶 1 滴管1ml2 表 3 设备型号及规格 表 4 试剂及规格 四 实验操作步骤四 实验操作步骤 一 安息香的制备 1 于锥形瓶内加入 VB1 6g 水 30 mL 无水乙醇 60 mL 水和无水乙醇提前冰水 冷却 不时摇动 待 VB1溶解 加入 2mol L 的 冰浴冷透 NaOH 22 5 mL 快速加入新蒸馏的苯甲醛 22 5 mL 摇匀 加入搅拌子 冰水浴下 搅拌 40min 用保鲜膜封住锥形瓶口 放置两天 设备名称型号厂家 电热恒温鼓风干燥箱DHG 9023A上海精宏实验设备有限公司 真空干燥箱DZF 6020上海精宏实验设备有限公司 集热式恒温加热磁力搅拌器DF 101S郑州长城科工贸有限公司 磁力搅拌器85 1A郑州长城科工贸有限公司 电子天平e 10d塞多丽斯科学仪器有限公司 循环水真空泵SHB 郑州长城科工贸有限公司 显微熔点仪SGW X 4上海精密科学仪器有限公司 名称厂家规格用量 苯甲醛天津市大茂化学试剂厂分析纯22 5ml 硝酸浙江三鹰化学试剂有限 公司 分析纯20ml VB1广东光华化学厂有限公 司 生化试剂 BR6g 脲宁波市化学试剂厂分析纯1 5g 二甲基硅油天津市大茂化学试剂厂分析纯 AR1000ml 无水乙醇浙江三鹰化学试剂有限 司出品 分析纯适量 浓盐酸衡阳市凯信化工试剂有 限公司 分析纯 AR90ml 氢氧化钠中国上海试剂总厂分析纯 AR适量 2 抽滤 得淡黄色结晶 用 100ml 冰水分多次洗 得安息香粗品 放于烘箱中 烘干 测粗产品熔点为 133 140 结晶用 95 的乙醇溶液重结晶 70 下 加 95 乙醇至全溶 冰水冷却 抽滤烘干 测熔点 纯安息香为白色针状结晶 参考熔点 133 二 二苯乙二酮的制备 1 在装有搅拌 温度计 球型冷凝器的 100 mL 三颈瓶中 投入二苯乙醇酮 8 g 稀硝酸 HNO3 H2O 1 0 6 20 mL 2 搭好装置 从冷凝器顶端装一导管 将其导入 0 25mol L NaOH 溶液中吸收 开动搅拌 用油浴加热 逐渐升温至沸 110 左右 反应 2 h 反应中产生 的二氧化氮气体 溶液颜色加深 后期变为棕色可 3 反应毕 此时体系成上下两层澄清溶液 在搅拌下 将反应液慢慢倾入 150 mL 冷水 室温 中 搅拌至结晶全部析出 抽滤 结晶用少量水洗 干燥 得粗品 图 1 二苯乙二酮的制备实验装置图 三 苯妥英的制备 1 在装有搅拌 温度计 球型冷凝器的 100 mL 三颈瓶中 投入二苯乙二酮 4 g 脲素 1 5 g 20 NaOH 12 mL 50 乙醇 20 mL 开动搅拌 加热至沸 100 左右 回流反应 50 min 2 反应完毕 搅拌下将反应液倾入到 120 mL 冷水中 得浅黄色溶液 用活性炭 水浴 70 搅拌下脱色 15min 然后冷却至室温 抽滤 除去副产物和活性 炭 滤液用 10 盐酸调至 pH 5 6 放置析出结晶 结晶完全后 抽滤 结晶 用少量水洗 得苯妥英粗品 干燥称重为 3 564g 图 2 苯妥英的制备实验装置图 四 成盐与精制 1 预先将水加热至 40 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 即水加入约 14ml 搅拌下滴加 20 NaOH 至全溶 2 加活性碳少许脱色 在搅拌下加热 5 min 趁热抽滤 室温放冷 后冰水冷 却 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 注意事项五 注意事项 1 VB1在酸性条件下稳定 但易吸水 在水溶液中易被空气氧化失效 遇光和 Fe Cu Mn 等金属离子可加速氧化 在 NaOH 溶液中嘧唑环易开环失效 因此 NaOH 溶液在反应前必须用冰水充分冷却 否则 VB1在碱性条件下会分解 这 是本实验成败的关键 2 硝酸为强氧化剂 使用时应避免与皮肤 衣服等接触 氧化过程中 硝酸被 还原产生氧化氮气体 该气体具有一定刺激性 故须控制反应温度 以防止反 应激烈 大量氧化氮气体逸出 3 制备钠盐时 水量稍多 可使收率受到明显影响 要严格按比例加水 六 实验现象及现象解释六 实验现象及现象解释 实验现象记录现象解释 安息香的制备 锥形瓶内加入水 催化剂 乙醇 后 再加入冰浴后的 NaOH 溶液及新蒸的苯甲醛 后 得到黄色溶液 放置两天后 析晶得到白色 片状晶体 1 VB1在碱性溶液中 易因受热而使 噻唑环开环 因此 NaOH 溶液在反应前 必须用冰水充分冷却 2 苯甲醛要使用新蒸的是因为苯甲 醛容易因氧化生成苯甲酸会对实验结果 产生影响 3 氢氧化钠溶液起到催化剂的作用 4 放置两天是为了尽可能多地析出 晶体 抽滤初始时 滤液为无色 随加入水量的增多 滤液逐渐变为黄色浑浊状 得晶体为乳白色 测 粗制品熔点为 133 140 滤液逐渐为黄色 是因为逐渐将未反应 的苯甲醛洗脱下来 用乙醇在 70 下重结晶安息香得黄色液体 用冰 水冷却得白色针状晶体 此时测熔点为 134 136 称重为 16 032g a 在 70 一方面是为了使其能更快地 溶解于乙醇中 另一方面保证了乙醇不 会挥发 b 精制后的纯度提高 更接近纯安息香 的熔点 133 制备二苯乙二酮回流冷凝过程 整个体系为橘红 色 后颜色逐渐变为棕黄色 a 硝酸不适宜过早取用 因为它遇光 或热极易分解 贮藏时必须放于棕色试 剂瓶 b NO2 为红棕色气体 它被尾气吸收装 置吸收 且体系内的硝酸反应完后 体 系内的颜色就逐渐变淡 最后成为棕色 反应结束分层 上层颜色较深 下层较浅且比较 厚 倒入水中 搅拌后在底部析出黄绿色晶体 抽滤干燥称重得粗品为 7 92g 熔点为 94 96 a 下层为水层 上层为有机层 因为二 苯乙二酮不溶于水 故呈分层状态 b 当晶形很小很细时 用搅拌析晶的方 法可以促使晶体长大 有利于抽滤 二 苯乙二酮为黄色针状晶体 故用这种办 法来做 c 测得的熔点值接近纯物质的值 95 96 苯妥英制备反应结束时 为棕黄色液体 倾入到 120ml 冷水中 变为酒红色液体 活性炭脱色 放冷 有絮状沉淀析出 呈灰色 抽滤后滤液为 黄色液体 a 苯妥英显弱酸性 几乎不溶于水 与 碱成盐改善其溶解性 故创造了一个碱 性条件使其成盐 b 苯妥英制备结束 为棕黄色液体 主 要是因为此时还残留有二苯乙二酮 c 二苯乙二酮不溶于水 抽滤的目的 主要是将它除去 调 PH 析出白色晶体 后抽滤 滤液为淡黄色 粗品为细粉末状白色物质 为 3 564g 调 PH 将成盐的苯妥英还原为苯妥英 精制过程析出晶体为团状晶体 呈乳白色 抽滤 得产品为粉红色粉末状物质 烘干后有部分物质 熔化测熔点为 283 288 称重为 1 628g 熔化的物质为未除去的杂质 七 实验结果讨论与分析七 实验结果讨论与分析 制备二苯乙二酮时 二苯乙醇酮摩尔量为 8 212 25 0 038mol 故二苯乙二 酮理论质量为 0 038 210 22 7 92g 而实际称重粗品质量为 7 92g 其中可能还 有 未干燥彻底的水分 理论值约等于实际值 此外 测得的熔点值接近纯物 质的值 95 96 这个结果说明制得的二苯乙二酮的产率和纯度都是相当高的 苯妥英钠的质量为 1 628g 熔点为 283 288 脲素的摩尔量为 1 5 60 0 025mol 二苯乙二酮的摩尔量为 4 210 22 0 019mol 故脲素的量是过量的 故以二苯乙二酮作为基准 苯妥英 钠的理论摩尔量与其相同 故苯妥英钠的理论质量为 274 0 019 5 214g 计算 得苯妥英钠的产率为 1 628 5 214 31 22 纯苯妥英钠的熔点为 291 299 这说明所制得的成品的纯度不是很好 由于这个原因 实际产率比计算得的产 率略低 本实验的产率较低 我认为跟苯妥英制备的过程和精制过程是有比较密切关 系的 1 计算可得苯妥英的产率为 3 564 0 019 252 268 74 产率比 较低 影响到了苯妥英钠的最后值 造成产率比较低的主要原因在于放置析出 结晶的时间是由自己调控的 无法准确知道何时晶体析出完全 2 制备钠盐 时 水量稍高 可使收率受到明显影响 苯妥英粗品如果未干燥完全 则根据 其比例计算出的加入水量也就会偏多 这就会导致最后的收率受到影响 八 心得与体会八 心得与体会 1 VB1 的质量对本实验影响很大 应使用保存良好的 VB1 2 重结晶一般要选择好溶剂 并在过饱和状态下 通过降温 搅拌或机械摩擦 形成晶核 大量微晶体成长后 析出晶体的过程 本实验重点掌握了安息香和 苯妥英钠的重结晶 3 在能保证产品纯度的前提下 可以采用快速析晶的办法 即通过迅速降温 快速搅拌 以节约析晶时间 如果不能保证产品纯度 还是采用自然降至室温 后 缓慢搅拌析晶 这样产品晶形好 夹杂较少 静止析晶一般所需时间较长 但容易使晶体颗粒长得较大 4 通常制备安息香采用的方法是将芳醛在含水乙醇中 以氰化钾为催化剂 加 热后发生双分子缩合生成 但由于氰化钾为剧毒 人们发展了一系列对环境友 好的反应催化剂 如本实验的 VB1 5 在实验过程中 用到通风橱和油浴锅时应保持桌面的干燥 并且注意检查冷 凝水接头是否有存在漏水现象 因为漏水如进入油浴锅或进入磁力搅拌器内 有可能会引起短路 而使整个电路瘫痪 严重时会造成人身安全受威胁 附录 维生素维生素 B1B1 催化合成安息香机理催化合成安息香机理 1 本次实验使用维生素 B1 催化安息香缩合反应 维生素 B1 又称为硫胺素 其 结构如下 VB1 是一个噻唑生成的季铵盐 也可对安息香缩合起催化作用 因此 可以用