最新宁波职业技术学院1队副本.docx
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宁波职业技术学院1队副本
宁波职业技术学院一队
基础化学综合实验报告
题目局部麻醉剂-苯佐卡因的合成
姓名丁少琪李晨邱宽余林斌谭太平
学校宁波职业技术学院
专业班级应用化工系
指导教师陈碧芬曹毅李爱元
2012年5月16日
摘要
通用名称：
苯佐卡因
英文名称：
Benzocaine
作用：
1.紫外线吸收剂。
主要用于防晒类和晒黑类化妆品，对光和空气的化学性稳定，对皮肤安全，还具有在皮肤上成膜的能力。
2.非水溶性的局部麻醉药。
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。
合成：
由对硝基苯甲酸合成苯佐卡因，我们选用先氨化后酯化的实验路线。
本实验以对硝基苯甲酸为起始原料，首先制备对氨基苯甲酸，再将得到的对氨基苯甲酸经酯化得到苯佐卡因。
本合成路线总得率%,产品经…….分析,纯度达到….。
关键词：
苯佐卡因麻醉药合成（尾气吸收，干燥装置）
1引言
1.1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.掌握胺化、酯化和还原反应的原理及基本操作。
1.2实验原理
对硝基苯甲酸在浓盐酸环境下经过金属锡还原得到对氨基苯甲酸，在浓硫酸催化下与乙醇反应制得苯佐卡因。
1.3合成路线
目前由对硝基苯甲酸合成苯佐卡因的路线有如下2种：
相比较而言，第一条路线具有实验步骤少、操作方便、产率高的优点。
所以我们选择了第一条路线。
1.4苯佐卡因及反应中间体的物理化学性质
1.4.1苯佐卡因的物理和化学性质：
无色斜方形结晶，无嗅无味。
分子量165.19。
熔点88-90℃。
易溶于醇、醚、氯仿。
能溶于杏仁油、橄榄油、稀酸。
难溶于水。
可燃。
1.4.2对氨基苯甲酸物理和化学性质：
纯品为无色针状晶体，久置空气或见光易氧化变黄。
味苦。
熔点188℃。
相对密度1.374。
是两性物质，可溶于酸、碱中，对酸碱溶液稳定，对强氧化剂不稳定。
易溶于沸水，醇、醚、乙酸乙酯和冰醋酸中，稍溶于冷水，不溶于苯、石油醚中。
2材料与方法
2.1实验药品、装置及仪器
2.1.1药品
表2.1实验主要涉及到的原料数据列表
药品名称规格
生产单位
对硝基苯甲酸
主办方提供
无水乙醇分析纯
国药集团化学试剂有限公司
冰醋酸化学纯
国药集团化学试剂有限公司
浓氨水分析纯
国药集团化学试剂有限公司
浓硫酸分析纯
浓盐酸分析纯
无水碳酸钠分析纯
氯化钙分析纯
邻苯二甲酸二氢钾分析纯
氢氧化钠分析纯
国药集团化学试剂有限公司
国药集团化学试剂有限公司
国药集团化学试剂有限公司
国药集团化学试剂有限公司
国药集团化学试剂有限公司
国药集团化学试剂有限公司
2.1.2装置
图1图2图3
2.1.3仪器
表2.2实验主要仪器设备数据列表
仪器名称
生产单位
红外吸收光谱仪
循环水式多用真空泵
电子精密天平
电子搅拌器
2.2实验步骤
2.2.1对氨基苯甲酸的合成
反应：
在250mL四口烧瓶中加入9.83g对硝基苯甲酸和22.53g锡粒，装上回流冷凝管，装有碱性氢氧化钠的尾气吸收装置，在搅拌下缓慢滴加50mL的浓盐酸进行还原。
加热回流约30min左右待反应物呈透明状，稍冷倒入烧杯中，慢慢滴加浓氨水中和，直至PH刚好呈碱性。
抽滤氢氧化锡沉淀，用少许去离子水洗涤，合并滤液和洗液。
向滤液中缓慢滴加冰乙酸至酸性，有白色晶体析出，抽滤收集产物，抽滤两次以减少产品的损失，既得对氨基苯甲酸晶体。
干燥，保存。
产量，产率为。
2.2.2对氨基苯甲酸乙酯的合成
反应：
在干燥的250mL圆底烧瓶中加入3.33g对氨基苯甲酸，29mL无水乙醇，缓慢加入7.1mL浓硫酸，并不断搅拌，混匀后投入沸石，水浴加热回流1.5小时。
将反应液趁热倒入装有85mL冷水的250mL烧杯中，得一透明溶液。
在不断搅拌下加入碳酸钠固体粉末至反应液有少许白色沉淀物出现时，慢慢加入10%碳酸钠溶液，使溶液对PH试纸呈中性，抽滤沉淀，少量水洗涤，抽干，用50%乙醇重结晶，得浅白色苯佐卡因。
产量，产率为。
3实验数据处理
表3.1a.NaOH标准溶液的配制及标定
1
2
3
氢氧化钠体积测量（mL）
初读数：
0.00
初读数：
0.00
初读数：
0.00
终读数：
32.60
终读数：
34.39
终读数：
31.50
体积：
32.60
体积：
34.39
体积：
31.50
CNaOH（mol/L）
0.08857
0.08869
0.08875
CNaOH（平均值）
0.08867
绝对偏差
0.0001
0.00002
0.00008
平均偏差
0.0002
相对平均偏差
0.07519%
表3.1b.对硝基苯甲酸纯度测定
1
2
3
氢氧化钠体积测量（mL）
初读数：
0.00
初读数：
0.00
初读数：
0.00
终读数：
31.15
终读数：
33.00
终读数：
32.00
体积：
31.13
体积：
33.00
体积：
32.00
C对硝基苯甲酸
（g/g）
0.902320
0.901920
0.910030
C对硝基苯甲酸（平均值）（g/g）
0.904823
绝对偏差
0.2503%
0.2903%
0.5207%
平均偏差
0.3538%
相对平均偏差
0.3910%
表3.2胺化反应
样品
加入量
加入时间
对硝基苯甲酸
9.85g
10：
40
锡粒
22.53mL
10：
40
浓盐酸
50mL
10:
44—10:
57
浓氨水
适量
11:
13—11:
33
冰乙酸
适量
11:
40—11:
50
反应温度
104℃
反应时间
29min
产品质量
3.33g
产率
表3.3酯化反应
样品
加入量
加入时间
对氨基苯甲酸
3.33g
13:
52
无水乙醇
29mL
13:
53
浓H2SO4
7.1mL
14:
55—14:
09
沸石
少许
14:
54
无水Na2CO3
适量
15:
05
10%Na2CO3溶液
适量
15:
10—15:
50
反应温度
84℃
反应时间
70min
产品质量
产物纯度
产率
4实验创新（增加创新点部分）
在氨化反应装置中，为防止加热使浓盐酸挥发到空气中污染空气，我们添加了尾气吸收装置，环保创新。
5结果与讨论
5.1．对氨基苯甲酸的合成
调PH至5时，并未立即出现大量沉淀，对氨基苯甲酸产量为，产率为，产率较低，这是因为回流时物质未完全溶解，导致反应物减少，也可能是由于对氨基苯甲酸为两性物质，实验时未很好的控制PH导致。
5.2．对氨基苯甲酸乙酯的合成
对氨基苯甲酸乙酯产量为，产率为，产率很低，可能是回流不充分，反应物不纯造成的，也可能是由于碳酸钠不足导致硫酸为充分中和，对氨基苯甲酸乙酯在酸性条件下水解。
5.3对氨基苯甲酸乙酯的红外光谱分析
图4对氨基苯甲酸乙酯的红外光谱图
3425cm-1和3344cm-1是两个游离N-H键伸缩振动产生的特征吸收峰、3223cm-1是缔合N-H键伸缩振动产生的特征吸收峰、1635cm-1N-H剪式振动产生的吸收峰、950cm-1~650cm-1之间宽而中等吸收峰是N-H弯曲振动产生的。
1598cm-1。
1574cm-1。
1514cm-1。
1475cm-1是苯环骨架振动产生的吸收峰。
1682cm-1和1635cm-1是羰基产生的吸收峰。
1312cm-1~1025cm-1中中等强度的吸收峰是酯产生的吸收峰。
846cm-1是苯环中1.4取代C-H面外变形振动产生的吸收峰。
表4.1数据总结
药品
项目
对硝基苯甲酸
对氨基苯甲酸
对氨基苯甲酸乙酯
相对分子量
167
137
165
实际产量
9.83g
3.33g
G
理论产量
——
8.04g
4.01g
产率
——
41.4
6.9%
熔点
239℃～
242℃
185.6℃～
186.4℃
88.3℃～
90.6℃
颜色状态
浅黄色粉末
黄色针状晶体
微黄色晶体
总产率
5.4实验条件的选择及改进
1、还原剂的选择问题。
我们参考大量文献和实际实验，在铁粉、锌粉、锡粉和锡粒中，发现用锡粒，产物产量也更高。
2、对硝基苯甲酸产率。
为使产品少受损失，我们采用分步抽滤的方法。
即在有产品析出后，先滤集之，再将滤液加酸，抽滤。
为保证其纯度，我们抽滤2次。
3、硫酸使用量。
我们做了5组的平行实验，5g的对氨基苯甲酸，分别用5mL、7.5mL、10mL、12.5mL、15mL。
发现10mL的硫酸做出来的产品，在量和质上都是相比较最好的。
并且加浓硫酸时要慢，且不断振荡烧瓶使之在反应液中分散均匀，以防加热后引起碳化。
4、Na2CO3的用量。
无水Na2CO3粉末时要少量多次，每次加入后必须等反应完全后再可补加，切忌过量。
5、酯化反应中时间和温度的控制。
反复实验得知，反应温度控制在75℃左右，反应时间在60-80min之间为最好。
6小结
本综合实验分3次完成（分别是对硝基苯甲酸标定、对氨基苯甲酸制备、对氨基苯甲酸乙酯的制备），实验基本成功。
通过此次实验了解了药物合成的基本过程，学习多步有机合成实验路线的选择和最终产率的计算；初步掌握了氨化和酯化反应的原理及回流、过滤，混合溶液重结晶等基本操作；在实验中发现和解决了部分实际操作问题，增强了独立思考分析能力和动手能力，并培养了动手实验的兴趣。
当然在实验过程中发现了很多的不足：
每次重结晶后产量都很少，产率很低，可能是操作出了问题导致反应物减少，原因还不明确。
（操作过程损耗，比如重结晶溶剂过量，冷却不够彻底，在抽滤过程中布氏漏斗冷却结晶残留等）
希望在以后的学习中不断提升自己的独立思考及动手能力，能自己解决实际应用中的部分问题。
本次试验操作长达一个月，主要针对药物合成的基本过程，实验步骤为对甲基乙酰苯胺的合成、对乙酰氨基苯甲酸的合成、对氨基苯甲酸的合成、苯佐卡因的合成。
就对得到产物而言实验基本成功，但产率相对过低。
经过这次实验，最大的进步就是提高了自己的操作技巧，对自己的专业有了进一步的认识。
而对化学知识能够很好的应用。
同时也学习了如何选择多步有机合成实验路线。
并增强了在实验中如何解决和分析实际操作中遇到的问题，培养了独立思考能力。
当然在实验过程中也存在问题。
只要是产物的收集很少，产率偏低。
希望在以后的学习，操作过程中能够得到提高。
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