苯佐卡因的制备.docx
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苯佐卡因的制备
燕京理工学院
基础化学综合实验报告
题目苯佐卡因的制备
学院化工与材料工程学院
专业班级应用化学1205
指导教师顾明广
完成日期2015年4月17日
摘要
通用名称：
苯佐卡因
英文名称：
BenzocaineNA
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。
关键词：
苯佐卡因吸收剂麻醉药
引言
目前苯佐卡因的合成路线有如下3种：
第一条路径原料易得，操作方便，适合于实验室小量制备。
第二、三条路径步骤少、产率高，尤以第二条路线效果最佳，具有实验步骤少、操作方便、产率高的优点。
一、苯佐卡因及反应中间体的物理化学性质
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。
2、对甲基乙酰苯胺的物理和化学性质：
别名：
N-乙酰对甲苯胺；4-乙酰氨基甲苯；4ˊ-甲基乙酰苯胺
英文名：
N-Acetyl-4-toluidine
分子量149.19
结构式
无色针状结晶。
溶于乙醇、乙醚、乙酸乙酯、冰乙酸和热水，微溶于水、苯和粗汽油。
相对密度1.212。
熔点153℃。
沸点307℃（升华）。
3、对乙酰氨基苯甲酸的物理和化学性质
别名：
2-乙酰基苯甲酸；邻乙酰基苯甲酸；苯乙酮-2-羧酸；3-羟基-3-甲基-2-苯并[C]呋喃酮
英文名：
2-Acetylbenzoicacid
分子量：
164.16
结构式
针状结晶，溶于乙醇和热水，微溶于冷水。
熔点114～115℃。
沸点110～112℃（0.27kPa）。
与氨基酸经缩合反应用于成环作用。
经环合作用合成稠环化合物。
经还原性胺化作用制备异二氢吲哚衍生物。
与氨基酸环缩合反应合成二环噁唑烷酮。
制备3-亚甲基-2-苯并[C]呋喃酮基（MDIP）氨基酸。
4、对氨基苯甲酸物理和化学性质：
淡棕黄色晶体，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。
材料与方法
一．实验药品、装置及仪器
1.药品
对甲苯胺、高锰酸钾、无水乙醇、95%乙醇溶液、乙酸乙酯、锌粉、无水硫酸镁、七水硫酸镁、浓盐酸、18%盐酸溶液、浓硫酸、冰醋酸、10%氨水溶液、10%碳酸钠溶液
2.装置
图1图2图3
3.仪器
仪器名称
生产单位
红外吸收光谱仪TENSOR27
德国BRUCKS公司
循环水式多用真空泵（SHB-Ⅲ）
长城科工贸
WRS-1B数字熔点仪
精密仪器
二．实验步骤
1）对甲基乙酰苯胺的合成
反应：
在100mL圆底烧瓶中，加入10.7g对甲苯胺（0.1mol,M=107.16g/mol）后，缓慢加入14.4mL冰醋酸（0.25mol）及少许锌粉（约0.1g），混合均匀后，装上刺形蒸馏柱（如图2）。
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℃反应约1.5小时，蒸出大部分水和剩余的乙酸，温度下降，表示反应结束。
然后趁热将反应混合物倒人盛有200mL冷水的烧杯中（注意不要锌粉倒出），立即有白色固体析出，冷却结晶，抽滤。
取2g粗产品加10ml的7：
3的乙醇—水溶液进行重结晶，抽滤得白色固体，干燥，称重并测其熔点。
熔点为148.1-148.6℃。
2）对乙酰氨基苯甲酸的合成
芳胺的酰化可作为氨基的保护基-乙酰基衍生物，降低芳胺对氧化降解的敏感性。
用高锰酸钾进行化学氧化。
反应：
在500mL烧杯中，加入对甲基乙酰苯胺8.2g（0.05mol，M=149.16g/mol），36.9g七水硫酸镁，450ml冷水。
同时在500ml烧杯中缓慢加入31.6g高锰酸钾溶液（50ml），加热至85℃充分搅拌，至溶液点在滤纸上紫色环消失，物质成深褐色，趁热抽滤（用两层滤纸），因滤液还有颜色，故再抽滤一次。
得无色溶液，（如果在1h后紫色环没有消失则停止加热趁热抽滤（用两层滤纸）冷却至室温用加入适量乙醇煮沸至溶液呈棕色，抽滤）加入20%硫酸至酸性PH2-3，生成白色沉淀，冷却，抽滤，存放。
3）对氨基苯甲酸的合成
反应：
在100mL圆底烧瓶中加入3.4g对乙酰氨基苯甲酸，加入约28.8mL的18%的盐酸进行水解，用小火缓缓回流30min。
待反应物冷却后，加入50ml水用10%氨水中和，PH≈5-6，加入少量冰醋酸（30ml加1ml）充分摇振后置于冰浴中骤冷以引发结晶（因本产品结晶困难可用玻璃棒摩擦烧杯壁促进结晶），冷却结晶后，抽滤收集产物，干燥，保存。
4）对氨基苯甲酸乙酯的合成
反应：
在100mL圆底烧瓶中，加入0.5g对氨基苯甲酸，15mL95%乙醇，旋摇烧瓶使尽量使固体溶解。
将烧瓶置于冰浴中冷却，逐滴加入0.6ml（10滴）浓硫酸，立即产生大量沉淀，将反应混合物在水浴上回流（如图3）1小时，并不时摇荡。
将反应混合物转入烧杯中，冷却后分批加入10%碳酸钠溶液中和，直至加入碳酸钠溶液无明显气泡，继续加10%碳酸钠溶液至PH=8--9。
在中和过程中产生少量沉淀，将溶液转入分液漏斗中，并用5ml乙酸乙酯洗涤沉淀后并入分液漏斗。
向分液漏斗中加入20mL乙酸乙酯每次萃取两次，合并乙酸乙酯层，并用无水硫酸镁干燥，过滤。
搭蒸馏装置（如图1）在水浴上蒸馏除去乙酸乙酯和大部分乙醇，并回收乙酸乙酯。
烧瓶中残余约4ML油状物用50%乙醇（每1ml加5ml）重结晶（装置如图3），加热回流5分钟，趁热抽滤，取滤液冷却结晶，测熔点，测红外光谱。
测量产物的熔点为90-91℃。
结果与讨论
一．讨论
1）对甲基乙酰苯胺的合成
芳胺的酰化可作为氨基的保护基-乙酰基衍生物，降低芳胺对氧化降解的敏感性。
乙酰基的空间效应使芳胺成为对位取代。
反应时加锌粉是为了防止甲基被氧化。
2）对乙酰氨基苯甲酸的合成
高锰酸钾溶液分批加到对甲基乙酰苯胺的混合物中，并不断搅拌，以免氧化剂局部浓度过高破坏产物。
在过滤后溶液为紫红色，说明实验中高锰酸钾过量，在调完PH得到的产率不高，可能是反应时间不够。
3）对氨基苯甲酸的合成
调PH至5-6时，要加入大量的氨水，且会形成缓冲试剂，因为对氨基苯甲酸在PH=6.5产率最高。
4）对氨基苯甲酸乙酯的合成
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量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.
在红外光谱中得出反应产物为苯甲酸而不是对氨基苯甲酸乙酯，因为回流不完全，对氨基苯甲酸没有反应完成。
二．实验结果（括号中为实验实际所用的反应物的质量）
1.实验数据处理:
第1步：
n（对甲苯胺）=m（对甲苯胺）/107=0.1mol
m（对甲基乙酰苯胺理论）=0.01*149=14.9g
m（实际）=10.6产率=71%
第2步：
1：
1
m（对甲基乙酰苯胺反应）=10g
n（对甲基乙酰苯胺反应）=10/149=0.067mol
m（对乙酰氨基苯甲酸理论）=11.99g
m（对乙酰氨基苯甲酸实际）=5.8g
产率=m（实际）/m（理论）*100%=48.4%
第3步：
1：
1
m（对乙酰氨基苯甲酸反应物）=3.4g
n（对乙酰氨基苯甲酸反应物）=m/M=3.4/179=0.019mol
m（对氨基苯甲酸理论）=0.019*137=2.603g
m（对氨基苯甲酸实际）=0.7g
产率=0.7/2.603*100%=26.89%
第4步：
1：
1
m（对氨基苯甲酸反应物）=0.5g
n（对氨基苯甲酸）=m/M=0.0036mol
m（对氨基苯甲酸乙酯理论）=0.0036*165=0.60g
m（实际）=0.01g
产率=0.01/0.6*100%=1.67%
药品
项目
对甲苯胺
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
107
149
179
137
165
实际产量
/
10.6g
5.8g
0.7g
0.6g
理论产量
/
14.9g
11.99g
2.603g
0.01g
产率
/
71%
48.4%
26.89%
1.67%
颜色状态
白色粉末状晶体
白色针状晶体
微黄色针状晶体
黄色针状体
（有cl-）
微黄色晶体
总结与展望：
本综合实验分四次完成（分别为对甲基乙酰苯胺、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；初步掌握了胺酰化、氧化、水解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，是操作出了问题还是上一步的产物不纯导致反应物减少造成，原因还不明确。
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。
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