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药物合成实验讲义

药物合成实验讲义

湛江师范学院化学科学与技术学院

2011年2月20

实验一阿司匹林的合成………………………………………………………………2

实验二扑炎痛的合成…………………………………………………………………3

实验三水杨酰苯胺的合成……………………………………………………………5

实验四苯佐卡因的合成………………………………………………………………7

实验五利尿药氯噻酮中间体的合成………………………………………………9

实验六维生素K3的合成……………………………………………………………10

实验一阿司匹林（Aspirin）的合成

一、目的要求

1.掌握酯化反应和重结晶的原理及基本操作。

2.熟悉搅拌机的安装及使用方法。

二、实验原理

阿司匹林为解镇痛药，用于治疗伤风、感冒、头痛、发烧、神经痛、关节痛及风湿病等。

近年来，又证明它具有抑制血小板凝聚的作用，其治疗范围又进一步扩大到预防血栓形成，治疗心血管疾患。

阿司匹林化学名为2-乙酰氧基苯甲酸，化学结构式为：

阿司匹林为白色针状或板状结晶，mp.135~140℃，易溶乙醇，可溶于氯仿、乙醚，微溶于水。

合成路线如下：

三、实验方法

（一）酯化

在装有搅拌棒及球形冷凝器的100mL三颈瓶中，依次加入水杨酸10g，醋酐14mL，浓硫酸5滴。

开动搅拌机，置油浴加热，待浴温升至70℃时，维持在此温度反应30min。

停止搅拌，稍冷，将反应液倾入150mL冷水中，继续搅拌，至阿司匹林全部析出。

抽滤，用少量稀乙醇洗涤，压干，得粗品。

（二）精制

将所得粗品置于附有球形冷凝器的100mL圆底烧瓶中，加入30mL乙醇，于水浴上加热至阿司匹林全部溶解，稍冷，加入活性碳回流脱色10min，趁热抽滤。

将滤液慢慢倾入75mL热水中，自然冷却至室温，析出白色结晶。

待结晶析出完全后，抽滤，用少量稀乙醇洗涤，压干，置红外灯下干燥（干燥时温度不超过60℃为宜），测熔点，计算收率。

（三）水杨酸限量检查

取阿司匹林0.1g，加1mL乙醇溶解后，加冷水定适量，制成50mL溶液。

立即加入1mL新配制的稀硫酸铁铵溶液，摇匀；30秒内显色，与对于照液比较，不得更深（0.1%）。

对照液的制备：

精密称取水杨酸0.1g，加少量水溶解后，加入1mL冰醋酸，摇匀；加冷水定适量，制成1000mL溶液，摇匀。

精密吸取

1mL，加入1mL乙醇，48mL水，及1mL新配制的稀硫酸铁铵溶液，摇匀。

稀硫酸铁铵溶液的制备：

取盐酸（1mol/L）1mL，硫酸铁铵指示液2mL，加冷水适量，制成1000mL溶液，摇匀。

（四）结构确证

1.红外吸收光谱法、标准物TLC对照法。

2.核磁共振光谱法。

思考题：

1.向反应液中加入少量浓硫酸的目的是什么？

是否可以不加？

为什么？

2.本反应可能发生那些副反应？

产生哪些副产物？

3.阿司匹林精制选择溶媒依据什么原理？

为何滤液要自然冷却？

实验二扑炎痛（Benorylate）的合成

一、目的要求

1.通过乙酰水杨酰氯的制备，了解氯化试剂的选择及操作中的注意事项。

2.通过本实验了解拼合原理在化学结构修饰方面的应用。

3.通过本实验了解Schotten-Baumann酯化反应原理。

二、实验原理

扑炎痛为一种新型解热镇痛抗炎药，是由阿司匹林和扑热息痛经拼合原理制成，它既保留了原药的解热镇痛功能，又减小了原药的毒副作用，并有协同作用。

适用于急、慢性风湿性关节炎，风湿痛，感冒发烧，头痛及神经痛等。

扑炎痛化学名为2-乙酰氧基苯甲酸-乙酰胺基苯酯，化学结构式为：

扑炎痛为白色结晶性粉末，无臭无味。

mp.174~178℃，不溶于水，微溶于乙醇，溶于氯仿、丙酮。

合成路线如下：

三、实验方法

（一）乙酰水杨酰氯的制备

在干燥的100mL圆底烧瓶中，依次加入吡啶2滴，阿司匹林10g，氯化亚砜5.5mL，迅速按上球形冷凝器（顶端附有氯化钙干燥管，干燥管连有导气管，导气管另一端通到水池下水口）。

置油浴上慢慢加热至70℃（约10~15min），维持油浴温度在70±2℃反应70min，冷却，加入无水丙酮10mL，将反应液倾入干燥的100mL滴液漏斗中，混匀，密闭备用。

（二）扑炎痛的制备

在装有搅拌棒及温度计的250mL三颈瓶中，加入扑热息痛10g，水50mL。

冰水浴冷至10℃左右，在搅拌下滴加氢氧化钠溶液（氢氧化钠3.6g加20mL水配成，用滴管滴加）。

滴加完毕，在8~12℃之间，在强烈搅拌下，慢慢滴加上次实验制得的乙酰水杨酰氯丙酮溶液（在20min左右滴完）。

滴加完毕，调至pH≥10，控制温度在8~12℃之间继续搅拌反应60min，抽滤，水洗至中性，得粗品，计算收率。

。

（三）精制

取粗品5g置于装有球形冷凝器的100mL圆底瓶中，加入10倍量（w/v）95%乙醇，在水浴上加热溶解。

稍冷，加活性碳脱色（活性碳用量视粗品颜色而定），加热回流30min，趁热抽滤（布氏漏斗、抽滤瓶应预热）。

将滤液趁热转移至烧杯中，自然冷却，待结晶完全析出后，抽滤，压干；用少量乙醇洗涤两次（母液回收），压干，干燥，测熔点，计算收率。

（四）结构确证

1.红外吸收光谱法、标准物TLC对照法。

2.核磁共振光谱法。

注释：

1.二氯亚砜是由羧酸制备酰氯最常用的氯化试剂，不仅价格便宜而且沸点低，生成的副产物均为挥发性气体，故所得酰氯产品易于纯化。

二氯亚砜遇水可分解为二氧化硫和氯化氢，因此所用仪器均需干燥；加热时不能用水浴。

反应用阿司匹林需在60℃干燥4h。

吡啶作为催化剂，用量不宜过多，否则影响产品的质量。

制得的酰氯不应久置。

2.扑炎痛制备采用Schotten-Baumann方法酯化，即乙酰水杨酰氯与对乙酰氨基酚钠缩合酯化。

由于扑热息痛酚羟基与苯环共轭，加之苯环上又有吸电子的乙酰胺基，因此酚羟基上电子云密度较低，亲核反应性较弱；成盐后酚羟基氧原子电子云密度增高，有利于亲核反应；此外，酚钠成酯，还可避免生成氯化氢，使生成的酯键水解。

思考题：

1.乙酰水杨酰氯的制备，操作上应注意哪些事项？

2.扑炎痛的制备，为什么采用先制备对乙酰胺基酚钠，再与乙酰水杨酰氯进行酯化，而不直接酯化？

3.通过本实验说明酯化反应在结构修饰上的意义。

实验三水杨酰苯胺（Salicylanilide）的合成

一、目的要求

1.了解对药物结构的修饰方法。

2.掌握酚酯化和酰胺化的反应原理。

二、实验原理

水杨酰苯胺为水杨酸类解热镇痛药，用于发热、头痛、神经痛、关节痛及活动性风湿症，作用较阿司匹林强，副作用小。

水杨酰苯胺化学名为邻羟基苯甲酰苯胺，化学结构式为：

水杨酰苯胺为白色结晶性粉末，几乎无臭，微溶于冷水，略溶于乙醚、氯仿、丙二醇，易溶于碱性溶液。

mp.135.8~136.2℃。

合成路线如下：

三、实验方法

（一）水杨酸苯酯的制备

在干燥的100mL三颈瓶中安装搅拌器、温度计和球形冷凝器，依次加入苯酚5g，水杨酸7g，油浴加热使熔融，控制油浴温度在140±2℃之间，通过滴液漏斗缓缓加入三氯化磷2mL此时有氯化氢气体产生。

在冷凝器上端接一排气管，尾管甩进水槽中，三氯化磷加毕，维持油浴温度在140±2℃之间，反应2h，趁热搅拌下倾入50mL水（50℃）中，于冰水浴中不断搅拌，直至固化，过滤、水洗，得粗品。

（二）水杨酰苯胺的制备

将上步制得的水杨酸苯酯，投入25mL圆底烧瓶，油浴加热至120℃，使熔融，不时摇动圆底烧瓶，并在此温度维持5min左右，然后按1g水杨酸苯酯加0.45mL苯胺的比例，加入苯胺，安装回流冷凝器，加热至160±5℃，反应2h，温度稍降后，趁热倾入30mL85%乙醇中，置冰水浴中搅拌，直至结晶析出，过滤，用85%乙醇洗两次，干燥，得粗品。

（三）精制

取粗品，投入附有回流冷凝器的圆底烧瓶中，加4倍量的（W/V）的95%乙醇，在60℃水浴中，使之溶解，加少量活性碳及EDTA脱色10min，趁热过滤，冷却、过滤。

用少量乙醇洗两次（母液回收）。

干燥得本品。

测熔点，计算收率。

（四）结构确证

1.红外吸收光谱法、标准物TLC对照法。

2.核磁共振光谱法。

注释：

1.本实验采用先合成水杨酸苯酯，然后再将苯胺酰化，而不是直接用水杨酸酰化。

这是因为，氨基中的氮原子的亲核能力较羟基的氧原子强，一般可用羧酸或羧酸酯为酰化剂，而酯基中则以苯酯最活泼，且避免了羧酸与氨基物成盐的问题，因此羧酸酯类作为酰化剂常被应用。

2.产品精制需加少量EDTA，因为酚羟基易受金属离子催化氧化，使产品带有颜色。

加入EDTA的目的是络合掉金属离子，防止产品氧化着色。

思考题：

1.水杨酰苯胺的合成，可否用水杨酸直接酯化？

2.产品精制时，为什么要在60℃使之溶解？

脱色时为什么要加入少量EDTA？

实验四苯佐卡因（Benzocaine）的合成

一、目的要求

1.通过苯佐卡因的合成，了解药物合成的基本过程。

2.掌握氧化、酯化和还原反应的原理及基本操作。

二、实验原理

苯佐卡因为局部麻醉药，外用为撒布剂，用于手术后创伤止痛，溃疡痛，一般性痒等。

苯佐卡因化学名为对氨基苯甲酸乙酯，化学结构式为：

苯佐卡因为白色结晶性粉末，味微苦而麻；mp.88~90℃；易溶于乙醇，极微溶于水。

合成路线如下：

三、实验方法

（一）对硝基苯甲酸的制备（氧化）

在装有搅拌棒和球型冷凝器的250mL三颈瓶中，加入重铬酸钠（含两个结晶水）23.6g，水50mL，开动搅拌，待重铬酸钠溶解后，加入对硝基甲苯8g，用滴液漏斗滴加32mL浓硫酸。

滴加完毕，直火加热，保持反应液微沸60-90min（反应中，球型冷凝器中可能有白色针状的对硝基甲苯析出，可适当关小冷凝水，使其熔融）。

冷却后，将反应液倾入80mL冷水中，抽滤。

残渣用45mL水分三次洗涤。

将滤渣转移到烧杯中，加入5%硫酸35mL，在沸水浴上加热10min，并不时搅拌，冷却后抽滤，滤渣溶于温热的5%氢氧化钠溶液70mL中，在50℃左右抽滤，滤液加入活性碳0.5g脱色（5~10min），趁热抽滤。

冷却，在充分搅拌下，将滤液慢慢倒入15%硫酸50mL中，抽滤，洗涤，干燥得本品，计算收率。

（二）对硝基苯甲酸乙酯的制备（酯化）

在干燥的100mL圆底瓶中加入对硝基苯甲酸6g，无水乙醇24mL，逐渐加入浓硫酸2mL，振摇使混合均匀，装上附有氯化钙干燥管的球型冷凝器，油浴加热回流80min（油浴温度控制在100~120℃）；稍冷，将反应液倾入到100mL水中，抽滤；滤渣移至乳钵中，研细，加入5%碳酸钠溶液10mL（由0.5g碳酸钠和10mL水配成），研磨5min，测pH值（检查反应物是否呈碱性），抽滤，用少量水洗涤，干燥，计算收率。

（三）对氨基苯甲酸乙酯的制备（还原）

A法：

在装有搅拌棒及球型冷凝器的250mL三颈瓶中，加入35mL水，2.5mL冰醋酸和已经处理过的铁粉8.6g，开动搅拌，加热至95~98℃反应5min，稍冷，加入对硝基苯甲酸乙酯6g和95%乙醇35mL，在激烈搅拌下，回流反应90min。

稍冷，在搅拌下，分次加入温热的碳酸钠饱和溶液（由碳酸钠3g和水30mL配成），搅拌片刻，立即抽滤（布氏漏斗需预热），滤液冷却后析出结晶，抽滤，产品用稀乙醇洗涤，干燥得粗品。

B法：

在装有搅拌棒及球型冷凝器的100mL三颈瓶中，加入水25mL，氯化铵0.7g，铁粉4.3g，直火加热至微沸，活化5min。

稍冷，慢慢加入对硝基苯甲酸乙酯5g，充分激烈搅拌，回流反应90min。

待反应液冷至40℃左右，加入少量碳酸钠饱和溶液调至pH7~8，加入30mL氯仿，搅拌3~5min，抽滤；用10mL氯仿洗三颈瓶及滤渣，抽滤，合并滤液，倾入100mL分液漏斗中，静置分层，弃去水层，氯仿层用5%盐酸90mL分三次萃取，合并萃取液（氯仿回收），用40%氢氧化钠调至pH8，析出结晶，抽滤，得苯佐卡因粗品，计算收率。

（四）精制

将粗品置于装有球形冷凝器的100mL圆底瓶中，加入10~15倍（mL/g）50%乙醇，在水浴上加热溶解。

稍冷，加活性碳脱色（活性碳用量视粗品颜色而定），加热回流20min，趁热抽滤（布氏漏斗、抽滤瓶应预热）。

将滤液趁热转移至烧杯中，自然冷却，待结晶完全析出后，抽滤，用少量50%乙醇洗涤两次，压干，干燥，测熔点，计算收率。

（五）结构确证

1.红外吸收光谱法、标准物TLC对照法。

2.核磁共振光谱法。

注释：

1.氧化反应一步在用5%氢氧化钠处理滤渣时，温度应保持在50℃左右，若温度过低，对硝基苯甲酸钠会析出而被滤去。

2.酯化反应须在无水条件下进行，如有水进入反应系统中，收率将降低。

无水操作的要点是：

原料干燥无水；所用仪器、量具干燥无水；反应期间避免水进入反应瓶。

3.对硝基苯甲酸乙酯及少量未反应的对硝基苯甲酸均溶于乙醇，但均不溶于水。

反应完毕，将反应液倾入水中，乙醇的浓度降低，对硝基苯甲酸乙酯及对硝基苯甲酸便会析出。

这种分离产物的方法称为稀释法。

4.还原反应中，因铁粉比重大，沉于瓶底，必须将其搅拌起来，才能使反应顺利进行，故充分激烈搅拌是铁酸还原反应的重要因素。

A法中所用的铁粉需预处理，方法为：

称取铁粉10g置于烧杯中，加入2%盐酸25mL，在石棉网上加热至微沸，抽滤，水洗至pH5~6，烘干，备用。

思考题：

1.氧化反应完毕，将对硝基苯甲酸从混合物中分离出来的原理是什么？

2.酯化反应为什么需要无水操作？

3.铁酸还原反应的机理是什么？

实验五利尿药氯噻酮中间体的合成

一、目的要求

1.通过本实验掌握傅-克反应的操作及原理。

2.掌握产物从反应液中分离结晶的方法。

3.掌握实验室中腐蚀性气体的吸收方法。

二.实验原理

2-（4-氯苯甲酰）苯甲酸是利尿药氯噻酮的中间体。

在无水三氯化铝催化剂存在下，氯苯与苯二甲酸酐作用，氯苯对位上的氢原子被邻羧基苯甲酰基取代，生成2-（4-氯苯甲酰）苯甲酸。

这是傅-克反应（Friedel-Craftsreaction）的一种类型，属C-酰基化反应。

三.实验方法

干燥的250ml三颈烧瓶，装上搅拌器、温度计及回流冷凝管，冷凝管接氯化钙干燥管，并与氯化氢吸收装置连接。

先将22.5g（0.2mol，21ml）氯苯投入三颈烧瓶，再在搅拌下将8g（0.06mol）无水三氯化铝迅速投入，油浴加热至70℃，搅拌10min后再分批加入4g苯二甲酸酐，加料温度控制在75~80℃之间，加完后在75~80℃继续反应2.5h，得到透明红棕色稠厚液体。

将此反应液缓慢倒入装有43g碎冰和4ml30%浓盐酸的500ml烧杯中，手动缓慢搅拌30min，静置分层，分区上层水液，氯苯层用水洗涤两次，每次用43ml。

所得氯苯层加5%NaOH溶液23ml，手动缓慢搅拌30min，使2-（4-氯苯甲酰）苯甲酸成为钠盐溶解于水中，静置分层，将分离开来的氯苯层再用5%NaOH溶液5ml同样操作一次，两次水液合并。

搅拌下在含有2-（4-氯苯甲酰）苯甲酸钠盐的水溶液中滴入10%盐酸溶液酸化，温度控制在10℃以下，酸化至反应液pH至2~3，继续搅拌一段时间使pH不再升高为止。

过滤析出的固体用冷水洗涤至pH达3.5以上，干燥、称量、计算收率。

四.思考题

1.本反应为什么需无水？

2.本反应中三氯化铝的用量分子比是多少？

为什么要用那多？

3.反应液水解时，为什么要加入一些浓盐酸？

实验六维生素K3的的合成

一.实验目的

1.了解亚硫酸氢钠加成物在药物结构修饰中的作用和维生素K3的制备方法。

2.掌握该反应的氧化和加成特点。

二.实验原理

β-甲基萘因2位甲基的超共轭效应，使甲基所在环的电子云密度较高，在温和条件下，可被铬酸（一般用三氧化铬的醋酸水溶液或重铬酸盐的稀硫酸溶液）氧化，形成甲萘醌。

2，3位双键再与亚硫酸氢钠加成，即得维生素K3。

三.实验步骤

（1）甲萘醌的制备

在附有搅拌机、温度控制器、冷凝管、滴液漏斗的250ml三颈瓶中，加入β-甲基萘7g（0.049mol），丙酮14.1g（约18ml），搅拌至溶解。

将重铬酸钠35g（0.117mol）溶于53ml水中，与浓硫酸42g（约23ml）混合后，于38~40℃慢慢滴加至反应瓶中，加毕，于40℃反应30min，然后将水浴温度升至60℃反应1h。

趁热将反应物倒入大量水中，使甲萘醌完全析出，过滤，结晶用水洗三次，压紧，抽干。

（2）维生素K3的制备

安装恒温、搅拌装置、100ml三颈瓶和冷凝管后，向反应瓶中加入甲萘醌湿品、亚硫酸氢钠4.4g（溶于7ml水中），于水浴38~40℃搅拌均匀，再加入95%乙醇11ml，搅拌30min，冷至10℃以使结晶析出，过滤，结晶用少许冷乙醇洗涤，抽干，得维生素K3粗品。

（3）精制

粗品放入锥形瓶中加4倍量95%乙醇及0.3g亚硫酸氢钠，在70℃以下溶解，加入粗品量1.5%的活性炭。

水浴68~70℃保温脱色15min，趁热过滤，滤液冷至10℃以下，析出结晶，过滤，结晶用少量冷乙醇洗涤，抽干，干燥，得维生素K3纯品。

Mp.105~107℃。

四.思考题

1.氧化反应中为何要控制反应温度，温度高了对产品有何影响？

2.本反应中硫酸与重铬酸钠属于哪种类型的氧化剂？

药物合成中常用的氧化剂有哪些？

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