实验一 苯佐卡因(Benzocaine)的合成
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。
化学结构式
化学名 对氨基苯甲酸乙酯
性状 白色结晶性粉末,味微苦而麻;熔点88~90℃;易溶于乙醇,极微溶于水。
一、实验目的
通过苯佐卡因苯佐卡因的合成,了解药物合成的基本过程,掌握氧化、酯化和还原反应的原理及基本操作。
二、合成路线
三、实验步骤
l.对硝基苯甲酸的制备(氧化)
在装有搅拌和球型冷凝器的100mL三颈瓶中,加入重铬酸钠(含两个结晶水)4.5g,水6mL,开动搅拌,待重铬酸钠溶解后,加入对硝基甲苯1.5g,用滴液漏斗滴加7.5mL浓硫酸。滴加完毕(滴加时间不少于30分钟),电加热,保持反应液微沸90~120分钟(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20mL冷水中,抽滤。残渣用10mL水分三次洗涤。将滤渣转移到烧杯中,加入5%硫酸10mL,在沸水浴上加热10分钟,并不时搅拌,冷却后抽滤,滤渣溶于温热的5%氢氧
化钠溶液19mL中,在50℃左右抽滤,滤液加入活性碳适量煮沸脱色(10分钟),趁热抽滤。冷却,在充分搅拌下,将滤液慢慢倒入15%硫酸15mL中,边倒边用玻璃棒搅拌,即有浅黄色固体析出。检查呈酸性后抽滤,滤饼用少量水洗涤至中性,抽干,粗品用50%乙醇重结晶(时间30分钟),干燥,测熔点并计算收率。
2.对硝基苯甲酸乙酯的制备(酯化)
在干燥的l00mL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80分钟(油浴温度控制在l00~120℃);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5分钟,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。
3.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5分钟,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90分钟。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5分钟。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70分钟。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3~5分钟,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。
4.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20分钟,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、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.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.何种情况下要采用机械搅拌装置? 3.粗产品加碱溶解时为何温度不能太高? 4.酯化反应为什么需要无水操作?