苯佐卡因的合成分析

1、苯佐卡因的合成【摘要】本試驗闡述了局部麻醉劑苯佐卡因的制備方法。采用對甲基苯胺為原料。將對甲基苯胺先用乙酸進行酰胺化，以此來保護氨基，使其在第二步時不致于被氧化，然后將苯環(huán)上的甲基用高鈕酸鉀氧化成竣基，因為反應產(chǎn)物是鹽，所以加入鹽酸使其水解，從而得到對氨基苯甲酸，最后加入乙醇，在濃硫酸的催化下酯化制得對氨基苯甲酸乙酯。期間，對每進步的產(chǎn)品進行稱重和熔點測試，并對最后的產(chǎn)物一一對氨基苯甲酸乙酯進行紅外光譜測試。純的對氨基苯甲酸乙酯，其熔程為91c92C,顏色狀態(tài)是白色的晶體狀粉末。實驗最終得到對氨基苯甲酸乙酯0.26g,熔程為83.3C84.4C,為奶白色晶體粉末。【引言】對氨基苯甲酸乙酯（別名

2、：苯佐卡因），白色晶體狀粉末，無嗅無味。分子量165.19。熔點91-92欖。易溶于醇、醴、氯仿。能溶于杏仁油、橄欖油、稀酸。難溶于水。其作用：1.紫外線吸收劑。主要用于防曬類和曬黑類化妝品，對光和空氣的化學性穩(wěn)定，對皮膚安全，還具有在皮膚上成膜的能力。能有效地吸收U.V.B區(qū)域280-320小中波光線區(qū)域）的紫外線。添加量通常為4%左右。2.非水溶性的局部麻醉藥。有止痛、止癢作用，主要用于創(chuàng)面、潰瘍面、粘膜表面和痔瘡麻醉止痛和癢癥，其軟膏還可用作鼻咽導管、內(nèi)突窺鏡等潤滑止痛。苯佐卡因作用的特點是起效迅速，約30秒左右即可產(chǎn)生止痛作用，且對粘膜無滲透性，毒性低，不會影響心血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)。1

3、984年美國藥物索引收載苯佐卡因制劑即達104種之多，苯佐卡因的市場前景是廣闊的。以對硝基苯甲酸為原料制備苯佐卡因，此方法是h.svlkowshi于1895年提出的，反應時將對硝基苯甲酸在氨水的條件下，用硫酸亞鐵還原成對氨基苯甲酸，然后在酸性條件下用乙醇酯化，得到苯佐卡因產(chǎn)品。制備方法如下：在第一步反應中，在氨水的條件下，硫酸亞鐵在堿性環(huán)境下容易形成氫氧化物沉淀。硫酸亞鐵還原生成的氨基苯甲酸，由于其染基與鐵離子形成不溶性沉淀，而混于鐵泥中不易分離，此外對氨基苯甲酸的化學活性比對硝基苯甲酸的活性低，故其第二步的酯化反應的效率也不高，產(chǎn)物的收率較低。本實驗以對甲苯胺為原料，通過乙?；⒀趸?、酸性水

4、解和酯化四個步驟，制取苯佐卡因。本制備方法所用的條件較溫和，但反應步驟較多，收率低，在工業(yè)生產(chǎn)中，生廣環(huán)節(jié)多而不易于控制，一般用于實驗室制備少量廠品。【實驗材料】對甲苯胺、高鈕酸鉀、無水乙醇、95叱醇溶液、乙酸乙酯、鋅粉、無水硫酸鎂、七水硫酸鎂、濃鹽酸、18%fc酸溶液、濃硫酸、冰醋酸、10%M水溶液、10%酸鈉溶液實驗方法.總的實驗路線.分步路線1）對甲基乙酰苯胺的合成在100mL圓底燒瓶中，加入10.7g對甲苯胺（0.1mol,M=107.16g/mol）后，緩慢加入14.4mL冰醋酸（0.25mol）及少許鋅粉（約0.1g）（目的是防止對甲苯胺氧化），混合均勻后，裝上刺形分儲柱，接一蒸儲

5、裝置。將圓底燒瓶在石棉網(wǎng)上用小火加熱，使對甲苯胺溶解，溶液成褐黃色。然后逐漸升高溫度達到100c左右，維持溫度在100c-110C,反應約1.5小時，溫度計讀數(shù)下降，表示反應已經(jīng)完成。在攪拌下趁熱將反應物倒入200mL冷水中，冷卻后抽濾析出的固體，用冷水洗滌，粗產(chǎn)物用乙醇和水的混合液（乙醇：水=7:3）重結(jié)晶（15克粗產(chǎn)品溶于100mL乙醇和水的混合液中回流做重結(jié)晶），抽濾得白色固體，干燥，稱重并測其熔點（純對甲基乙酰苯胺的熔點為148-151C）,計算產(chǎn)率。2）對乙酰氨基苯甲酸的合成OHH3CO在500mL燒杯中，加入對甲基乙酰苯胺7.5g（0.05mol,M=149.16g/mol）,七水

6、硫酸鎂20g（0.08mol,M=246g/mol）、16g高鈕酸鉀（0.11mol,M=158.03g/mol）和420mL的水，將混合物充分攪拌并在水浴上加熱到約85C,維持此溫度繼續(xù)攪拌45分鐘?；旌衔镒兂缮钭厣?，趁熱用二層濾紙抽濾除去二氧化鈕沉淀，不干凈可以重新過濾一次（二氧化鈕沉淀顆粒較小，抽濾速度較慢，也可以用菊花濾紙過濾）。如果濾液呈紫色，高鈕酸鉀過量,則用20%（酸溶液酸化至溶液呈酸性后加無水乙醇與其反應直到溶液無色，繼續(xù)加20蜥酸溶液酸化至生成白色固體，抽濾，壓干，干燥，計算產(chǎn)率并測化合物的熔點。（對乙酰氨基苯甲酸熔點為250-252C）3）對氨基苯甲酸的合成在100mL圓底

7、燒瓶中加入對乙酰氨基苯甲酸9.0g（0.05mol）,加入約72mL的18%的鹽酸溶液進行水解（以每克干產(chǎn)物用8mL18%勺鹽酸來計算鹽酸溶液的量），用小火緩緩回流30min,（加熱如果不溶解，繼續(xù)加18%勺鹽酸，如果還不溶，可能是產(chǎn)品不純）。待反應物冷卻后，加入50mL冷水，然后用10%R水中和到pH值為5左右，（若氨水過量可加入少量冰醋酸以控制酸堿度），充分搖振后置于冰浴中驟冷以引發(fā)結(jié)晶，必要時用玻璃摩擦瓶壁引發(fā)結(jié)晶直到有白色晶體析出。抽濾收集產(chǎn)物并壓干，干燥，計算產(chǎn)率并測熔點。（純化合物熔點為186-187C）4）對氨基苯甲酸乙酯的合成在50mL圓底燒瓶中，加入對氨基苯甲酸1.7g（0.

8、0125mol）,23mL95吐醇，旋搖燒瓶使大部分固體溶解。將燒瓶置于冰浴中冷卻，加入1.8mL濃硫酸，立即產(chǎn)生大量沉淀，將反應混合物在水浴上回流1小時，并時加搖蕩。將反應混合物轉(zhuǎn)入燒杯中，冷卻后分批加入10喊酸鈉溶液中和，直至加入碳酸鈉溶液后無明顯氣體釋放。反應混合物接近中性時，檢查溶液pH值，再加入少量碳酸鈉溶液至pH為9左右。在中和過程中產(chǎn)生少量固體沉淀。將溶液傾析到分液漏斗中，向分液漏斗中加入15mL乙酸乙酯萃取兩次，合并乙酸乙酯層，在水浴上蒸去乙酸乙酯和大部分乙醇，至殘余油狀物約4mL為止。殘余油狀物用50叱醇的水溶液重結(jié)晶，然后菊花濾紙過濾（也可以抽濾）。然后冰水冷卻，抽濾，洗滌

9、，干燥得白色結(jié)晶狀固體，稱重，計算產(chǎn)率，測產(chǎn)物熔點并做紅外光譜分析（純?nèi)埸c為90-91C）o結(jié)果與討論結(jié)果：、一電品對氨基甲苯對甲基乙酰苯胺對乙酰氨基苯甲酸對氨基苯甲酸對氨基苯甲酸乙酯相對分子量107149179137165實際產(chǎn)量（g）/9.07.00.80.2理論產(chǎn)量（g）/14.909.013.551.57產(chǎn)率/60.40%77.69%22.54%12.74%熔點/152.4C152.8C248.5C249.0C185.8C186.0C87.7C88.3C顏色狀態(tài)白色粉末狀晶體白色針狀晶體微黃色針狀晶體黃色纖維狀晶體白色晶體苯佐卡因的紅外光譜（見末頁）分析：其中3344.75cm-1,3

10、423.94cm-1處為伸胺上的NH振動吸收峰;3222.59cm-1為苯環(huán)中CH的峰值；2897.660-1,2983.40cm-1為一CH3,一CH2的峰值;1684.49cm-1處為強的竣基C=O吸收峰；_-1.1442.99cm處為苯環(huán)骨架上的C=C振動吸收峰；1172.82cm-1,1280.92cm-1為C-O的峰值;699.86cm-1,772.35cm-1,846.09cm-1三個峰說明苯佐卡因是對位取代因此，通過分析苯佐卡因的紅外光譜圖可知其結(jié)構(gòu)式為:COOC3H53nh2討論：.由表一可以看出：第二步、第三步、尤其是第四步反應，產(chǎn)率都不是很理想。在第二步反應時，由于產(chǎn)生了大

11、量二氧化鈕沉淀，所以要采取抽濾的方法除去，但二氧化鈕沉淀較為細密，抽濾過程過于緩慢，溶液溫度降低等因素影響了產(chǎn)率。所以可以考慮在抽濾過程中對裝置加熱或者以少量熱水洗滌沉淀沉淀再或者分多次抽濾防止形成的濾餅過厚，同時可對剩余的溶液加熱以維持較高的溫度。同時注意嚴格按比例控制高鈕酸鉀的使用以防止用量過多造成最終溶液量偏多不利于產(chǎn)品的析出；第步反應時，要嚴格按比例加入鹽酸使對乙酰氨基苯甲酸水解充分，于此同時使溶液酸度不至于過大而影響pH調(diào)節(jié)。用氨水調(diào)節(jié)pH時，當pH接近45時，要用膠頭滴管小心滴加氨水以避免反復調(diào)節(jié)pH值致使溶液量過多影響產(chǎn)品析出。更為重要的是作為一種酸堿兩性化合物氨基苯甲酸只有在合

12、適的pH值下才會較為完全地析出，所以控制PH至關重要；第四步反應時，加入硫酸是要緩慢并冷卻充分防止發(fā)生過多的副反應，溶液的萃取要充分，蒸儲的殘液量要控制好，最后的重結(jié)晶液體量要適當。.此次實驗需測量熔點，所使用的方法是毛細管法。測熔點時，樣品粉末要裝填緊密，干燥要充分。若毛細管中裝入的樣品之間有空隙或樣品不干燥，都會影響熔點測定。.本次實驗還需萃取操作。萃取常用的儀器是分液漏斗，進行萃取操作前，應先對分液漏斗進行檢漏，確定不漏后方可使用。萃取時，先將待萃取的溶液倒入分液漏斗中，再加入萃取劑，用塞子塞緊后將漏斗放平，用力振蕩使兩種液體充分接觸，期間要注意不斷放氣，以免內(nèi)部壓力過大。萃取完畢后，溶

13、液分上下兩層，下層溶液由下口經(jīng)活塞放出，而上層溶液直接從上口倒出。萃取操作時極易造成產(chǎn)品的損失以及雜質(zhì)的混入，所以要注意操作規(guī)程。.實驗中，第一步將對甲苯胺用乙酸酊處理轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳孽０?，是為了在第二步高鈕酸鉀氧化反應中保護氨基，避免氨基被氧化，形成的酰胺在用高鈕酸鉀氧化的條件下是穩(wěn)定的。同時為防止乙酰基水解就在溶液中加入少量的硫酸鎂。因為溶液中有氫氧根離子生成，而七水硫酸鎂則可作為緩沖劑，以保證溶液堿性不致變得太強而使酰胺基發(fā)生水解?？偨Y(jié)與展望合成苯佐卡因的實驗長達一個多月，由于實驗是分步完成的，尤其要求嚴謹，每步都不能大意，一點小小的差錯就可能導致整個實驗的失敗。在實驗過程中，發(fā)現(xiàn)了些不足之

14、處。首先是基本操作還是不夠熟練，實驗操作不夠規(guī)范。一些不規(guī)范的操作還導致了各步驟產(chǎn)物的損失和雜質(zhì)的增多，如滴加試劑的速度過快，導致了反應產(chǎn)率下降。其次是不注重對實驗思想的領會，導致不必要的錯誤。其中有些問題是可以避免的，通過反省，找到一些原因。第一，不重視平時的實驗鍛煉，實驗操作生疏；第二，實驗的前期準備不充分。在做實驗之前，自己沒有很好理解實驗步驟，只是根據(jù)紙上的實驗步驟進行實驗，沒有轉(zhuǎn)化為自己的理解。在找到了問題之后，努力改正更重要。以后要積極參與實驗室的工作，鍛煉自己的實驗操作能力，同時學好理論課程并結(jié)合到實驗中去。文獻主要參考文獻：宋漢興等，基礎化學實驗M，浙江大學出版社，2007王清廉等，有機化學實驗M。高等教育出版社。2003浙江大學化學系，綜合化學實驗M，科學出版社，2005有機化學M，北京：科學出版社，1999黃憲，王彥廣，陳振初，新編有機合成化學M，化學工業(yè)出版社，2003致謝我們的一年就這樣過去了，我們的基礎化學實驗也結(jié)束了。中學階段我接觸化學實