《精細化工實驗技術》課件第十四章

精細化工試驗技術第十四章化學藥品和中間體

一、化學藥品和中間體及其類型二、化學藥品和中間體的應用三、化學藥品和中間體的發(fā)展概況實驗二十六葡萄糖酸鋅的制備實驗二十七乙酰水楊酸的制備實驗二十八肉桂酸的制備

化學藥品和中間體

一、化學藥品和中間體及其類型1．化學藥品及其類型化學藥品是指具有防治疾病功能的化學品的總稱。包括原料藥和制劑。原料藥按來源可分為天然藥物和化學藥物，按生產方式可分為天然提取藥物、生物合成藥物和化學合成藥物三大類。天然提取藥物是指從動物、植物、微生物或礦物中提取分離得到的醫(yī)藥原料；生物合成藥主要是利用微生物發(fā)酵獲得，也可通過動物體內生物代謝途徑、利用細胞培養(yǎng)途徑、或通過對發(fā)酵原藥的分子進行化學改造途徑獲得；化學合成藥按藥理作用不同可分為抗感染藥物、抗寄生蟲藥物、抗?jié)儾∷幬铩⒖剐慕g痛藥物、抗腫瘤藥物等。2．藥物中間體及其類型藥物中間體是各種合成藥的中間原料。化學藥品和中間體

二、化學藥品和中間體的應用醫(yī)藥向來是人們抵抗疾病的武器，特別是化學藥品，在人們預防和治療疾病中起到了無法替代的作用。中間體作為化學藥品的原料，對保證化學藥品的開發(fā)、生產具有重要意義。因此，化學藥品及中間體工業(yè)已經成為了精細化工及醫(yī)藥化工的重要方面。但是，應用化學藥品必須注意其可能帶來的副作用。

三、化學藥品和中間體的發(fā)展概況

化學藥品和中間體實驗二十六葡萄糖酸鋅的制備一、實驗目標1．了解微量元素對人體的作用；2．掌握利用離子交換樹脂柱進行離子交換操作的方法。二、產品特性與用途鋅是人體必需的微量元素之一，它具有多種生物作用，可參與核酸和蛋白質的合成，能增強人體免疫力，促進兒童生長發(fā)育。人體缺鋅會造成生長停滯、自發(fā)性味覺減退和創(chuàng)傷愈合不良等嚴重問題，從而引發(fā)多種的疾病。葡萄糖酸鋅作為補鋅藥，具有見效快、吸收率高、副作用小、使用方便等優(yōu)點。另外，葡萄糖酸鋅作添加劑，在兒童食品、糖果、乳制品的應用也日益廣泛。

化學藥品和中間體葡萄糖酸鋅的英文名稱：Zincgluconate；化學式：C12H22O14Zn；相對分子質量：455.68。它是白色結晶或顆粒狀粉末，無臭，味微澀。它在沸水中極易溶解，在水中易溶，在無水乙醇、氯仿或乙醚中不溶。三、實驗原理以葡萄糖酸鈣、濃硫酸、氧化鋅等為原料合成葡萄糖酸鋅，合成路線如下：葡萄糖酸鋅化學藥品和中間體四、主要儀器與藥品1．主要儀器001×7型陽離子交換樹脂的交換柱及201×7型陰離子交換樹脂的交換柱等。2．主要藥品224g葡萄糖酸鈣、4.1g氧化鋅、27mL濃硫酸及l(fā)0mL95％乙醇（均為化學純）等?；瘜W藥品和中間體五、實驗內容與操作步驟1．葡萄糖酸的制備在250mL四口燒瓶中加入125mL蒸餾水，再緩慢加入6.75mL（0.125mol）濃硫酸，攪拌下分批加入56g（0.125mol）葡萄糖酸鈣，在90℃恒溫水浴中加熱反應1.5h，趁熱濾去析出的硫酸鈣沉淀，得到淡黃色液體。濾液冷卻后，以每分鐘相當于樹脂體積的流量，流過裝有等量的陰離子交換樹脂交換柱和陽離子交換樹脂交換柱，進行純化，得到無色透明高純度的葡萄糖酸溶液，其中溶質葡萄糖酸約0.23mol。

2．葡萄糖酸鋅的制備取0.1mol葡萄糖酸溶液，分批加入4.1g（0.05mol）氧化鋅，在60℃水浴中，滴加葡萄糖酸溶液調節(jié)溶液的pH值至5.8，攪拌反應2h，此時溶液呈透明狀態(tài)。過濾，濾液經減壓蒸發(fā)，濃縮至原體積的1/3，之后加入l0mL95％乙醇，放置8h使之充分結晶。然后真空干燥，得白色結晶狀葡萄糖酸鋅粉末。化學藥品和中間體六、實驗記錄與數(shù)據(jù)處理1．實驗記錄表

2．數(shù)據(jù)記錄表產品的收率計算方法可參照《實驗一殺蟲劑甲氧氯的制備》中相關內容，將所得數(shù)據(jù)記錄在表14-2中。

產品名稱性狀熔程/℃產量/g葡萄糖酸鋅

產品名稱收率/%葡萄糖酸鋅

表14-2葡萄糖酸鋅的制備的數(shù)據(jù)記錄表

表14-1葡萄糖酸鋅的制備的實驗記錄表

化學藥品和中間體實驗二十七乙酰水楊酸的制備一、實驗目標1．理解酚羥基酰化反應的原理；2．掌握乙酰水楊酸的制備方法；3．掌握利用重結晶精制固體產品的操作技術。二、產品特性與用途乙酰水楊酸英文名稱：Acetylsalicylicacid，化學式：C9H8O4，相對分子質量：180.16；俗稱阿司匹林。是白色針狀或片狀晶體，熔點135～136℃，微溶于水，易溶于乙醇、乙醚、氯仿等有機溶劑。它在干燥的空氣中較穩(wěn)定，遇潮則緩緩水解成水楊酸與乙酸。口服具有解熱鎮(zhèn)痛作用，是一種常用的治療感冒的藥物，也可用于抗風濕，促進痛風患者尿酸的排泄。近年來還發(fā)現(xiàn)阿司匹林能抑制血小板凝聚，可防止血栓的生成?；瘜W藥品和中間體三、實驗原理

本實驗采用乙酸酐作?；噭┰跐饬蛩嶙饔孟屡c水楊酸發(fā)生?；磻靡阴Ｋ畻钏?。

1．主反應：乙酰水楊酸2．副反應：

化學藥品和中間體四、主要儀器與藥品1．主要儀器電加熱套及電動攪拌器等。2．主要藥品3g水楊酸、4.3mL乙酸酐、38mL飽和碳酸氫鈉溶液、7mL濃鹽酸、1%三氯化鐵溶液及濃硫酸等?；瘜W藥品和中間體五、實驗內容與操作步驟1．乙?；磻趲в星蛐屠淠?、250mL干燥的四口燒瓶中，加入25.8mL（0.264mol）新蒸的乙酸酐，開動攪拌，投入18g（0.1332mol）水楊酸，再緩慢滴加24滴濃硫酸，燒瓶口用玻璃塞塞緊，在水浴中加熱。反應溫度控制在80～85℃，保溫30min。然后撤去水浴。2．結晶、抽濾

稍冷后，拆下裝置。把反應液倒入盛有150mL冷水的燒杯中，并用冰水浴冷卻。待結晶完全析出后，進行減壓抽濾。用少量冷水洗滌結晶兩次，壓緊抽干，移至表面皿上，晾干、稱量。留少量（綠豆大?。┑拇种飘a品于試管中待用。

化學藥品和中間體3．結晶將粗產品放入500mL燒杯中，在攪拌下加入225mL飽和碳酸氫鈉水溶液。乙酰水楊酸與碳酸氫鈉反應生成水溶性鈉鹽，而副產聚合物則不能溶于碳酸氫鈉水溶液。加完后繼續(xù)攪拌幾分鐘，直至無二氧化碳產生。抽濾，濾出副產物聚合物，并用5～10mL水沖洗漏斗，合并濾液，倒入預先盛有42mL濃鹽酸和90mL水的燒杯中，攪拌均勻，即有乙酰水楊酸晶體析出，將燒杯用冰水浴冷卻使結晶完全。抽濾，用少量冷水洗滌結晶。將結晶移至表面皿，自然晾干。稱重，計算收率。測量熔程。乙酰水楊酸受熱易分解，因此熔點不很明顯，它的分解點為128～135℃，測定熔點時，應先將熱載體加熱至120℃左右，然后放入樣品測定。

化學藥品和中間體4．檢測是否含有原料水楊酸分別取粗制產品和幾粒結晶加入盛有10mL水的試管中溶解，加入1～2滴1%三氯化鐵溶液，從顏色變化上判定產物中是否含有原料水楊酸。若粗制產品中混有水楊酸，用1%三氯化鐵溶液檢驗時會顯紫色。這是因為水楊酸結構中含有酚羥基。不同的酚與三氯化鐵作用，因發(fā)生顯色反應生成絡合物而呈現(xiàn)不同的顏色?；瘜W藥品和中間體六、實驗記錄與數(shù)據(jù)處理1．實驗記錄表

2．數(shù)據(jù)記錄表乙酰水楊酸的粗品和精制產品的收率計算方法可參照《實驗一殺蟲劑甲氧氯的制備》中相關內容，將所得數(shù)據(jù)記錄在表14-4中。

產品名稱性狀熔程/℃水溶液的顏色加入1%三氯化鐵溶液后顏色產量/g粗品乙酰水楊酸精制產品乙酰水楊酸

產品名稱收率/%粗品乙酰水楊酸精制產品乙酰水楊酸

表14-4乙酰水楊酸制備的數(shù)據(jù)記錄表

表14-3乙酰水楊酸制備的實驗記錄表

化學藥品和中間體實驗二十八肉桂酸的制備一、

實驗目標1．熟悉縮合反應原理，掌握肉桂酸的制備方法；2．熟練掌握利用重結晶和水蒸氣蒸餾精制固體產物的操作技術。二、產品特性與用途1．肉桂酸特性肉桂酸又稱β-苯丙烯酸，英文名稱：Cinnamicacid；化學式：C9H8O2；相對分子質量：148.16。有順式和反式兩種異構體，通常以反式形式存在，為無色晶體，熔點133℃，沸點300℃。它不溶于冷水，溶于熱水、乙醇、乙醚、丙酮和冰醋酸。它存在于妥盧香脂、蘇合香脂、秘魯香脂中?；瘜W藥品和中間體2．肉桂酸的用途肉桂酸是重要的有機合成工業(yè)中間體之一。在醫(yī)藥工業(yè)中，用來制造“心可安”、局部麻醉劑、殺菌劑、止血藥等；在農藥工業(yè)中作為生長促進劑和長效殺菌劑用于果蔬的防腐；肉桂酸是負片型感光樹脂主要的合成原料；它具有很好的保香作用，通常被用作配香原料和香料中的定香劑。肉桂酸在食品、化妝品、食用香精等領域都有廣泛的應用。

化學藥品和中間體三、實驗原理肉桂酸的合成方法大體上有三種。1．苯基二氯甲烷法苯基二氯甲烷和無水醋酸鈉在180～200℃反應生成肉桂酸。肉桂酸該法合成路線較短，苯基二氯甲烷價廉易得，反應條件溫和，但轉化率低，副產物多，產物中易含氯離子，影響在香料工業(yè)中的應用。

化學藥品和中間體2．苯甲醛—丙酮縮合法該法有合成路線長、能耗大、成本較高等缺點。

化學藥品和中間體3．珀金（Perkin）法苯甲醛和醋酸酐在無水醋酸鉀或醋酸鈉存在下縮合生成肉桂酸：該法具有原料易得、反應條件溫和、分離簡單、產率高、副產物少、產物純度高、不含氯離子、成本低等優(yōu)點，缺點是操作步驟較多。本實驗采用此法。反應產物中少量未反應的苯甲醛可通過水蒸氣蒸餾除去。

化學藥品和中間體四、主要儀器與藥品1．主要儀器電加熱套、電動攪拌器及水蒸氣蒸餾裝置等。2．主要藥品3mL苯甲醛、5.5mL乙酸酐、3g無水醋酸鉀、飽和碳酸鈉溶液、濃鹽酸及活性炭等。

化學藥品和中間體五、實驗內容與操作步驟1．縮合將9g（0.09mol）剛融熔并研細的無水醋酸鉀、9mL（0.09mol）剛蒸餾過的苯甲醛、16.5mL（0.18mol）剛蒸餾過的乙酸酐，分別放入帶有回流裝置、250mL干燥的四口燒瓶中，開動攪拌混合均勻。無水醋酸鉀必須是新熔融的。它的吸水性很強，操作時要快。無水醋酸鉀的干燥程度，對反應能否進行和產率的提高都有較明顯的影響。久制的苯甲醛易自動氧化生成苯甲酸，這不但影響產率，而且苯甲酸混在產物中不易除盡，影響產物的純度，所以需蒸餾除去雜質，接收176～180℃的餾分。乙酸酐久置后因吸潮水解會生成乙酸，故實驗前需蒸餾乙酸酐，接收137～140℃的餾分。然后加熱，使溶液保持150～170℃微微沸騰狀態(tài)約lh。停止攪拌和加熱，拆開裝置。向四口燒瓶內倒入25mL水去除未反應的乙酸酐。然后用飽和碳酸鈉水溶液中和，使溶液呈弱堿性。此處不能用氫氧化鈉代替。因反應混合液中含有未轉化的苯甲醛，它在強堿作用下會發(fā)生坎尼扎羅（Cannizzaro）反應，生成的苯甲酸難于分離出去，影響產物的質量。

化學藥品和中間體2．水蒸氣蒸餾用水蒸氣蒸餾回收苯甲醛，直到餾出液中無油珠為止。向剩余液中加少許活性炭，補加50mL水煮沸，趁熱過濾。3．中和、抽濾用濃鹽酸