苯佐卡因综合实验论文范本

宁波理工学院 基础化学综合实验 题    目    苯佐卡因的合成及征  姓    名          姚智超          学    号         3150512019         分    院      生物与化学工程分院     专业班级      生工151班          指导教师          周先波          完成日期  2016年6月6日 摘要 苯佐卡因是一种局部麻醉剂，目前的合成方法主要有： （一） （二） （三） （四） 等多种方法,存在产率与产量较低的问题和缺点。本实验选择是以对甲苯胺为起始原料，首先通过酰化制备对甲基乙酰苯胺，然后用高锰酸钾氧化制备对乙酰氨基苯甲酸，再将对乙酰氨基苯甲酸和18%的盐酸酸性水解下反应得到对氨基苯甲酸，再将得到的对氨基苯甲酸经乙醇酯化得到苯佐卡因。 关键词: 苯佐卡因、氨基苯甲酸甲酯、局部麻醉剂。 1 引言 1.1苯佐卡因简介 苯佐卡因是一种局部麻醉剂，用于麻醉局部施用，作用于皮肤、黏膜的神经组织，阻断神经冲动的传导，随后有麻痹感，使各种感觉暂时丧失，麻痹感觉神经末梢而产生止痛、止痒作用。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。因而其市场需求量极大，我们需探索起简洁高效的制备方法。 苯佐卡因（对氨基苯甲酸乙酯）结构式： 1.2合成路线 1.3苯佐卡因及中间体的物理和化学性质 1.3.1苯佐卡因的物理和化学性质：无色斜方形晶体，无色无嗅无味。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。可燃。 1.3.2中间体对甲基乙酰苯胺的物理和化学性质：无色针状结晶。熔点153℃，沸点307℃（升华），闪点168℃，相对密1.212。 微溶于水，溶于醇；醚；乙酸乙酯； 冰乙酸和热水 1.3.3中间体对乙酰氨基苯甲酸的物理和化学性质：分子量：179.180，熔点256.5℃。白色片状结晶，溶于乙醇，难溶于水和乙醚。 1.3.4中间体的对氨基苯甲酸物理和化学性质：白色粉末，熔点188℃，分子量137.14。稍溶于冷水，易溶于沸水、乙醇和乙醚，可燃。 2 实验材料及方法 2.1 实验药品及仪器 2.1.1 实验药品 实验主要涉及到的原料数据列表 药品名称 规格 生产单位 对甲苯胺 化学纯 上海金山亭新化工试剂厂 盐酸、冰醋酸 化学纯 中国杭州化学试剂有限公司 无水乙醇、氨水 分析纯 杭州长征化学试剂有限公司 无水硫酸镁、氯化钠 分析纯 上海试四赫维化工有限公司 乙酸乙酯 分析纯 上海化学试剂采购供应五联化工厂 浓硫酸 分析纯 杭州巨化试剂有限公司 亚硝酸钠AR 分析纯 上海振欣试剂厂 氯化钙 分析纯 浙江省建德市莲花化工有限公司 氢氧化钠 分析纯 浙江中星化工试剂有限公司 高锰酸钾 分析纯 宜信市第二化学试剂厂 锌粉、草酸 分析纯 上海金山区兴塔美兴化工厂       2.1.2 实验仪器及规格 实验主要仪器设备数据列表 仪器名称 生产单位 红外吸收光谱仪 \ 循环水式多用真空泵(SHB-Ⅲ) 郑州长城科工贸有限公司 电炉 浙江嘉兴凤桥电热器厂/FD-2 电子精密天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司 WRS-1B数字熔点仪 上海精密仪器有限公司 磁力搅拌器CL-2 巩义市科瑞仪器有限公司 红外灯 MT-810 深圳市健之家实业发展有限公司 广泛PH试纸 上海三爱思试剂有限公司     2.2实验装置 图①： 抽滤装置： 图③：                      图④： 2.2合成方法 2.2.1对甲基乙酰苯胺的合成 实验原理: 芳胺的酰化可以将氨基保护起来，并且乙酰基的空间效应使芳胺成为对位取代。 反应式：          实验步骤： 在100mL圆底烧瓶中，加入10.7g对甲苯胺（0.1mol）后，缓慢加入14.4mL冰醋酸 (0.25mol)及少许锌粉（约0.1g）防止对甲苯胺氧化，混合均匀后加入沸石，搭建蒸馏装置。如图①。 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，在温度出上下现波动时，表示反应结束。 将反应液趁热倒入盛有200ml冷水的烧杯中，会有白色固体析出，稍加搅拌冷却，抽滤，用少量冷水洗涤晶体数次得到粗产品8.2g。取3g粗产品重结晶，得白色固体，在红外灯下干燥，测量得熔点：148.6——148.8。 重结晶方法： ⅰ 用体积比为7:3（10.5:4.5）的乙醇水溶液溶解粗产品，加入活性炭（原溶液的1%-2%）； ⅱ 趁热过滤，除去锌粉，活性炭等杂质； ⅲ 冷却结晶，抽滤； 2.2.2对乙酰氨基苯甲酸的合成 实验原理：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。 反应式： 在500mL烧杯中，加入对甲基乙酰苯胺7.5g（0.05mol），七水硫酸镁20.0g（0.08mol）和350mL的水，将混合物在不断搅拌下水浴加热到约85℃，加热45min。 混合物变成深棕色，用玻璃棒蘸取一滴反应混合物点到滤纸上做紫色环实验。（若有高锰酸盐存在，则在二氧化锰点的周围出现紫色的环，可加少量固体亚硫酸氢钠直至点滴试验呈负性为止。）趁热用两层滤纸抽滤除去二氧化锰沉淀。 取无色滤液，冷却，加20%硫酸酸化至溶液PH=2-3，生成白色固体，抽滤，压干，烘箱干燥，得到产物2.7g。 2.2.3对氨基苯甲酸的合成 实验原理: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。乙酰基衍生物可水解成芳胺。 反应式： 在100mL圆底烧瓶中加入2.7g对乙酰氨基苯甲酸，21.6ml 18%的盐酸（以每克产物用8mL18%的盐酸来计算盐酸的量），加入沸石，进行水解，小火回流30min。如图③。 待反应物冷却后，加入50mL冷水，然后逐滴滴入10%氨水中和至溶液PH=3-4，一边滴入一边充分搅拌。充分摇匀后置于冰浴中骤冷以引发结晶。 待晶体完全析出后抽滤收集产物，用烘箱烘干得产物1.27g。 2.2.4对氨基苯甲酸乙酯的合成 实验原理：酯化 反应式： 在50mL圆底烧瓶中，加入对氨基苯甲酸1.27g，17.78mL95%乙醇(每1.0g对氨基苯甲酸加14ml无水乙醇)，旋摇烧瓶使大部分固体溶解。将烧瓶置于冰浴中冷却，加入1.8ml浓硫酸，立即产生大量沉淀，将反应混合物在水浴上回流1小时。 当沉淀都溶解后，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后无明显气体释放，检查溶液PH值，再加逐滴加入少量碳酸钠溶液至PH=9，在中和过程中产生少量白色沉淀。 将溶液倾析到分液漏斗中，并用少量乙酸乙酯洗涤固体后并入分液漏斗。向分液漏斗中加入20mL乙酸乙酯萃取三次，合并乙酸乙酯层。 搭建蒸馏装置如图④，在水浴上蒸去乙酸乙酯和大部分乙醇，至残余油状物约4mL为止。将残余油状物用50%的乙醇重结晶，再置于冰水浴中冷却，结晶析出后，抽滤，红外灯烘干，产量约为0.23g，熔点为86.0--86.0。 2.2.5测红外光谱 3 实验结果与讨论 3.1实验结果数据记录与整理 产物 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 化学结构式 理论产量（g） 14.9 9.0 3.0 1.2 实际产量(g) 8.2 2.7 1.27 0.23 产率(%) 55.03 30.0 42.33 19.17 熔点(℃) 148.6--148.8 249.5--249.7 186.5--186.7 86.0--86.0 熔点(℃) 文献值 148.0～151.0 188-189 187～188 91～92           3.2 对甲基乙酰苯胺合成结果与分析 3.2.1对甲基乙酰苯胺的合成产量分析  对甲基乙酰苯胺的产量与理论产量有一定的差距，其可能的原因是在合成对甲基乙酰苯胺的过程中未对产物进行彻底的烘干或有杂质。 3.2.2对甲基乙酰苯胺的熔点测定及分析 熔点为148.6--148.8℃，与文献值相同。 3.2 对乙酰氨基苯甲酸合成结果与分析 对乙酰氨基苯甲酸的产率为30.0%。对乙酰氨基苯甲酸的产量与理论产量有一定差距，其可能原因是抽滤后部分产物残留在二氧化锰沉淀上. 3.3对氨基苯甲酸的合成结果与分析 对氨基苯甲酸的产率为42.33%。对氨基苯甲酸的产量与理论产量有一定差距，其可能原因是未冷却结晶完全，部分产物仍然在溶液当中。 3.4对氨基苯甲酸乙酯的合成结果与分析 3.4.1对氨基苯甲酸乙酯的合成产量分析 对氨基苯甲酸乙酯的产率为19.17%。对氨基苯甲酸乙酯的产量与理论产量有一定差距，其可能原因是1、沉淀过程中，部分产物仍然在溶液当中；2、蒸馏后残余油状物较少，转移时部分残留在圆底烧瓶壁上。3、重结晶中，部分损失。 3.4.2对氨基苯甲酸乙酯的红外光谱分析 3423.45，3344.45，3223.75为NH2的吸收峰； 2984.52，2899.70为苯环中CH的峰值； 1685.30为C=O的峰值； 1170，1281.23为C-O的峰值； 1474.78为乙基的峰值； 因此，通过上述，可以得知产物为对氨基苯甲酸乙酯（对氨基苯甲酸乙酯的红外光谱图见附件）。 4 实验与展望 本综合实验让我们从查找自主的查找文献资料开始，到设计实验，操作实验，完成报告，要求我们在初步完成实验研究方法的基础训练，掌握综合化学实验的技能，以增强分析，解决实际问题的能力，在实验期间取得了一些小成果： (1) 了解的基团的保护； (2) 熟练掌握了液体化合物的分离和提纯； (3) 提高了自己的操作技巧。 当然在实验过程中也碰到了许多的困难： (1) 提纯问题； (2) 重结晶问题； (3) 还原剂的选择问题。 通过本次实验课题的研究， 在提高自己的同时，对自己的专业有了进一步的认识。同时也学习了如何选择多步有机合成实验路线。并增强了在实验中如何解决和分析实际操作中遇到的问题，培养了独立思考能力。 也通过本课题的研究，我知道实际操作可以让我们更好的掌握了相关的理论知识，理论与实际的结合，可使我们掌握各类型的合成，表征和实际应用以及仪器的使用等综合实验知识和技能，为今后的毕业论文的设计和将来开展科学研究工作打好基础。 参考文献 1 宗汉兴等，基础化学实验[M]，浙江大学出版社，2007 2 高鸿宾，有机化学实验.高等教育出版社 3 百度百科 www.baidu.com 致谢 感谢周先波老师的指导，老师丰富的实践经验、创新的思维、严谨的治学态度给我留下了深刻的印象，让我受益匪浅，老师对我实际操作中提出了许多宝贵的意见，让我能够及时纠正错误，她不仅在实际操作中对我悉心指导，给予我莫大的帮助。另外，还要感谢武玉学和张华星两位老师在无机化学和有机化学理论学习上莫大的帮助，及周围许多同学的无私帮助。 谢谢各位同学在实验和实验后的帮助，感谢以上文献提供的帮助。 最后再次感谢帮助过我的人，谢谢！