有机化学王彦广答案

有机化学王彦广答案
【篇一：苯佐卡因的合成】
t>本试验阐述了局部麻醉剂苯佐卡因的制备方法。

采用对甲基苯胺为原料。

将对甲基苯胺先用乙酸进行酰胺化，以此来保护氨基，使其
在第二步时不致于被氧化，然后将苯环上的甲基用高锰酸钾氧化成
羧基，因为反应产物是盐，所以加入盐酸使其水解，从而得到对氨
基苯甲酸，最后加入乙醇，在浓硫酸的催化下酯化制得对氨基苯甲
酸乙酯。

期间，对每一步的产品进行称重和熔点测试，并对最后的
产物——对氨基苯甲酸乙酯进行红外光谱测试。

纯的对氨基苯甲酸乙酯，其熔程为91℃～92℃，颜色状态是白色的
晶体状粉末。

实验最终得到对氨基苯甲酸乙酯0.26g，熔程为
83.3℃～84.4℃，为奶白色晶体粉末。

【引言】
对氨基苯甲酸乙酯（别名：苯佐卡因），白色晶体状粉末，无嗅无味。

分子量165.
19。

熔点91-92℃。

易溶于醇、醚、氯仿。

能溶于杏仁油、橄榄油、稀酸。

难溶于水。

以对硝基苯甲酸为原料制备苯佐卡因，此方法是h.svlkowshi于1895年提出的，反应时将对硝基苯甲酸在氨水的条件下，用硫酸亚
铁还原成对氨基苯甲酸，然后在酸性条件下用乙醇酯化，得到苯佐
卡因产品。

制备方法如下：
在第一步反应中，在氨水的条件下，硫酸亚铁在碱性环境下容易形
成氢氧化物沉淀。

硫酸亚铁还原生成的氨基苯甲酸，由于其羰基与
铁离子形成不溶性沉淀，而混于铁泥中不易分离，此外对氨基苯甲
酸的化学活性比对硝基苯甲酸的活性低，故其第二步的酯化反应的
效率也不高，产物的收率较低。

本实验以对甲苯胺为原料，通过乙酰化、氧化、酸性水解和酯化四
个步骤，制取苯佐卡因。

本制备方法所用的条件较温和，但反应步
骤较多，收率低，在工业生产中，生产环节多而不易于控制，一般
用于实验室制备少量产品。

【实验材料】
对甲苯胺、高锰酸钾、无水乙醇、95%乙醇溶液、乙酸乙酯、锌粉、无水硫酸镁、七水硫酸镁、浓盐酸、18%盐酸溶液、浓硫酸、冰醋酸、10%氨水溶液、10%碳酸钠溶液
图1 图2 图3
[实验方法]
1.总的实验路线
2.分步路线
1）对甲基乙酰苯胺的合成
在100ml圆底烧瓶中，加入10.7g对甲苯胺（0.1mol,
m=107.16g/mol)）后，缓慢加入14.4ml冰醋酸 (0.25mol)及少许锌
粉（约0.1g）（目的是防止对甲苯胺氧化），混合均匀后，装上刺
形分馏柱，接一蒸馏装置。

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，温度计读数下降，表示
反应已经完成。

在搅拌下趁热将反应物倒入200ml冷水中，冷却后
抽滤析出的固体，用冷水洗涤，粗产物用乙醇和水的混合液（乙醇：水=7：3）重结晶（15克粗产品溶于100ml乙醇和水的混合液中回
流做重结晶），抽滤得白色固体，干燥，称重并测其熔点（纯对甲
基乙酰苯胺的熔点为148-151℃），计算产率。

2）对乙酰氨基苯甲酸的合成
在500ml烧杯中，加入对甲基乙酰苯胺7.5g（0.05mol，
m=149.16g/mol），七水硫酸镁20g（0.08mol， m=246g/mol）、16g高锰酸钾（0.11mol,m=158.03g/mol）和420ml的水，将混合
物充分搅拌并在水浴上加热到约85℃，维持此温度继续搅拌45分钟。

混合物变成深棕色，趁热用二层滤纸抽滤除去二氧化锰沉淀，不干
净可以重新过滤一次（二氧化锰沉淀颗粒较小，抽滤速度较慢，也
可以用菊花滤纸过滤）。

如果滤液呈紫色，高锰酸钾过量，则用20%硫酸溶液酸化至溶液呈酸性后加无水乙醇与其反应直到溶液无色，
继续加20%硫酸溶液酸化至生成白色固体，抽滤，压干，干燥，计
算产率并测化合物的熔点。

（对乙酰氨基苯甲酸熔点为250-252℃） 3）对氨基苯甲酸的合成
在100ml圆底烧瓶中加入对乙酰氨基苯甲酸9.0g (0.05mol)，加入
约72 ml的18%的盐酸溶液进行水解（以每克干产物用8ml18%的
盐酸来计算盐酸溶液的量），用小火缓缓回流30min，（加热如果
不溶解，继续加18%的盐酸，如果还不溶，可能是产品不纯）。

待
反应物冷却后，加入50ml冷水，然后用10%氨水中和到ph值为5
左右，（若氨水过量可加入少量冰醋酸以控制酸碱度），充分摇振
后置于冰浴中骤冷以引发结晶，必要时用玻璃摩擦瓶壁引发结晶直
到有白色晶体析出。

抽滤收集产物并压干，干燥，计算产率并测熔点。

（纯化合物熔点为186-187℃）
4）对氨基苯甲酸乙酯的合成
在50ml圆底烧瓶中，加入对氨基苯甲酸1.7g(0.0125mol)，23ml95%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，并时加摇荡。

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。

反应混
合物接近中性时，检查溶液ph值，再加入少量碳酸钠溶液至ph为
9左右。

在中和过程中产生少量固体沉淀。

将溶液倾析到分液漏斗中，向分液漏斗中加入15ml乙酸乙酯萃取两次，合并乙酸乙酯层，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。

残余
油状物用50%乙醇的水溶液重结晶，然后菊花滤纸过滤（也可以抽滤）。

然后冰水冷却，抽滤，洗涤，干燥得白色结晶状固体，称重，计算产率，测产物熔点并做红外光谱分析（纯熔点为90-91℃）。

[结果与讨论]
苯佐卡因的红外光谱(见末页)
分析：其中 3344.75cm-1，3423.94cm-1处为伸胺上的n—h振动
吸收峰；
3222.59cm-1为苯环中c—h的峰值；
2897.66cm-1,2983.40cm-1为—ch3,—ch2的峰值；
1684.49cm处为强的羧基c=o吸收峰；
1442.99cm-1处为苯环骨架上的c=c振动吸收峰；
1172.82cm，1280.92cm为c-o的峰值；
699.86cm,772.35cm，846.09cm三个峰说明苯佐卡因是对位取代。

因此，通过分析苯佐卡因的红外光谱图可知其结构式为：
-1-1-1-1-1-1
讨论：
1.由表一可以看出：第二步、第三步、尤其是第四步反应，产率都
不是很理想。

在第二步反应时，由于产生了大量二氧化锰沉淀，所
以要采取抽滤的方法除去，但二氧化锰沉淀较为细密，抽滤过程过
于缓慢，溶液温度降低等因素影响了产率。

所以可以考虑在抽滤过
程中对装置加热或者以少量热水洗涤沉淀沉淀再或者分多次抽滤防
止形成的滤饼过厚，同时可对剩余的溶液加热以维持较高的温度。

同时注意严格按比例控制高锰酸钾的使用以防止用量过多造成最终
溶液量偏多不利于产品的析出；第三步反应时，要严格按比例加入
盐酸使对乙酰氨基苯甲酸水解充分，于此同时使溶液酸度不至于过
大而影响ph调节。

用氨水调节ph时，当ph接近4～5时，要用胶
头滴管小心滴加氨水以避免反复调节ph值致使溶液量过多影响产品
析出。

更为重要的是作为一种酸碱两性化合物氨基苯甲酸只有在合
适的ph值下才会较为完全地析出，所以控制ph至关重要；第四步
反应时，加入硫酸是要缓慢并冷却充分防止发生过多的副反应，溶
液的萃取要充分，蒸馏的残液量要控制好，最后的重结晶液体量要
适当。

2.此次实验需测量熔点，所使用的方法是毛细管法。

测熔点时，样
品粉末要装填紧密，干燥要充分。

若毛细管中装入的样品之间有空
隙或样品不干燥，都会影响熔点测定。

3.本次实验还需萃取操作。

萃取常用的仪器是分液漏斗，进行萃取
操作前，应先对分液漏斗进行检漏，确定不漏后方可使用。

萃取时，先将待萃取的溶液倒入分液漏斗中，再加入萃取剂，用塞子塞紧后
将漏斗放平，用力振荡使两种液体充分接触，期间要注意不断放气，以免内部压力过大。

萃取完毕后，溶液分上下两层，下层溶液由下
口经活塞放出，而上层溶液直接从上口倒出。

萃取操作时极易造成
产品的损失以及杂质的混入，所以要注意操作规程。

4.实验中，第一步将对甲苯胺用乙酸酐处理转变为相应的酰胺，是
为了在第二步高锰酸钾氧化反应中保护氨基，避免氨基被氧化，形
成的酰胺在用高锰酸钾氧化的条
【篇二：绿色化学在有机合成中的应用】
txt>摘要：绿色化学是一门从源头上阻止污染的化学，是一种能最大
限度地合理配置资源，通过无害地化学研究，进而抑制环境污染，
实现环境保护和生态平衡，满足人类可持续发展的学科。

绿色合成
是绿色化学在科研和生产中的重要应用。

通过绿色合成，可以实现
最大限度地利用原料分子中的每一个原子，使之结合到目标产物中，达到零排放，原子利用率最高。

绿色合成对于环境和化工生产有着
重要的意义。

关键词：绿色化学；环境保护；生态平衡；可持续发展；绿色化学；原子利用率；
第一章绿色化学
1.1绿色化学的定义
绿色化学（green chemistry,gc）又称环境无害化学(environmental benign chemistry,ebc)环境友好化学(environmental friendly chemistry,efc)或生态友好化学（ecological friendly chemistry,efc）,清洁化学(clean
chemisty,cc) ,是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则，即
在获得新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，实
现“零排放”。

不仅充分利用资源,而且不产生污染；并采用无毒、无
害的溶剂、助剂和催化剂、生产有利于环境保护、社区安全、人身
健康的环境友好产品。

其核心是利用化学原理从源头消除污染, 从而
在根本上切断污染源，所以绿色化学是更高层次的环境友好化学。

1.2绿色化学的目标
绿色化学包括：节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，在生产过程
排放废物之前减少和降低废物的数量和毒性；对产品来说．旨在减
少从原料的加工到产品的最终处置的全周期的不利影响。

绿色化学
要实现以下几个目标：
(1)降低排放或实现废物零排放； (2)开发安全产品和安全工艺； (3)
采用生命周期评价方法；
(4)提高采用材料、能源和水的效率，循环或再利用材料和再生资源。

1.3绿色化学的原理[1,2,3]
1）从源头制止污染，而不是在末端治理污染； 2）合成方法应用
“原子经济性”，即尽量使参加过程的原子都进入最终产物； 3）在传
统合成方法中尽量不使用和不产生对人类健康和环境有害的物质；4）设计具有高使用效益、低环境毒害的化学产品；
5）尽量不使用溶剂等辅助物质，不得已使用时它们必须是无害的；6）生产过程应在温和压力下进行，而且能耗最低；
7）尽量采用可再生的原料，特别是使用生物质代替使用和煤等矿物
原料； 8）尽量减少副产品；
9）使用高选择性的催化剂；
10）化学产品在使用完后应能降解成无害物质，并且能进入自然生
态循环；
11）发展实时分析技术以便监控有害物质的形成；
12）选则原料时应以安全角度考虑，尽量减少发生意外事故的风险。

1.4绿色化学的意义
通过研究和改进化学化工过程及相应的工艺技术，从根本上降低以
至消除副产品或废弃物的产生，从而达到保护和改善环境的目的。

绿色化学不仅充分利用资源，而且不产生污染；它采用无毒无害的
溶剂、助剂和催化剂，生产有利于环境保护、社区安全和人身健康
的绿色产品。

绿色化学体现了化学科学、技术与社会的相互联系和
相互作用，是化学科学高度发展以及社会对化学科学发展作用的产物，对化学本身而言也是一个新阶段的到来。

第二章绿色合成
2.1原子经济性
绿色化学的“原子经济性”是指在化学品合成过程中，合成方法和工
艺应被设计成能把反应过程中所用的所有原材料尽可能多的转化到
最终产物中。

最早由美国斯坦福大学的b.m.trost[4]教授提出，他
针对传统上一般仅用经济性来衡量化学工艺是否可行的做法，明确
指出应该用一种新的标准来评估化学工艺过程，即选择性和原子经
济性，原子经济性考虑的是在化学反应中究竟有多少原料的原子进
入到了产品之中，这一标准既要求尽可能地节约不可再生资源，又
要求最大限度地减少废弃物排放。

理想的原子经济反应是原料分子
中的原子百分之百地转变成产物，不产生副产物或废物，实现废物
的“零排放”（zero emission）。

2.2原子经济反应
原子经济反应是最大限度利用资源、最大限度减少污染的必要条件，但不是充分条件。

这是因为某些化学反应中：
1，反应平衡转化率很低，反应物与产物分离困难，反应物难于循环使用；2，生产目标产物的反应是原子经济的，但反应物还能同时发
生其他平行反应，生产不需要的副产物。

反应的原子经济性、高转化率、高选择性是实现资源合理利用、避
免污染缺一不可的。

化学反应的“原子经济性”则是指在化学反应中究竟有多少原料的原
子进入到产品之中。

我们常用原子利用率来衡量化学过程的原子经
济性。

在合成反应中，要减少废物排放的关键是提高目标产物的选
择性和原子利用率，即化学反应中，到底有多少反应物的原子转变
到了目标产物中。

一般状况下，重排反应和加成反应的原子经济性最高，为100%。

其
他类型反应院子经济性则较低。

原子利用率达到100%的反应有两个最大的特点：
1）最大限度地利用了反应原料，最大限度地节约了资源；
2）最大限度地减少了废物排放（“零废物排放”），因而最大限度地
减少
了环境污染，或者说从源头上消除了由化学反应副产物引起的污染。

? 环加成反应
把反应物的各个部分完全加到另一物质中。

1）环加成
a.[4+2]环加成反应
ch2
ch2ch2
+
+
ch2
chch
h
3c
ch2
ch2
h3c
b.[2+2]环加成反应
h3c
h3c
c.卡宾与不饱和烃的环加成
hc
ch
+
[:ch2]
2）亲电加成反应
br
+
3）亲核加成反应
br2
br
h3c
c2h5coc3h7
ch3
+
ch3mgx
ho
ch3
4）催化加氢反应
oh
oh
23
? 重排反应
2)claisen重排在碱和三烷基硅烷的作用下，丙烯酸丙酯能发生claisen重排，声称不饱和羧酸[5]，原子利用率100%;
3)cope重排内消旋3-甲基-1，5-己二烯重排后，几乎全部转化为（e）-1-甲基-1,5-己二烯[6]，是原子经济性反应;
4)schmidt重排 2-（4-叠氮正丁基）环己酮以四氯化钛为催化剂，在室温下发生重排，生成内酰胺[5]，是100%的原子经济性反应; ? 取代反应无论哪种取代反应都要生成副产物，它不是原子经济性反应。

1）亲电取代反应
ch3
+
2）亲核取代反应
ch3ch2cl
clcl
cl
+
hcl
+
ch3ch2ohch3ch2oc2h5
+
hcl
3）自由基取代反应
h3c
ch3ch3
光
h3c
ch3brch3
h3c
br
+
+
ch3
hbr
? 消除反应消除反应所用的所有试剂有的没有成为产物，且被消除掉的原
? 异构化反应trost[4]用钯作催化剂进行的异构化反应是原子经济性反应。

2.3绿色合成的途径
按照绿色化新的要求，对于一个有机合成反应，从原料到产品要使之绿色化，从原料上看是否采用更绿色的原料代替原来对环境有害的原料；从反应设计流程看是否是更加绿色的流程。

? 改变合成原料和试剂
? 采用无毒、高选择性、高效的催化剂 ? 采用无毒、无害溶剂1）以水作反应溶剂[3,7]；
2）以超临界流体作为反应溶剂； 3）以离子液体为溶剂。

? 固态反应
? ? ? ?
改变反应方式
采用高效合成方法
计算机辅助的绿色合成设计[8,9] 利用可再生物质
参考文献
[1] 朱清时.化学进展.2000,12（4）：410
[2] p.t.阿纳斯塔斯，j.c.沃纳著.李朝军，王东译.绿色化学原理与应用.科学出版社，2002 [3] 薛永强，王志忠，张蓉.现代有机合成方法与技术。

化学工业出版社，2003 [4] trost b
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[5] 黄宪，王彦广，陈振初.新编有机合成化学.北京：化学工业出版社，2003:500
[6] 刑其毅，徐瑞秋，周政，裴伟伟.基础有机化学.北京：高等教育出版社，1994:858
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