实验四 苯佐卡因的合成-20110607

实验四苯佐卡因的合成

一、实验目的

1. 通过苯佐卡因的合成，了解药物合成的基本过程。

2. 掌握酯化和还原反应的原理及基本操作。

3.了解苯佐卡因的一般特性

二、实验原理

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。

苯佐卡因化学名为对氨基苯甲酸乙酯，实验室制备方法中，第一步是酯化反应，以对硝基苯甲酸(熔点为239～241℃)为原料，在酸性介质中，与乙醇反应得到对硝基苯甲酸乙酯；第二步为还原反应，将对硝基苯甲酸乙酯在Fe作用下还原为对氨基苯甲酸乙酯，即苯佐卡因。反应流程为：

苯佐卡因为白色结晶性粉末，味微苦而麻；mp.88~90℃；易溶于乙醇、氯仿或乙醚，极微溶于水，在稀酸中溶解。

三、实验材料与设备

表1 玻璃仪器及规格

名称规格数量

分液漏斗100ml 1

冰水浴缸-- 1

三颈瓶250ml 1

三颈瓶100ml 1

球形冷凝器-- 1

干燥管-- 1

圆底烧瓶100ml 1

量筒100ml 1

量筒 50ml 1 烧杯 250ml 2 烧杯 50ml 若干 抽滤瓶 -- 1 乳钵 -- 1 滴管

1ml

2

表2设备型号及规格

表3 试剂及规格

设备名称 型号 厂家

旋转蒸发仪 R-1001N 郑州长城科工贸有限公司 电热恒温鼓风干燥箱 DHG-9023A 上海精宏实验设备有限公司 集热式恒温加热磁力搅拌器

DF-101S 郑州长城科工贸有限公司 磁力搅拌器 85-1A 郑州长城科工贸有限公司 电子天平 e=10d 塞多丽斯科学仪器有限公司 循环水真空泵 SHB-Ⅲ 郑州长城科工贸有限公司 显微熔点仪

SGW X-4

上海精密科学仪器有限公司

名称 厂家 规格 用量 三氯甲烷 上海试剂总厂 分析纯 40ml 对硝基苯甲酸

广东光华化学厂有限公

司

分析纯

6g

无水氯化钙 上海豪恩化工有限公司 分析纯 适量 碳酸钠 中国上海试剂总厂 分析纯 适量 二甲基硅油 天津市大茂化学试剂厂 分析纯AR 1000ml 无水乙醇

浙江三鹰化学试剂有限

司出品

分析纯

适量

还原铁粉 天津市大茂化学试剂厂 化学纯 4.3g 氯化铵 上海化学试剂厂 分析纯 0.7g 浓硫酸

三明市三圆化学试剂有

限公司

分析纯

2ml

四、实验装置图

图1对硝基苯甲酸乙酯合成装置图

图2 苯佐卡因合成装置图

浓盐酸 衡阳市凯信化工试剂有

限公司

分析纯AR 90ml

氢氧化钠 中国上海试剂总厂 分析纯AR 适量

五、实验步骤

1．向干燥的100 mL圆底瓶中加入对硝基苯甲酸6 g（0.036mol），无水乙醇24 mL(0.4mol，过量)，逐渐加入浓硫酸2 mL，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2h（油浴温度控制在100~120℃）。（可旋转闪蒸去除未反应的乙醇，闪蒸温度为40℃）

2. 稍冷，将反应液倾入到150 mL50℃热水中，搅拌析晶，抽滤；滤渣移至乳钵中，研

细。

3. 向滤饼中加5倍量的水搅匀后加入40%碳酸钠溶液调至碱性(7.5~8.0)，搅拌几分钟，

复测pH 应为7.5~8.0（？），抽滤干燥。称量，计算收率，熔点56~58℃。

4.向100 mL三颈瓶中，加入水25 mL，氯化铵0.7 g，油浴加热（冷凝回流）至95～

98℃，加入铁粉4.3 g，活化20 min。

5. 向三颈瓶内慢慢加入对硝基苯甲酸乙酯5 g，充分激烈搅拌，回流反应90 min。

6.待反应液冷至45℃左右，加入少量碳酸钠饱和溶液调至pH 7~8，加入30 mL氯仿，

搅拌3~5 min，抽滤；用10 mL氯仿洗三颈瓶及滤渣，抽滤，合并滤液。（通风橱操作）。将滤液倾入100 mL分液漏斗中，静置分层，弃去水层。（氯仿的密度为1.49g/m3）7. 对氯仿层分别用5%盐酸30 mL反萃取三次，静置后保留水层，合并三次萃取的水

层，氯仿层直接回收。

8. 合并液用40% 氢氧化钠调至pH 7～8，析出结晶，抽滤，得苯佐卡因粗品，计算收

率。

9. 将粗品置于装有球形冷凝器的100 mL圆底瓶中，加入10~15倍（mL/g）50% 乙醇，

在水浴70℃上加热溶解。

10.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 min，趁热抽滤

（布氏漏斗、抽滤瓶应预热）。

11.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，室温真空干燥（苯佐卡因在40℃左右易发生分解），测熔点（88~91℃），计算收率。

六、实验注意事项

（1）本次实验的主要内容为对硝基苯甲酸的酯化和硝基的还原。酯化反应中要保证系统无水，否则会使收率降低；另外，酯化反应需要加浓硫酸作为催化剂，滴加时应缓慢逐滴加入，否则会使乙醇碳化。

（2）硝基还原反应以铁粉作为还原剂，铁粉为黑色且比重较大，加入后在瓶底形成黑色粘稠物，反应过程中要提供转子足够的功率将铁粉搅拌起来，以起到较好的还原作用。另外铁粉要活化，否则还原效果不佳。

（2）在向对硝基苯甲酸乙酯粗品中加水之前理论上需要进行减压蒸馏，以除去混合物中的乙醇（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，存在的乙醇会使产量降低）。但由于加入的水量足够大，可以使醇浓度极低，而且粗品均不溶于水，那么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，可以有效精简实验操作步骤。

（3）向对硝基苯甲酸乙酯粗品中中加入碳酸钠调至碱性的目的，是使未反应的对硝基苯甲酸成盐，即可以溶于水，达到纯化产物的目的。

（4）用盐酸萃取苯佐卡因氯仿溶液三次的过程均取水层保留，因为盐酸与对氨基苯甲酸乙酯发生成盐反应而溶于水；氯仿层要进行反萃，以更多的提取其中的产物。（5）析晶的过程最常用的是使溶液缓慢冷却，缓慢降温可以使得到的晶体较大，较密实，晶型和成色均较好；如果选择骤冷，得到的晶体较小，晶型差，并且容易结块。本实验中对硝基苯甲酸乙酯的反应液是倾入到50℃的水中，再降至室温缓慢析晶，避免了晶体结块，产物状态较好。有的教材是将反应液直接倾入冰水中，析出结晶，晶体太细，难以过滤。

（6）加入固体碳酸钠时要慢慢加入，以防止大量泡沫而溢出。