苯佐卡因的合成--方案报告

苯佐卡因实验方案报告

学院化学化工与生命科学学院

专业应用化学

学生姓名吴欣欣王晓玲吴慧鹏

吴淑云朱加剑肖必旺学号10010098 10010085 10010093

10010097 10010140 10010100 指导教师李雷

完成时间2014年3月10日

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. 掌握氧化、还原和酯化反应的原理及基本操作，了解有机合成的基本过程。

3. 学习以对硝基甲苯为原料，经氧化、还原和酯化，制取对氨基苯甲酸乙酯的原理和方法。

二、实验原理

（1）苯佐卡因（Benzocaine）是对氨基苯甲酸乙酯的通用名称，可作为局部麻醉药物。主要用于手术后创伤止痛，溃疡痛，一般性痒等。以苯佐卡因为基础，人们合成了许多优良的对氨基苯甲酸酯类局部麻醉药，如现在还应用于临床的普鲁卡因等。以对硝基甲苯为原料，可以有三种不同的合成路线制苯佐卡因。分别如下：

路线1：

对硝基甲苯还原

对甲基苯胺

乙酰化

对甲基乙酰苯胺

氧化

对乙酰氨基苯甲酸酯化、水解

对氨基苯甲酸乙酯（苯佐卡因）

路线2：

对硝基甲苯氧化

对硝基苯甲酸

还原

对氨基苯甲酸

酯化

对氨基苯甲酸乙酯（苯佐卡因）路线3：

对硝基甲苯氧化

对硝基苯甲酸

酯化

对硝基苯甲酸乙酯

还原

对氨基苯甲酸乙酯（苯佐卡因）

（2）苯佐卡因的制备包含了氧化反应、还原反应和酯化反应，涵盖了大部分的合成技术，对学生学习专业设计实验课程起到了非常重要的作用。本文就苯佐卡因的众多合成路线中，选取一条比较适合实验室制备的方法进行探讨。本实验采用路线2 进行研究讨论。

其基本反应过程如下：

(a) 对硝基甲苯氧化

H 3C- C6H 4- N O 2+ N a2C r2O 7+ H 2SO 4→

H OOC- C6H 4- N O 2+ C r2 (SO 4) 3+ N a2SO 4+ H 2O

(b) 对硝基苯甲酸还原

H OOC- C6H 4- N O 2+S n+H C l→H OOC- C6H 4- N H 2H C l

H OOC- C6H 4- N H 2H C l+ N H 3·H 2O→H 4N OOC- C6H 4- N H 2

H 4N OOC- C6H 4- N H 2+CH 3COOH→H OOC- C6H 4- N H 2

(c)对氨基苯甲酸酯化

H OOC - C6H 4 - N H 2+ C2H 5OH+ H 2SO 4→H 5C2OOC - C6H 4 - N H 2H 2SO 4

H 5C2OOC - C6H 4 - N H 2H 2SO 4+N a2CO 3→H 5C2OOC- C6H 4- N H 2

根据查阅大量文献得知，第一步氧化采用N a2C r2O7+ H2SO4作氧化剂，此步工艺比成熟，第三步酯化反应及产品精制工艺也比较成熟，故本文重点放在第二步还原反应的研究中。

三、实验仪器及药品

仪器：78HW-1型恒温磁力搅拌器，回流冷凝装置，抽滤装置，油浴加热装置，重结晶装置，温度计，恒压滴液漏斗，DZF-6050真空干燥箱，FA1004N 电子天平，ZF-6三用紫外线分析仪，FTIR920型傅里叶变换红外光谱仪，点样毛细管，标准熔点毛细管，以及常见的玻璃仪器等。

药品：对硝基甲苯（AR），重铬酸钠（AR），浓硫酸（AR），5%氢氧化钠溶液，15%硫酸，50%乙醇，锡粉（AR），浓盐酸（AR），浓氨水（AR），冰乙酸（AR），无水乙醇（AR），碳酸钠固体粉末（AR），50%乙醇，活性炭等。

四、实验步骤

（一）对硝基苯甲酸的制备：

反应：

CH3

NO2

+K2SO4+4H2SO4

COOH

NO2

+Cr2(SO4)3+K2SO4+H2O

步骤：本实验采用磁力加热搅拌装置，向该装置的250mL三口烧瓶中加入3.0g（0.022mol）研碎的对硝基甲苯、9.0g（0.034mol）重铬酸钾和11mL水，磁性转子放入三颈圆底烧瓶内。三颈圆底烧瓶的中间口连接直形冷凝管, 两侧口连接150 ℃的温度计和滴液漏斗。在滴液漏斗中放15mL的浓硫酸,开启搅拌器，然后慢慢滴加入烧瓶。随着浓硫酸的加入，氧化反应随之开始，反应温度迅速上升，料液颜色逐渐变深（墨绿色）。注意要严格控制滴加浓硫酸的速度，反应温度始终保持在85℃以下（滴加时间约10~15分钟）。硫酸加完后，稍冷后，打开磁力加热搅拌器的加热开关进行加热，使反应混合物加热回流半小时。停止加热。冷却后，慢慢加入38mL冷水，然后关闭搅拌器。将混合物抽滤，压碎粗产物，用10mL水分两次洗涤，粗制的对硝基苯甲酸呈深黄色固体。将固体放入100mL 烧杯中暂存。第一次实验到此为止。

为了除去粗产物夹杂的铬盐，向烧杯中加入38mL5%氢氧化钠溶液，用加热套加热使粗制品溶解（不超过60℃）使粗产物溶解。用冰水进行充分冷却后抽滤。在玻璃棒搅拌下将滤液慢慢倒入盛有30mL 15%硫酸的另一大烧杯中，浅黄色沉淀立即析出。用试纸检验溶液是否呈酸性。呈酸性后抽滤，固体用少量水洗至中性（pH=7），抽干后放置晾干，而后称重并计算收率，测熔点，记录数据。必要时再用50%乙醇重结晶精制，可得到浅黄色小针状晶体。

产量：约2.0g 。纯对硝基苯甲酸为浅黄色单斜叶片状晶体，熔程：240.0~242.0℃。 注解：

（1）本氧化反应十分激烈。采用磁力搅拌和滴加硫酸的方法可使反应较平稳、安全。装置安装完毕后应经教师检查无误后再加料使用。

（2）滴液漏斗在使用前要检查密封性是否完好。

（3）若滴加硫酸时烧瓶内有较多白色烟雾或火花出现，则应迅速减慢或暂停滴加，必要时用冷水浴冷却烧瓶。

（4）反应温度过高，一部分对硝基苯甲酸会挥发，冷结于冷凝管内壁上。此时可适当关小冷凝水，让其熔融滴入。

（5）观察沸腾情况时，可将搅拌器暂停片刻，当看到反应物在微微起泡则可继续搅拌反应。若因故无法搅拌，也可以采用分批加硫酸、不断振荡烧瓶的方法进行实验。

（6）也可将反应混合物在玻棒搅拌下倒入水中。但由于反应物较干粘而难以倒净，反之加入水时可以充分利用搅拌器。

（7）反应式为：Cr 2(SO 4)3+6NaOH 2Cr(OH)3+3Na 2SO 4

而Cr(OH)3是两性物质，在温度较高时又会溶于碱中：

2Cr(OH)3+NaOH NaCrO 2+2H 2O 。故加热溶解时温度须在60℃以下。

（二）对硝基苯甲酸先还原。

还原反应：

COOH NH 2Sn/HCl NO 2COOH

.HCl NH 3.H 2O NH 2COONH 4CH 3COOH COOH

NH 2

步骤：在100mL 圆底烧瓶中放置2.0g(0.012mol)对硝基苯甲酸，4.5g(0.038mol)锡粉和10mL 浓盐酸，装上回流冷凝管，用磁力加热搅拌器进行加热回流，加热至还原反应发生（有气泡产生），移去热源，不断振荡烧瓶，必要时可再微热片刻以保持正常反应。约10～15分钟后，大部分锡粉均已参与反应，反应液呈透明状，稍冷，将反应液倾入烧杯中，慢慢滴加浓氨水，直至溶液对pH 纸刚好呈碱性（pH=8左右）。滤去析出的氢氧化锡沉淀，沉淀用少许水洗涤，合并滤液和洗液（若总体积超过27mL ，在水浴上加热浓缩至23~27mL ，浓缩过程中若有固体析出，应滤去）。向滤液中小心地滴加冰乙酸，至对蓝色石蕊试纸恰好呈酸性乃有白色晶体析出为止。在冷水浴中冷却，滤集产品，在空气中晾干后称重并计算收率，测熔点，记录数据。必要时再用50%乙醇重结晶精制。

产量：约1.0g 。纯对氨基苯甲酸为白色絮状晶体，于185.0~187.0℃熔融并分解。 注解：