寧波理工學院基礎化學綜合實驗報告題 目 苯佐卡因的合成及表征 姓 名 姚智超 學 號 3150512019 分 院 生物與化學工程分院 專業班級 生工 151 班 指導教師 周先波 完成日期 2016 年 6 月 6 日摘要浙江大學寧波理工學院基礎化學綜合實驗論文1苯佐卡因是一種局部麻醉劑，目前的合成方法主要有：（一） 2NH3C3COH34KMn3NCHl2NO3CH4S2N23OCH（二）COOH2NO 2NHCOOH2NH4FeSO3 2NH .H O2 5C H OHHCl2 5COOC H（三） 2NH25CO25C NO232NOFe4l（四） 3CH2NO4KMnCH2N54Snl23C2NO/Pt59%23CO2NH等多種方法,存在產率與產量較低的問題和缺點。本實驗選擇是以對甲苯胺為起始原料，首先通過酰化制備對甲基乙酰苯胺，然后用高錳酸鉀氧化制備對乙酰氨基苯甲酸，再將對乙酰氨基苯甲酸和18%的鹽酸酸性水解下反應得到對氨基苯甲酸，再將得到的對氨基苯甲酸經乙醇酯化得到苯佐卡因。關鍵詞: 苯佐卡因、氨基苯甲酸甲酯、局部麻醉劑。浙江大學寧波理工學院基礎化學綜合實驗論文21 引言1.1 苯佐卡因簡介苯佐卡因是一種局部麻醉劑，用于麻醉局部施用，作用于皮膚、黏膜的神經組織，阻斷神經沖動的傳導，隨后有麻痹感，使各種感覺暫時喪失，麻痹感覺神經末梢而產生止痛、止癢作用。苯佐卡因作用的特點是起效迅速，約 30 秒鐘左右即可產生止痛作用，且對粘膜無滲透性，毒性低，不會影響心血管系統和神經系統。因而其市場需求量極大，我們需探索起簡潔高效的制備方法。苯佐卡因（對氨基苯甲酸乙酯）結構式：1.2 合成路線設計1.3 苯佐卡因及中間體的物理和化學性質1.3.1 苯佐卡因的物理和化學性質：無色斜方形晶體，無色無嗅無味。分子量 165.19。熔點 88-90。易溶于醇、醚、氯仿。能溶于杏仁油、橄欖油、稀酸。難溶于水。可燃。1.3.2 中間體對甲基乙酰苯胺的物理和化學性質：無 色 針 狀 結 晶 。 熔 點153 ， 沸 點 307 （ 升 華 ） ， 閃 點 168 ， 相 對 密 1.212。 微 溶 于 水 ， 溶于 醇 ； 醚 ； 乙 酸 乙 酯 ； 冰 乙 酸 和 熱 水1.3.3 中間體對乙酰氨基苯甲酸的物理和化學性質：分子量：179.180，熔點 256.5。白色片狀結晶，溶于乙醇，難溶于水和乙醚。1.3.4 中間體的對氨基苯甲酸物理和化學性質：白色粉末，熔點 188，分子量 137.14。稍 溶 于 冷 水 ， 易 溶 于 沸 水 、 乙 醇 和 乙 醚 ，可燃。2 實驗材料及方法浙江大學寧波理工學院基礎化學綜合實驗論文32.1 實驗藥品及儀器2.1.1 實驗藥品實驗主要涉及到的原料數據列表藥品名稱 規格 生產單位對甲苯胺 化學純 上海金山亭新化工試劑廠鹽酸、冰醋酸 化學純 中國杭州化學試劑有限公司無水乙醇、氨水 分析純 杭州長征化學試劑有限公司無水硫酸鎂、氯化鈉 分析純 上海試四赫維化工有限公司乙酸乙酯 分析純 上海化學試劑采購供應五聯化工廠濃硫酸 分析純 杭州巨化試劑有限公司亞硝酸鈉 AR 分析純 上海振欣試劑廠氯化鈣 分析純 浙江省建德市蓮花化工有限公司氫氧化鈉 分析純 浙江中星化工試劑有限公司高錳酸鉀 分析純 宜信市第二化學試劑廠鋅粉、草酸 分析純 上海金山區興塔美興化工廠2.1.2 實驗儀器及規格實驗主要儀器設備數據列表儀器名稱 生產單位紅外吸收光譜儀 循環水式多用真空泵(SHB-) 鄭州長城科工貿有限公司電爐 浙江嘉興鳳橋電熱器廠/FD-2浙江大學寧波理工學院基礎化學綜合實驗論文4電子精密天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司WRS-1B 數字熔點儀 上海精密儀器有限公司磁力攪拌器 CL-2 鞏義市科瑞儀器有限公司紅外燈 MT-810 深圳市健之家實業發展有限公司廣泛 PH 試紙 上海三愛思試劑有限公司2.2 實驗裝置圖： 抽濾裝置：圖： 圖：2.2 合成方法2.2.1 對甲基乙酰苯胺的合成實驗原理: 芳胺的酰化可以將氨基保護起來，并且乙酰基的空間效應使芳胺成為對位取代。浙江大學寧波理工學院基礎化學綜合實驗論文5反應式： 實驗步驟：在 100mL 圓底燒瓶中，加入 10.7g 對甲苯胺（0.1mol）后，緩慢加入14.4mL 冰醋酸 (0.25mol)及少許鋅粉（約 0.1g）防止對甲苯胺氧化，混合均勻后加入沸石，搭建蒸餾裝置。如圖。將圓底燒瓶在石棉網上用小火加熱，使對甲苯胺溶解，溶液成褐黃色。然后逐漸升高溫度達到 100左右，維持溫度在 100-110反應約 1.5 小時，蒸出大部分水和剩余的乙酸，在溫度出上下現波動時，表示反應結束。將反應液趁熱倒入盛有 200ml 冷水的燒杯中，會有白色固體析出，稍加攪拌冷卻，抽濾，用少量冷水洗滌晶體數次得到粗產品 8.2g。取 3g 粗產品重結晶，得白色固體，在紅外燈下干燥，測量得熔點：148.6148.8。重結晶方法： 用體積比為 7:3（10.5:4.5）的乙醇水溶液溶解粗產品，加入活性炭（原溶液的 1%-2%） ； 趁熱過濾，除去鋅粉，活性炭等雜質； 冷卻結晶，抽濾；2.2.2 對乙酰氨基苯甲酸的合成實驗原理：芳胺的酰化可作為氨基的保護基-乙酰基衍生物，降低芳胺對氧化降解的敏感性。用高錳酸鉀進行化學氧化。反應式：在 500mL 燒杯中，加入對甲基乙酰苯胺 7.5g（0.05mol） ，七水硫酸鎂20.0g（0.08mol）和 350mL 的水，將混合物在不斷攪拌下水浴加熱到約 85，加熱 45min。混合物變成深棕色，用玻璃棒蘸取一滴反應混合物點到濾紙上做紫色環實驗。 （若有高錳酸鹽存在，則在二氧化錳點的周圍出現紫色的環，可加少量固體亞硫酸氫鈉直至點滴試驗呈負性為止。 ）趁熱用兩層濾紙抽濾除去二氧化錳沉淀。浙江大學寧波理工學院基礎化學綜合實驗論文6取無色濾液，冷卻，加 20%硫酸酸化至溶液 PH=2-3，生成白色固體，抽濾，壓干，烘箱干燥，得到產物 2.7g。2.2.3 對氨基苯甲酸的合成實驗原理:芳胺的酰化可作為氨基的保護基-乙酰基衍生物，降低芳胺對氧化降解的敏感性。乙酰基衍生物可水解成芳胺。反應式： 在 100mL 圓底燒瓶中加入 2.7g 對乙酰氨基苯甲酸，21.6ml 18%的鹽酸（以每克產物用 8mL18%的鹽酸來計算鹽酸的量） ，加入沸石，進行水解，小火回流30min。如圖。待反應物冷卻后，加入 50mL 冷水，然后逐滴滴入 10%氨水中和至溶液PH=3-4，一邊滴入一邊充分攪拌。充分搖勻后置于冰浴中驟冷以引發結晶。待晶體完全析出后抽濾收集產物，用烘箱烘干得產物 1.27g。2.2.4 對氨基苯甲酸乙酯的合成實驗原理：酯化反應式：在 50mL 圓底燒瓶中，加入對氨基苯甲酸 1.27g，17.78mL95%乙醇(每 1.0g對氨基苯甲酸加 14ml 無水乙醇 )，旋搖燒瓶使大部分固體溶解。將燒瓶置于冰浴中冷卻，加入 1.8ml 濃硫酸，立即產生大量沉淀，將反應混合物在水浴上回流 1 小時。當沉淀都溶解后，將反應混合物轉入燒杯中，冷卻后分批加入 10%碳酸鈉溶液中和，直至加入碳酸鈉溶液后無明顯氣體釋放，檢查溶液 PH 值，再加逐滴加入少量碳酸鈉溶液至 PH=9，在中和過程中產生少量白色沉淀。浙江大學寧波理工學院基礎化學綜合實驗論文7將溶液傾析到分液漏斗中，并用少量乙酸乙酯洗滌固體后并入分液漏斗。向分液漏斗中加入 20mL 乙酸乙酯萃取三次，合并乙酸乙酯層。搭建蒸餾裝置如圖，在水浴上蒸去乙酸乙酯和大部分乙醇，至殘余油狀物約 4mL 為止。將殘余油狀物用 50%的乙醇重結晶，再置于冰水浴中冷卻，結晶析出后，抽濾，紅外燈烘干，產量約為 0.23g，熔點為 86.0-86.0。2.2.5 測紅外光譜3 實驗結果與討論3.1 實 驗 結 果 數 據 記 錄 與 整 理產物 對甲基乙酰苯胺對乙酰氨基苯甲酸對氨基苯甲酸 對氨基苯甲酸乙酯化學結構式CO2H5NH2理論產量（g）14.9 9.0 3.0 1.2實際產量(g) 8.2 2.7 1.27 0.23產率(%) 55.03 30.0 42.33 19.17熔點() 148.6-148.8 249.5-249.7186.5-186.7 86.0-86.0熔點() 文獻值148.0151.0 188-189 187188 91923.2 對甲基乙酰苯胺合成結果與分析3.2.1 對甲基乙酰苯胺的合成產量分析 對甲基乙酰苯胺的產量與理論產量有一定的差距，其可能的原因是在合成對甲基乙酰苯胺的過程中未對產物進行徹底的烘干或有雜質。3.2.2 對甲基乙酰苯胺的熔點測定及分析熔點為 148.6-148.8，與文獻值相同。3.2 對乙酰氨基苯甲酸合成結果與分析對乙酰氨基苯甲酸的產率為 30.0%。對乙酰氨基苯甲酸的產量與理論產量有浙江大學寧波理工學院基礎化學綜合實驗論文8一定差距，其可能原因是抽濾后部分產物殘留在二氧化錳沉淀上.3.3 對氨基苯甲酸的合成結果與分析對氨基苯甲酸的產率為 42.33%。對氨基苯甲酸的產量與理論產量有一定差距，其可能原因是未冷卻結晶完全，部分產物仍然在溶液當中。3.4 對氨基苯甲酸乙酯的合成結果與分析3.4.1 對氨基苯甲酸乙酯的合成產量分析對氨基苯甲酸乙酯的產率為 19.17%。對氨基苯甲酸乙酯的產量與理論產量有一定差距，其可能原因是 1、沉淀過程中，部分產物仍然在溶液當中；2、蒸餾后殘余油狀物較少，轉移時部分殘留在圓底燒瓶壁上。3、重結晶中，部分損失。3.4.2 對氨基苯甲酸乙酯的紅外光譜分析3423.45，3344.45，3223.75 為 NH2的吸收峰；2984.52，2899.70 為苯環中 CH 的峰值；1685.30 為 C=O 的峰值；1170，1281.23 為 C-O 的峰值；1474.78 為乙基的峰值；因此，通過上述，可以得知產物為對氨基苯甲酸乙酯（對氨基苯甲酸乙酯的紅外光譜圖見附件） 。4 實驗總結與展望本綜合實驗讓我們從查找自主的查找文獻資料開始，到設計實驗，操作實驗，完成報告，要求我們在初步完成實驗研究方法的基礎訓練，掌握綜合化學實驗的技能，以增強分析，解決實際問題的能力，在實驗期間取得了一些小成果：(1) 了解的基團的保護；(2) 熟練掌握了液體化合物的分離和提純；(3) 提高了自己的操作技巧。當然在實驗過程中也碰到了許多的困難：(1) 提純問題；(2) 重結晶問題；浙江大學寧波理工學院基礎化學綜合實驗論文9(3) 還原劑的選擇問題。通過本次實驗課題的研究， 在提高自己的同時，對自己的專業有了進一步的認識。同時也學習了如何選擇多步有機合成實驗路線。并增強了在實驗中如何解決和分析實際操作中遇到的問題，培養了獨立思考能力。也通過本課題的研究，我知道實際操作可以讓我們更好的掌握了相關的理論知識，理論與實際的結合，可使我們掌握各類型的合成，表征和實際應用以及儀器的使用等綜合實驗知識和技能，為今后的畢業論文的設計和將來開展科學研究工作打好基礎。參考文獻1 宗漢興等，基礎化學實驗M，浙江大學出版社，20072 高鴻賓