苯佐卡因的制備

苯佐卡因的制備摘要本實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容是以對(duì)氨基甲苯為原料制備對(duì)氨基苯甲酸乙酯。最先由對(duì)氨基甲苯與乙酸進(jìn)行?；脤?duì)甲基乙酰苯胺，產(chǎn)率為96.6%，后將對(duì)甲基乙酰苯胺氧化得對(duì)乙酰氨基苯甲酸，產(chǎn)率為59.1%。后產(chǎn)物水解得對(duì)氨基苯甲酸，產(chǎn)率為11.8%。最后對(duì)氨基苯甲酸與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)，生成對(duì)氨基苯甲酸乙酯，產(chǎn)率為17.6%。最后得到產(chǎn)率為0.9%。該實(shí)驗(yàn)是綜合和設(shè)計(jì)研究型實(shí)驗(yàn)，把化合物的合成、組成分析、性質(zhì)表征、儀器的應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生掌握各種類型的合成、表征和實(shí)際應(yīng)用以及儀器的使用等綜合實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能，為以后的畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)和將來(lái)開(kāi)展科學(xué)研究工作打好基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:苯佐卡因；對(duì)甲苯胺；局部麻醉劑；合成引言對(duì)氨基苯甲酸乙酯，別名苯唑(佐)卡因。分子式:C9H11O2N。相對(duì)分子質(zhì)量為165.19。化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：熔點(diǎn)為91-92°C。①苯佐卡因(Benzocaine)為白色結(jié)晶性粉末，無(wú)臭，味微苦而麻；遇光漸變黃色；易溶于乙醇，乙醚或氯仿等，極微溶于水苯佐卡因的用途

苯佐卡因臨床上一般用于局部麻醉，其起效迅速，對(duì)粘膜沒(méi)有滲透性，毒性低。②還可用作紫外線吸收劑。主要用于防曬類和曬黑類化妝品，對(duì)光和空氣的化學(xué)性穩(wěn)定，對(duì)皮膚安全，還具有在皮膚上成膜的能力。能有效地吸收U.V.B區(qū)域280-320“m中波光線區(qū)域）的紫外線。添加量通常為4%左右。③苯佐卡因及中間體的物理和化學(xué)性質(zhì)中間體對(duì)甲基乙酰苯胺的物理和化學(xué)性質(zhì)對(duì)甲基乙酰苯胺【N-（4-methylphenyl）-Acetamide】，分子式：C9H11NO化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：分子質(zhì)量：149.19，沸點(diǎn)：307°C（升華），熔點(diǎn)：148-151°C。無(wú)色針狀結(jié)晶。閃點(diǎn)168C，相對(duì)密度1.212。微溶于水，溶于醇；醚；乙酸乙酯；冰乙酸和熱水。用途：有機(jī)合成中間體。④中間體對(duì)乙酰氨基苯甲酸的物理和化學(xué)性質(zhì)對(duì)乙酰氨基苯甲酸【4-Acetamidobenzoicacid】，分子式：C9H9NO3，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：分子量：179.180,熔點(diǎn)256.5C。白色片狀結(jié)晶，溶于乙醇，難溶于水和乙醚。⑤中間體的對(duì)氨基苯甲酸物理和化學(xué)性質(zhì)對(duì)氨基苯甲酸【p-Aminobenzoicacid】分子式：C7H7NO2分子量：137.14化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：白色單斜棱晶。熔點(diǎn)188-189°C，相對(duì)密度1.374(25/4°C)。易溶于沸水，能溶于醇、醚、乙酸乙酯和冰醋酸，微溶于水及苯，不溶于石油醚。5%溶液的pH值為3.5。它是機(jī)體細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂所必需的物質(zhì)葉酸的組成成分之一，在酵母、肝臟、麩皮，麥芽中含量甚高。用作染料和醫(yī)藥中間體。用于生產(chǎn)活性紅M-80,M-10B，活性紅紫X-2R等染料以及制取氰基苯甲酸生產(chǎn)藥物對(duì)羧基芐胺。對(duì)氨基苯甲酸可用作防曬劑，其衍生物對(duì)二甲氨基甲酸辛酯，是優(yōu)良的防曬劑，商品名稱PadimateO.⑥文獻(xiàn)方法：以對(duì)硝基甲苯為原料,經(jīng)過(guò)氧化、還原和酯化反應(yīng),最終得到苯佐卡因。其制備路線如下:1．1設(shè)計(jì)較為合理,但由于對(duì)氨基苯甲酸的化學(xué)活性比對(duì)硝基苯甲酸的活性低,酯化反應(yīng)收率低,以對(duì)硝基甲苯為原料,經(jīng)過(guò)氧化、酯化和還原反應(yīng),最終得到苯佐卡因。其制備路線如下:

COOHFenh2no2no2no2chCOOHFenh2no2no2no2ch3cooc2h5c2h5ohNa,Xr20C00C2H51．2制備路線設(shè)計(jì)合理,反應(yīng)時(shí)間適中,原料易得,收率較好,適合實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。以對(duì)硝基甲苯為原料,經(jīng)過(guò)氧化和酯化還原反應(yīng),最終得到苯佐卡因。其制備路線如下:ch3 COOH C00C2H51.3中對(duì)硝基苯甲酸采用一步制備法制備苯佐卡因，雖然此法工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)周期短，金屬錫價(jià)格適宜，產(chǎn)品純度高，但是不利于學(xué)生對(duì)多種合成技術(shù)的掌握，且該方法還需要通入干燥的氯化氫氣體,實(shí)驗(yàn)室難以滿足多組試驗(yàn)臺(tái)對(duì)氯化氫氣體的需要，故不選用此制備路線。1.4以對(duì)氨基甲苯為原料，經(jīng)過(guò)?；?、氧化、水解和酯化反應(yīng)，最終得到苯佐卡因。其制備路線如下：COOHnh2NH2nh250HCH3ch3cooc2hCOOHnh2NH2nh250HCH3ch3cooc2h5Ac2°nhcoch3Na2Cr20COOHNHCOCH3HCI是以對(duì)氨基苯甲酸為原料進(jìn)行的,先進(jìn)行酰化反應(yīng)對(duì)氨基進(jìn)行保護(hù),再進(jìn)行氧化、水解和酯化反應(yīng),該反應(yīng)路線步驟多,反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng),但原料易得，操作方便，適合于實(shí)驗(yàn)室小量制備。材料與方法試劑：對(duì)氨基甲苯，乙醇，鋅粉，七水硫酸鎂，高錳酸鉀，鹽酸，氨水，冰醋酸，硫酸，碳酸鈉，乙酸乙酯儀器：刺形分餾柱，直形冷凝管，圓形冷凝管，接收管（具小嘴），圓底燒瓶，石棉網(wǎng)，抽濾瓶，布氏漏斗，燒杯，溫度計(jì)，玻璃棒，鐵架臺(tái)，膠頭滴管，紅外燈鐵鍋，分液漏斗，玻璃漏斗，量筒，循環(huán)水式真空泵，紅外光譜儀（美國(guó)尼力高/NEXUS470），數(shù)字熔點(diǎn)儀（上海精密科學(xué)儀器有限公司/WRS-LB），電爐（浙江嘉興鳳橋電熱器廠/FD-2），托盤天平（上海光正醫(yī)療儀器有限公司/JYF1）裝置圖：lUtil圖1蒸餾圖2lUtil圖1蒸餾圖2抽濾圖3回流圖4圖3回流圖4蒸餾一、對(duì)硝基苯甲酸的生成在250mL三頸瓶中，加入重鉻酸鈉（含兩個(gè)結(jié)晶水）23.6g,水50mL,開(kāi)動(dòng)攪拌，待重鉻酸鈉溶解后，加入對(duì)硝基甲苯8g,用滴液漏斗滴加32mL濃硫酸。滴加完畢，直火加熱，保持反應(yīng)液微沸60~90min。冷卻后，將反應(yīng)液傾入80mL冷水中，抽濾。殘?jiān)?5mL水分3次洗滌。將濾渣轉(zhuǎn)移到燒杯中，加入5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）硫酸35mL，在沸水浴上加熱10min，并不時(shí)攪拌，冷卻后抽濾，濾渣溶于溫?zé)岬?%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）氫氧化鈉溶液70mL中，在50°C左右抽濾，濾液加入活性碳0.5g脫色（5~10min），趁熱抽濾。冷卻，在充分?jǐn)嚢柘?，將濾液慢慢倒入15%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）硫酸50mL中，抽濾，洗滌，干燥得對(duì)硝基苯甲酸。二、制取對(duì)氨基苯甲酸7.6g對(duì)乙酰氨基苯甲酸與60.8mlHCl混合倒入250ml圓底燒瓶中，回流（裝置見(jiàn)圖3），直至反應(yīng)物溶解。加入38ml水。在溶液中滴加NH3-H2O直至pH~5。再加冰醋酸直至pH~6?7。將溶液置于冰水中冷卻結(jié)晶，抽濾（裝置見(jiàn)圖2）,得到對(duì)氨基苯甲酸。用紅外燈干燥抽濾得到的固體，測(cè)熔點(diǎn)。三、制取對(duì)氨基苯甲酸乙酯將0.85g對(duì)氨基苯甲酸加入到11.5ml乙醇中，攪拌溶解，再冰水浴冷卻至有沉淀。加入0.9mlH2SO4，再進(jìn)行回流（裝置見(jiàn)圖3,其中圓底燒瓶用水浴加熱）至溫度下降。于溶液中加入10%碳酸鈉至pH~9。將溶液加入分液漏斗中，在加入適量的乙酸乙酯。保留上層，下層放出。將下層轉(zhuǎn)移至分液漏斗中在加入適量乙酸乙酯，萃取得上層。將兩次得到的上層混合蒸餾（裝置見(jiàn)圖4）至溫度下降。邊往溶液中加入15ml水邊冷水浴冷卻。過(guò)濾對(duì)氨基苯甲酸乙酯，烘干，稱重。

表一：實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)記錄與整理階段1234產(chǎn)物對(duì)甲基乙酰苯胺對(duì)乙酰氨基苯甲酸對(duì)氨基苯甲酸對(duì)氨基苯甲酸乙酯化學(xué)結(jié)構(gòu)式o0戈eH□尹5NH2理論產(chǎn)量（g）14.95實(shí)際產(chǎn)量（g）0.15產(chǎn)率（%）96.659.111.817.6熔點(diǎn)（°C）149.0?151.4186.8?87.2?87.4——熔點(diǎn)（C）文獻(xiàn)值148.0?151.0188-189187?18891?92一般的實(shí)驗(yàn)操作中產(chǎn)生的對(duì)產(chǎn)率的影響是所有的實(shí)驗(yàn)都不可避免的，如器材中的殘留。因此接下去就只敘述除實(shí)驗(yàn)操作外的影響。對(duì)甲基乙酰苯胺產(chǎn)率=m（實(shí)際產(chǎn)量）/m（理論產(chǎn)量）*100%=14.4/14.9*100%~96.6%對(duì)甲基乙酰苯胺的產(chǎn)量與理論產(chǎn)量有一定的差距，分析損失的得率，其可能的原因是在合成對(duì)甲基乙酰苯胺的過(guò)程中反應(yīng)不完全。對(duì)乙酰氨基苯甲酸產(chǎn)率=m（實(shí)際產(chǎn)量）/m（理論產(chǎn)量）*100%=7.8/13.2*100%?59.1%對(duì)乙酰氨基苯甲酸的產(chǎn)量過(guò)低的原因可能是上一階段的產(chǎn)物純度不足，或者是因?yàn)楦咤i酸鉀的用量過(guò)多使后續(xù)操作對(duì)對(duì)乙酰氨基苯甲酸的產(chǎn)率與質(zhì)量都產(chǎn)生了影響。其中，鹽酸酸化不足或過(guò)度酸化也有可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。對(duì)氨基苯甲酸產(chǎn)率=m（實(shí)際產(chǎn)量）/m（理論產(chǎn)量）*100%=0.9/7.6*100%~11.8%制備對(duì)氨基苯甲酸時(shí)滴加NH3?出0和加冰醋酸時(shí)的用量對(duì)產(chǎn)率的影響很大。NH4Ac與NH?H20形成了緩沖體系，很難將酸度回調(diào)到晶體析出的最佳酸堿度。若堿加的過(guò)多了，晶體就較難析出了，產(chǎn)率就受到了影響。對(duì)氨基苯甲酸乙酯產(chǎn)率=m（實(shí)際產(chǎn)量）/m（理論產(chǎn)量）*100%=0.15/0.85*100%~17.6%前一階段產(chǎn)物的純度對(duì)這一階段的產(chǎn)物有著影響，這是一定的。萃取的完整度也有一定的影響。蒸餾時(shí)若反應(yīng)不完全則也會(huì)對(duì)產(chǎn)率產(chǎn)生影響。因?yàn)樵摲磻?yīng)是一比一反應(yīng)，所以最終產(chǎn)率勺（實(shí)際產(chǎn)量）/m（理論產(chǎn)量）*100%=0.15/16?5*100%=0.9%紅外光譜圖分析接下去是對(duì)氨基苯甲酸乙酯的紅外光譜圖分析（附：對(duì)氨基苯甲酸乙酯紅外光譜圖）。由紅外光譜圖分析得，在3423.62與3344.59分別由一個(gè)峰，而且是強(qiáng)峰，因此產(chǎn)物中應(yīng)有氨基。在3000到3100波數(shù)范圍內(nèi)有兩個(gè)較弱的峰，可見(jiàn)應(yīng)有苯環(huán)。而在1700波數(shù)附近，在1685.22處有一個(gè)強(qiáng)峰，顯示應(yīng)有羰基。在1281.20處有一個(gè)強(qiáng)峰，則產(chǎn)物中應(yīng)有碳氧單鍵存在。1474.78處有一個(gè)弱峰，則產(chǎn)物中有乙基存在。綜上所述，該產(chǎn)物是對(duì)氨基苯甲酸乙酯?？偨Y(jié)與展望該實(shí)驗(yàn)主要分為四個(gè)階段。第一階段的目的是保護(hù)氨基，方便下一階段氧化實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。產(chǎn)物檢驗(yàn)環(huán)節(jié)中將產(chǎn)物溶解時(shí)需要加熱，且速度要快。因?yàn)橐掖家讚]發(fā)。而過(guò)濾時(shí)用小棉花團(tuán)而不用濾紙是為了減少損失。第二階段在水浴加熱時(shí)要注意控制溫度。在進(jìn)行點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意，若點(diǎn)滴周圍有紫色圈（證明溶液中仍有高錳酸鉀），則應(yīng)在溶液中滴加乙醇直到有色圈消失，較好的是一開(kāi)始就少加一些高錳酸鉀，而我一開(kāi)始高錳酸鉀加入的有點(diǎn)多了，以至于點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)是紫色圈過(guò)濃，后來(lái)只有加入乙醇將多余的高錳酸鉀反應(yīng)完。此步反應(yīng)中高錳酸鉀的用量甚為關(guān)鍵，過(guò)少，反應(yīng)不完全;過(guò)多，后處理繁瑣，都將影響產(chǎn)品的產(chǎn)率和質(zhì)量。有關(guān)資料顯示，投料比為n(KMnO4):n(CH3C6H4NHC0CH3)=2.1：1時(shí)，對(duì)乙酰氨基苯甲酸的產(chǎn)率最高。因此此步高錳酸鉀的用量應(yīng)根據(jù)上步產(chǎn)品的量，具體計(jì)算得到，而不能一概加入。。在沒(méi)配制高錳酸鉀溶液之前先將高錳酸鉀研磨成粉末狀，將其溶解在沸水中，并置于熱水浴中，這樣既可以使KMnO4溶解充分，避免沖料，還可縮短反應(yīng)的時(shí)間。接下來(lái)一步趁熱過(guò)濾時(shí)應(yīng)使用雙層濾紙，以前實(shí)驗(yàn)時(shí)只用一層濾紙，濾紙很容易破裂。第三階段中應(yīng)注意對(duì)乙酰氨基苯甲酸與鹽酸的混合比例為1：8而與水的使用比為1：5，我們實(shí)驗(yàn)時(shí)是根據(jù)各自產(chǎn)物的量而調(diào)節(jié)鹽酸與水的用量的。第四階段一開(kāi)始溶解時(shí)，溶大部分即可，因?yàn)榈谌A段產(chǎn)物可能混有雜質(zhì)。還應(yīng)注意分液漏斗的使用規(guī)范。加入濃硫酸時(shí)產(chǎn)生的沉淀應(yīng)是對(duì)氨基苯甲酸硫酸氫鹽。該實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)?；⒀趸?、水解和氧化得最終產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有蒸餾、回流、過(guò)濾、點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)、水浴加熱、萃取分液、抽濾等操作，有效地鍛煉了我的實(shí)驗(yàn)操作能力和儀器的使用能力等，為以后的畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)和將來(lái)開(kāi)展科學(xué)研究工作打好基礎(chǔ)。本綜合實(shí)驗(yàn)多步驟合成苯佐卡因，得出了一些結(jié)論:?對(duì)乙酰氨基苯甲酸的合成，高錳酸鉀的用量應(yīng)根據(jù)上步產(chǎn)品的量，具體計(jì)算得出，而不能一概加入。?對(duì)氨基苯甲酸的合成，后處理時(shí)調(diào)酸堿性是此步反應(yīng)的關(guān)鍵步驟。終點(diǎn)pH值為6.5時(shí)，對(duì)應(yīng)產(chǎn)率最高，結(jié)晶也最易析出;改用精密pH試紙來(lái)判斷，便于操作;若調(diào)到pH值為6.5時(shí)，晶體沒(méi)能立即析出，應(yīng)用冰浴驟冷或摩擦杯壁或放入晶種引發(fā)結(jié)晶，切忌再反復(fù)地調(diào)其酸堿性.?酯化反應(yīng)時(shí)濃硫酸的用量應(yīng)根據(jù)上步產(chǎn)品的量，具體計(jì)算得出，而不能一概加入。?制備對(duì)氨基苯甲酸時(shí)氨水不能過(guò)量。通過(guò)本課題的研究，我發(fā)現(xiàn)了自己還存在許多問(wèn)題。首先是基本操作還是不夠熟練。對(duì)于如何搭建裝置還不熟練，不知道什么時(shí)候該加沸石，不清楚什么時(shí)候該用水浴加熱，什么時(shí)候又不該用。諸多的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，反映了我自身許多的問(wèn)題，我不敢保證能立即全部將這些問(wèn)題都改正過(guò)來(lái)，但我能保證從點(diǎn)滴做起，從細(xì)節(jié)做起。在以后的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步的熟練自己的基本操作，實(shí)驗(yàn)前盡量作好充分的準(zhǔn)備，做好充分的預(yù)習(xí)。有不懂的問(wèn)題適時(shí)的問(wèn)老師，但不完全依靠老師。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，記錄并解決問(wèn)題。以求自己在以后實(shí)驗(yàn)中，技能更加熟練，分析能力有所提高。參考文獻(xiàn)李華昌、符斌，實(shí)用化學(xué)手冊(cè)[M],化學(xué)