苯佐卡因的合成实验设计报告

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1、实验设计报告实验名称： 苯佐卡因的合成学号： 姓名： 专业：化学2014年5月 旦日一、实验目标产物的名称及理化性质苯佐卡因，又名对氨基苯甲酸乙酯，一种白色针状晶体，分子量为153,熔 点为92C ；无臭，味微苦，随后有麻痹感；遇光色渐变黄。易溶于醇、醚、氯 仿。能溶于杏仁油、橄榄油、稀酸。很难溶于水。二、实验研究背景和现状合成苯佐卡因的主要工艺路线有以下3条：1. 甲苯硝化制得对硝基甲苯，然后再将对硝基甲苯中的甲基氧化制得对硝基苯甲酸，再用还原剂将对硝基甲苯中的硝基还原，得对氨基苯甲酸，最后 将对氨基苯甲酸酯化以制得对氨基苯甲酸乙酯。其基本反应过程如下：Q)甲苯硝牝芬0訝浓)HQ C田針HN

2、(h 岸 启亡出* N01对硝基甲茉氧化HiCNOi+ NHHOOC- GH 护 NO:+ Cn(S(；4)?+ 种H 幻3对硝基苯甲酸还原HOQC-NOiHOOC- C 出 $ NH 曲C!CH 00HHOOC- CJ/存 NHiHOOS (?岀4 NHi(d)对氯基棊甲酸酯化 HOOC- 岀仙乡誉為 0C- C岀,N a0HiCOC- NHi2. 甲苯硝化制对硝基甲苯，再将对硝基甲苯还原为对氨基甲苯，然后用醋酸酐和对氨基甲苯作用制得对甲基乙酰苯胺，再用高锰酸钾将对甲基乙酰苯 胺氧化制得对乙酰胺基苯甲酸，最后用无水乙醇和对乙酰氨基苯甲酸发生酯 化反应制得对氨基苯甲酸乙酯。）甲苯硝化（同）FM

3、 H C1（力）对硝甚甲苯还原HQ CJ/4- NO:HiC- C洞4 MR 2）对氨慕甲叢旣化H 応+ CsH i* N H 广（CH iCO B f H jC- CJ/ *+ X H COCH 卄 CH iCOOH3）对甲甚乙st茉胺氧化甘a C岀卜N H COCH H K妞心宀HHOOC-NHCOCHKOH+H 2O）对乙酰胺基苯甲酸酯化H2SO-HOOC* ChH i- NH COCH 1+ CH ?CH 3H OC- C点 $ 曲 H 2+ CH zCOOH 亠 H 3. 甲苯硝化制对硝基甲苯，对硝基甲苯氧化制对硝基苯甲酸，再将对硝基苯甲酸酯化生成对硝基苯甲酸乙酯，然后将对硝基苯甲酸

4、乙酯中的硝基还原 成对氨基苯甲酸乙酯。甲苯硝化（同于路线（0）对硝基甲苯氧化（同于路线（一）3对硝基苯甲酸豔化 HOOC- an 4- NO1- C1HVH EC出卜N6仗）对硝基苯甲酸乙酯还原参考文献：moc- GJ7 厂 NO15COOC- CJ/4- NH1IL-jrj刘太泽.苯佐卡因合成工艺的改进.J 化工中间体.2009,09（34）马俊林.苯佐卡因合成的研究.J 十堰职业技术学院学报.2001,06三、文献方法的分析比较和选择以上3条工艺路线都是比较合理可行的合成苯佐卡因的工艺路线。路线一 和路线三的第一步和第二步相同，区别仅在于路线一是先还原后酯化，而路线三 则是先酯化后还原。在

5、路线一中用锡粉还原对硝基苯甲酸时反应速度较快（约 0.5h），反应液透明澄清。在碱性条件下析出的氢氧化锡沉淀易于除去。路线三 在用铁屑还原对硝基苯甲酸乙酯时，需先回流煮沸，使铁屑活化，而后方可加入 对硝基苯甲酸乙酯，并且要加入一定量的乙醇以保护酯基，而且反应时间很长， 约需要1.52 h，反应产物呈深黑棕色，生成的Fe3O4残渣中可能夹杂有产品，会 使目的产物苯佐卡因的收率下降。路线一最后将对氨基苯甲酸和乙醇进行酯化反 应，方法简便，反应速度较快，且反应液为透明溶液。路线三的第3步在用对硝 基苯甲酸制对硝基苯甲酸乙酯时，对硝基苯甲酸的转化率较低，反应速度较慢。所以路线一较路线三为优。路线二较之

6、路线一和三， 流程较长, 需要五步方可得到产品, 相应的反应时 间比路线一、三大为增长, 约需要 1215h , 而后者仅需要 89h , 并且路线二在 反应过程中副反应较多, 给各步产物的精制提纯带来了较大困难, 还使得目的产 物的收率下降 。综合以上分析, 路线一具有流程较短 , 反应易于进行, 转化率高, 选择性好, 反应时间短, 且目的产物收率较高等优点。四、选用方法所需的试剂和仪器本次实验选用路线一。试剂：对硝基苯甲酸、锡粉、浓硫酸、浓氨水20ml、无水乙醇、冰醋酸、碳 酸钠(固体)、浓硫酸、10%碳酸钠溶液。器材：圆底烧瓶(100ml,19x1)、球形冷凝管Q00ml,19x2)、

7、烧杯(250ml)、 布氏漏斗(60mm)、吸滤瓶(250ml)、培养、循环水利用真空泵。五、实验步骤1. 还原反应称取4g (0.02mol)对硝基苯甲酸、9g (0.08mol)、锡粉加入到100mL圆底 烧瓶中，装上回流冷凝管，从冷凝管上口分批加入20mL (0.25mol)浓硫酸，边 加边振荡反应瓶，反应立即开始(如有必要可用小火加热至反应发生)。必要时 可用微热片刻以保持反应正常进行，反应液中锡粉逐渐减少，当反应接近终点时 (约2030min)、反应液呈透明状。稍冷，将反应液倾倒入250mL烧杯中，用少 量水洗涤留存的锡块固体。反应液冷至室温，慢慢地滴加浓氨水，边滴加边搅拌， 合并滤

8、液和洗液。注意总体积不要超过55Ml，若体积超过55mL，可在水浴上浓 缩。向滤液中小心地滴加冰醋酸，有白色晶体析出，再滴加少量冰醋酸，有更多 的固体析出。用蓝石蕊试纸检验呈酸性为止。在冷水浴中冷却，过滤得白色固体， 晾干后称重，产量约2g。2. 酯化反应将制得的2g (0.015mol)对氨基苯甲酸，放入100mL圆底烧瓶中，加入20mL (0.34mol)无水乙醇和2.5mL(0.045mol)浓硫酸(乙醇和浓硫酸的用量可根据每 人得到的对氨基苯甲酸的多少而作相应调整）。将混合物充分摇匀，投入沸石， 水浴上加热回流lh,反应液呈无色透明状。趁热将反应液倒入盛有85mL水的 250mL烧杯中

9、。溶液稍冷后，慢慢加入碳酸钠固体粉末，边加边搅拌，使碳酸 钠粉末充分溶解，当液面有少许白色沉淀出现时，慢慢加入10%碳酸钠溶液，将 溶液pH调至呈中性，过滤得固体产品。用少量水洗涤固体，抽干，晾干后称重。 产量12g。六、实验中需要注意的方面1. 还原反应中加料次序不要颠倒，加热时用小火。2. 还原反应中，浓硫酸的量切不可过量，否则浓氨水用量将增加，最后导致溶 液体积过大，造成产品损失。3. 如果溶液体积过大，则需要浓缩。浓缩时，氨基可能发生氧化而导入有色杂 质。4. 对氨基苯甲酸是两性物质，碱化或酸化时都要小心控制酸、碱用量。特别是 在滴加冰醋酸时，须小心慢慢滴加。避免过量或形成内盐。5.

10、酯化反应中，仪器需干燥。6. 浓硫酸的用量较多，一是催化剂，二是脱水剂。加浓硫酸时要慢慢滴加并不 断振荡，以免加热引起碳化。7. 酯化反应结束时，反应液要趁热倒出，冷却后可能有苯佐卡因硫酸盐析出。8. 碳酸钠的用量要适宜，太少产品不析出，太多则可能使酯水解。七、实验结果表征的文献值及标准谱图2 000 1 000图I产品虹外R谱图ic JR Abn Frequeijcies ir Ortiiiiic FujictiaiifiJ Crnii|iFunc tioiicfcJ CvroiipType ofChara cteristicATiiirptions)IntensityAlcoholO-H(

11、fitrytch, H-bonded)32UG-360Ostrong, broado-Ti(stretcK firee)350G-3700strong, sharpc-o(stretchy1050-1150strongAlkaneC-H日 hvush2S50-3000strongC Hbending1350-1480variableAlkeneY-Htstreich3010-3100medium=C-Hbending675-1 000strongc=cHit色tth1620-1630vurihlcAlkyl HtilideC-Fstretch1000-1400strongC-Clstretch

12、600-8TOstrongC-Brstretch500-600strongC-Tstretcli500siringAlkyneC-Hs-tretcliMMstr-0ng?RhaqMrietcli2100-2264)vatiable, not jTrcscnt in &yimmetrical alkynesAmineN-Hstnetclilncdiumprimary aiininjcs have two banck; secondaiy have one bantL, often very weak)GNMrietcliLOS-0-L364)indiiui.1- wr&akN-Rbcridjii

13、L飙mediumArnmaticc-ns-tnetcli3(JD0-31X)mediumc=cstretcliL4(M-L60Olncdium-K-eak, multiple bands.Analyst ifr of C-H out-0-f-pla.n-e bending can oftensubMituti cm jratteEwCdirbhnvluDetailed Tirfbimiaticm dn CarbjyHyl JRc=ostretclii67fl-LK20strong(conjkigation mo-ves absorpti oiusin lower wave nuinbets)EtherC-OMretcliL 0(H)-L3 00 0070-LI.50)strongNitrileCNstretcli22lfl-?260mediumNitroN-OstretcliL5I5-L564) & 1345-1385strong, tw口 bands八、教师评语教师签名：