对氨基苯甲酸乙酯合成及表征实验报告.docx

1、对氨基苯甲酸乙酯（苯佐卡因）的制备一，实验目的：1，了解多步反应合成思路，2，进一步了解氨基的保护、苯甲基的氧化和酯化反应。二，实验原理：对氨基苯甲酸乙酯又叫苯佐卡因，是一种无色，无味，无臭的晶体，分子量：153,熔点：88-90 摄氏度主要用途2：用于医药麻醉、塑料和涂料等生产中。苯佐卡因是重要的医药中间体，可以作为很多药物的前体原料，如：奥索仿、奥索卡因、普鲁卡因等，为局部麻醉药，外用为撒布剂，用于创面、溃疡面及痔疮的镇痛。苯佐卡因作用的特点是起效迅速，约30S 左右即可产生止痛作用，且对黏膜无渗透，毒性低，不会影响心血管系统。可以作为紫外线吸收剂。主要用于防晒类和晒黑类化妆品，对光和空气

2、的化学性稳定，对皮肤安全，还具有在皮肤上成膜的能力。合成路线有：1，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：COOH氧化COOH还原COOC H2酯化5NONONHNH2222COOHCOOC H2 5COOH氧化酯化还原NO2NO2NO2NH2氧化COOHCOClCOOC HCOC H2 52 5卤代酯化还原NONOCOOH氧化22NONONH222COOC H2酯化还原5NONO22NO22 以对甲苯胺为原料合成苯佐卡因COOHCOOHCOC H2 5酰化氧化水解酯化3NHNHCOCH2NHCOCHNHNH223本次试验以对甲苯胺为原料来合成对氨基乙酰苯胺。2 2 5COO

3、HCOOHCO C HH H OC H OHAc OKMnO22 5243NHNHCOCH2NHCOCHNHNH223三，药品与仪器：药品：对甲苯胺（7.5g ，0.07mol ），乙酸酐（8ml ，0.085mol），结晶乙酸钠 12g ， 95乙醇， 乙醚， 结晶硫酸镁 20g， 高锰酸钾 20.5g ，H SO24溶液，浓盐酸 ， NH H O 溶液， 10NaCO 溶液323仪器：500ml 烧杯，100ml 烧杯，一套抽滤装置，100ml 圆底烧瓶，250ml 圆底烧瓶，回流冷凝管。四、实验步骤：1，对甲基乙酰苯胺的制备Ac 2OH 2NNHCOCH3将7.5 克的对甲苯胺粉末加入到

4、500ml 的锥形瓶中，再加入175ml 水和7.5ml 浓盐酸。加热到 50 摄氏度将往 12 克带三个结晶水的醋酸钠的烧杯中加入 20ml 水，配成溶液。加热到50 摄氏度，备用。加入乙酸酐 8ml(密度：1.08g/ml)到对甲苯胺与盐酸的混合溶液中，然后立即将预先配置好的醋酸钠溶液加入其中。充分混合溶液，然后冰浴冷却混合溶液。这时我们可以看到有白色的固体析出。用布氏漏斗减压过滤混合物，用冰水洗涤三次，抽干结晶物，得到白色晶体对甲基乙酰苯胺。2， 对乙酰氨基苯甲酸的制备KMnO 4H 3COCHNHOOCNHCOCH3将前面制得的对甲苯乙酰胺将入 500mlL 的烧杯中，同时加入 25

5、克结晶硫酸镁和 350ml 水，加热到 85 摄氏度。同时配置 20.5g 高锰酸钾溶于 70ml 沸水的溶液，在搅拌下，分批次滴加加热的的高锰酸钾溶液，直到高锰酸钾稍微过量为止（将溶液滴加到滤纸上观察紫色），在 85 摄氏度一共反应 1h 得棕色溶液，趁热抽滤除去二氧化锰，用少量的热水洗涤二氧化锰颗粒，如果滤液显现有高锰酸钾的紫色，加入不到 2ml 的乙醇，在蒸气浴上加热 30min，直至紫色消失。然后再抽滤一次。冷却滤液然后加入过量的 20%的硫酸溶液酸化滤液。此时应当会有白色的固体颗粒出现，尽量将产物抽干。得到对乙酰氨基苯甲酸。做到这一步时已经下午 5 点多，所以我们将中间产物用称量纸包

6、裹好，保存于柜中，以待第二周实验。3，对氨基苯甲酸的制备H H2OH COCHNCOOHH NCOOH32第二周回到实验室时，对乙酰氨基苯甲酸还是比较湿，称量后还有 15g，按照每克产品加入 5ml，我们将 20ml 浓盐酸溶于 20ml 水中配置成稀盐酸溶液，将对乙酰氨基苯甲酸加入到 250ml 的圆底烧瓶中，加入盐酸稀溶液，连上球形冷凝管。加热温和回流 30min。然后冷却反应物，将反应物转移到 250ml 的锥形瓶中， 加入 30ml 水，再加入 10%氨水使溶液呈碱性（PH8-9），然后每 30ml 溶液加入 1ml冰醋酸，然后冰浴冷凝溶液，然后开始结晶。如果不结晶，可以用玻璃棒摩擦锥

7、形瓶内壁一促进结晶的进行。抽滤晶体，得到黄色纤维状的对氨基苯甲酸。4， 对氨基苯甲酸乙酯的制备C H OH2 5H NCOOHH NCO C H222 2 5将所得对氨基苯甲酸置于 250ml 的圆底烧瓶中，并且加入 35ml 95%的乙醇， 摇晃溶解，冰浴冷却混合物然后慢慢加入 2ml 浓硫酸，立即产生大量沉淀，但是固体在下一步的回流中会逐渐溶解。然后连接好球形冷凝管 80 摄氏度下回流回流 1h（在这回流过程中，沉淀物一直都没溶解，可能是温度较低的原因）将反应物转移到 400ml 的烧杯中中并且加入一定量的 10%碳酸钠溶液中和反应液，直至 PH 为 9。将液体倒入 250ml 分液漏斗，

8、加入 40ml 乙醚到分液漏斗中， 并且剧烈的摇晃分液漏斗，分离混合物，收集上层液体。用无水硫酸镁（2 勺） 干燥液体。然后滤去硫酸镁。然后在通风橱中蒸馏除去液体中的乙醚与乙醇。当大部分溶剂都除完后（大约还剩 2ml），可以看见烧瓶中有油状物剩下。用乙醇水重结晶，得到对氨基苯甲酸乙酯。通过抽滤收集苯佐卡因。此时已接近下午六点，所以我们称重与测熔点放到下一周进行。我们将产物用称量纸包裹好，保存于实验柜子中。第三周时将产物称重得 0.05g， 熔点 85.186.4,87.288.4。纯的苯佐卡因的熔点为 8890 摄氏度。五、产品分析：产率计算：理论产量：0.07*165= 11.55g，实际产

9、量 0.05g，产率=0.05/11.55=0.433%，实际熔点：85.186.4,87.288.4，理论熔点：8890 摄氏度。红外分析：用化学系仪器 Nicolet FT-IR 傅立叶红外光谱仪对产物进行红外分析，采用的时无水溴化钾作为分散剂，压片制样。下图便是我的产物的红外图谱：谱图分析： 从左到右看：3425cm-1、3342cm-1、3216cm-1 这三个强吸收峰是 Ar-NH22980cm-1、2894cm-1 是-CH 的吸收峰；31681cm-1 是羰基的吸收峰，吸收强；的吸收峰；1560cm-11640cm-1 之间本应有氨基的变形振动吸收峰，但是和苯环的伸缩振动重叠；1

10、600cm-1、1500cm-1 是苯环的伸缩振动吸收峰；1309cm-1、1273cm-1 是 Ar-N 的吸收峰；1127cm-1、1170cm-1 是 C-O-C 的不对称和对称伸缩振动吸收峰；650cm-1-900cm-1 氨基的变形振动和苯环 C-H 面外变形振动相互重叠，难以辨认。六，产率分析：本次试验的产率非常低。1、其主要原因是：在实验进行到对氨基苯甲酸的制备之一步，我们还得到比较多的纤维状的对氨基苯甲酸，然而在最后一步：重结晶这一步，我们彻底的做错了。当时我们没有能完全理解重结晶的意义，最后一步是用乙醇水重结晶， 我们加入乙醇将产物溶解后，加入少量水，没有放在冰浴中冷却结晶，

11、而是在室温下摇晃，见没有产物析出，就不断地加水，最后加了大量的水之后只有少量的固体析出。一开始还以为不是苯佐卡因，而是杂质，红外分析之后，发现确实是产物。2、在制备对氨基苯甲酸这一步时，加入 10%的氨水中和调成碱性，这一步很难把握，再加上每个人对碱性的认识不一致，有的人认为是刚好变成碱性，有的认为是完全变成碱性。再加上比色卡的不精确，所以所谓的碱性难以把握。3、在第一步对甲基乙酰苯胺的制备中，加入乙酸酐后必须立即加入预先配置好的醋酸钠溶液，越快越好。主要目的是减少乙酸酐的水解。4，我们在实验的时候每一步都是按照讲义上的量加入的，然而我们每组每一步的产量都不一样，所以在加入反应物时，我们实际上

12、都量不足或过量，根本就没有按实际情况来加入放反应物的量，因为我们做完每一步都没有称量，计算产率。反应物的配比在实验时是非常重要的，不是简单地按照方程式 1:1 或是1:2，都有一个最合适的配比，高于或是小于这个配比都会减少产量。七、实验试剂作用分析：三水合醋酸钠：配成错酸钠溶液是为了减少乙酸酐加到溶液和对甲基苯胺反应时发生水解而降低产率结晶硫酸镁：由于在加入高猛酸钾氧化这一步会有氢氧根离子的生成，为了防止酰胺发生水解，加入硫酸镁作为酸缓冲剂，调节体系的 pH。乙醇:乙醇的加入是为了将过量的高锰酸钾消耗；硫酸：在加入硫酸之前，高锰酸钾将对甲基乙酰苯胺氧化成对乙酰氨基苯甲酸钾，加入硫酸是为了将钾取

13、代，生成对乙酰氨基苯甲酸，并且其水溶性差，会析出；盐酸：加入盐酸和对乙酰氨基苯甲酸加热回流是为了将乙酰氨基水解制得对氨基苯甲酸；氨水:在加入盐酸回流后，由于盐酸过量，所以盐酸会和氨基成盐，会增大器水溶性，所以必须加入弱碱氨水将盐酸消耗。但又不能过量，要能很好的控制溶液的酸碱度，否则氨水会和羧酸反应。所以必须严格控制氨水的量。冰醋酸：加入冰醋酸我认为有两个用处，一是：消耗过量的氨水，二是：降低对氨基苯甲酸在水溶液中的溶解度，促使产物析出。浓硫酸：催化对氨基苯甲酸和乙醇的酯化反应。碳酸钠：除去硫酸，保持溶液体系的碱性，由于硫酸毁和氨基反应成盐，所以必须将硫酸除去。八、实验讨论（文献小综述）：1，在

14、加入高锰酸钾是不应按照讲义上加入 20.5g 的量，而应根据对甲基乙酰苯胺的量来投放高锰酸钾，投料比为：n（高锰酸钾）：n（对甲基苯磺酰胺）=2.1:1 的时候对乙酰氨基苯甲酸有最大产率12，在加入氨水调节溶液 pH 时，将 pH 调节到等于 6.5 的时候，对甲基苯甲酸的产量最高13，除了使用对甲苯胺作为苯佐卡因的实验原料以外，如上面还提供了很 多种不同的合成路线方案，,使用对硝基甲苯，中间经氧化、还原、酯化等步骤， 也能得到苯佐卡因，但是各方案各有不同的适应性2 ，还有就是使用对硝基苯甲酸作为反应出始原料，经酯化、还原也能制得苯佐卡因3九、实验小结：虽然在这之前已经做了一年的有机实验，但是

15、相比较于这次的实验明显步骤增多了，不像是以前一个下午就能完成。这次的实验在不失败的前提下都要两到三个下午才能完成，所以就有很大的挑战性。但是这次实验不在是像以前一样单打独斗，而是两人组合，协同合作。和一个人实验相比，很明显，两个人做实验效率高多了，比如在实验准备阶段，一个人准备洗仪器，搭装置；而另一人去称量药品。但在团队实验时有几点应当注意：1，队员之间要有充分的信任，要相信队友做的是对的，而不能怀疑。否则容易造成内部矛盾，影响实验。特别是在实验失败后，应当一起找原因，仔细分析实验时的问题，而不能单方面的怀疑是不是搭档在那不做错了或是药品称量问题等。2，分工明确，公平。在实验时不能因为自己的实

16、验水平比较高，或是很能干，将实验包揽了，而让搭档在一旁插不了手。即使你在厉害也应该让搭档尽可能的参与实验，这样才能互惠共赢。3，发现问题要及时提出。其实我们在实验操作时都有很多的不规范，而队友之间要相互提醒，互相促进，也能避免一些事故的发生。参考文献：1 刘小玲，彭梦侠，多步骤有机合成实验教学研究苯佐卡因的合成，实验科学与技术，2010.8（4）：Vol 8 NO.42 赵丽敏，实验室中苯佐卡因的制备，齐齐哈尔医学院学报，2009.第三十卷第十期，122312243 刘太泽，肖鉴谋，刘奉强，朱石龙，苯佐卡因合成工艺的改进，化工中间体，2009，第九期，3436.4 张斌，许莉勇，苯佐卡因合成方法的改进，浙江工业大学学报 2004，第32 卷，第二期，143145.5 潘英明，王恒山，苯佐卡因合成的微型实验探讨，甘肃联合大学学报， 2007，第 21 卷第 6 期，50526 卢忠，苯佐卡因的制备方法，数理医学杂志，2000，第 13 卷第 5 期，4454467 丁常泽，苯佐卡因的实验室合成方法研究，当代化工，2009，第38 卷第3 期，2282298 彭彩云，方渡，李云耀，苯佐卡因的合成方法改进，中国医疗前沿，2007， 第一卷第 2 期，5657