基础化学实验报告
题 目 苯佐卡因的制备
姓 名 郑嘉
学 号 3100502067
分院(系) 生物与化学工程分院
专业班级 生物医药创新实验101班
指导教师 王永红
完成日期 2011年5月 20日
【摘要】
本试验阐述了局部麻醉剂苯佐卡因的制备方法。采用对氨基甲苯为原料，将对甲基苯胺先用乙酸进行酰胺化，以此来保护氨基，使其在第二步时不致于被氧化，然后将苯环上的甲基用高锰酸钾氧化成羧基，因为反应产物是盐，所以加入盐酸使其水解，从而得到对氨基苯甲酸，最后加入乙醇，在浓硫酸的催化下酯化制得对氨基苯甲酸乙酯。期间，对每一步的产品进行称重和熔点测试，并对最后的产物——对氨基苯甲酸乙酯进行红外光谱测试。
纯的对氨基苯甲酸乙酯，其熔程为91℃～92℃，颜色状态是白色的晶体状粉末。实验最终得到对氨基苯甲酸乙酯0.4g，熔程为 86.6℃～87.3℃，为淡黄色晶体粉末。
【关键词】苯佐卡因 熔点测定 有机合成
【引言】
对氨基苯甲酸乙酯（别名：苯佐卡因），白色晶体状粉末，无嗅无味。分子量165.19。熔程为91℃～92℃。易溶于醇、醚、氯仿。能溶于杏仁油、橄榄油、稀酸。难溶于水。分子式为：
其作用：1.紫外线吸收剂。主要用于防晒类和晒黑类化妆品，对光和空气的化学性稳定，对皮肤安全，还具有在皮肤上成膜的能力。能有效地吸收U．V．B区域280-320μm 中波光线区域)的紫外线。添加量通常为4％左右。2. 非水溶性的局部麻醉药。有止痛、止痒作用，主要用于创面、溃疡面、粘膜表面和痔疮麻醉止痛和痒症，其软膏还可用作鼻咽导管、内突窥镜等润滑止痛。苯佐卡因作用的特点是起效迅速，约30秒钟左右即可产生止痛作用，且对粘膜无渗透性，毒性低，不会影响心血管系统和神经系统。1984年美国药物索引收载苯佐卡因制剂即达104种之多，苯佐卡因的市场前景是广阔的。
以对硝基苯甲酸为原料制备苯佐卡因，http://www.44dx此方法是h.svlkowshi于1895年提出的，反应时将对硝基苯甲酸在氨水的条件下，用硫酸亚铁还原成对氨基苯甲酸，然后在酸性条件下用乙醇酯化，得到苯佐卡因产品。制备方法如下：
http://www.44dx.com在第一步反应中，在氨水的条件下，硫酸亚铁在碱性环境下容易形成氢氧化物沉淀。硫酸亚铁还原生成的氨基苯甲酸，由于其羰基与铁离子形成不溶性沉淀，而混于铁泥中不易分离，此外对氨基苯甲酸的化学活性比对硝基苯甲酸的活性低，故其第二步的酯化反应的效率也不高，产物的收率较低。
本实验以对甲苯胺为原料，通过乙酰化、氧化、酸性水解和酯化四个
步骤，制取苯佐卡因。本制备方法所用的条件较温和，但反应步骤较多，收率
低，在工业生产中，生产环节多而不易于控制，一般用于实验室制备少量产品。
【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、酯化和还原反应的原理及基本操作。
3.学习以对甲苯胺为原料，经乙酰化、氧化、酸性水解和酯化，制取对氨基苯甲酸乙酯的原理和方法。
【实验原理】
苯佐卡因的合成涉及四个反应：
（1） 将对甲苯胺用乙酸酐处理转变为相应的酰胺，其目的是在第二步高锰酸钾氧化反应中保护氨基，避免氨基被氧化，形成的酰胺在所用氧化条件下是稳定的。
对甲基乙酰苯胺的物理和化学性质：为无色针状晶体，溶于乙醇、乙
醚、乙酸乙酯、冰醋酸和热水，微溶于水、苯和粗汽油，相对密度为
1.212,熔点为154℃，沸点为307℃（升华）。
（2）对甲基乙酰苯胺中的甲基被高锰酸钾氧化为相应的羧基。氧化过程中，紫色的高锰酸盐被还原成棕色的二氧化锰沉淀。鉴于溶液中有氢氧根离子生成故要加入少量的硫酸镁作为缓冲剂，使溶液碱性不致变得太强而使酰胺基发生水解。反应产物是羧酸盐，经酸化后可使生成的羧酸从溶液中析出。
对乙酰氨基苯甲酸的物理和化学性质：为针状结晶，溶于乙醇和热水，
微溶于冷水。熔程为250℃～252℃。与氨基酸经缩合反应用于成环作用，经环合作用合成稠环化合物。
（3）使酰胺水解，除去起保护作用的乙酰基，此反应在稀酸溶液中很容易进行。
对氨基苯甲酸物理和化学性质：为淡棕黄色晶体，纯品为无色针状晶
体，久置空气或见光易氧化变黄。熔程为186℃～187℃，相对密度
为1.374，是两性物质，可溶于酸、碱中，对酸碱溶液稳定，对强氧
化剂不稳定易溶于沸水、醇、醚、乙酸乙酯和冰醋酸中，稍溶于冷水，
不溶于苯、石油醚中。
（4）用对氨基苯甲酸和乙醇，在浓硫酸的催化下，制备对氨基苯甲酸乙酯。
反应式如下：
【实验试剂】
对甲苯胺、高锰酸钾、无水乙醇、95%乙醇溶液、乙醚、锌粉、无水硫酸镁、七水硫酸镁、浓盐酸、18%盐酸溶液、20%硫酸、冰醋酸、10%氨水溶液、10%碳酸钠溶液
【实验器械】
数字显示熔点仪（上海精密仪器有限公司）、红外光谱仪 （TENSOR27 美国布鲁克生产）、刺型分馏柱、托盘天平、电炉、球形冷凝管、直形冷凝管、空气冷凝管、接收器、蒸馏头、圆底烧瓶（100mL、50mL）、烧杯(500mL、250mL、100mL)、量筒（50mL、10mL）、锥形瓶、抽滤瓶、布氏漏斗、分液漏斗、玻璃棒、药匙、pH试纸、表面皿、温度计、铁架台
【实验装置】
图1：抽滤装置 图2：蒸馏装置
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图3：回流装置 图4：蒸馏装置
【实验步骤】
（一）对甲基乙酰苯胺的制备
在100mL圆底烧瓶中，加入10.7g（0.1mol）对甲苯胺、14.4mL（0.25mol）冰醋酸、0.1g锌粉（<=0.1g），搭建装置（图2）作为反应装置，在圆底烧瓶中加入沸石，加热，使反应温度保持在100℃～110℃，当反应温度自动降低时，表示反应结束。取下圆底烧瓶，将其中的药品倒入放有冰水的200mL烧杯中，冷却结晶，搭建抽滤装置（图1）进行抽滤，取滤渣即对甲基乙酰苯胺。取1g对甲基乙酰苯胺(其它的放入烘干)放入50mL圆底烧瓶中，再加入10mL2:1的乙醇—水溶液和适量活性炭，搭建回流装置（图3）进行重结晶，加热15分钟后趁热抽滤除去活性炭，再冷却结晶，抽滤得成品，用滤纸干燥后，取部分测熔点，并记录数据。将烘干后的对甲基乙酰苯胺与重结晶后的对甲基乙酰苯胺一起称重，记录数据。
（二）对乙酰氨基苯甲酸的制备
在500mL烧杯A中加入上述制得的产物对甲基乙酰苯胺、37克七水硫酸镁（产物与七水硫酸镁比例为1:1.5），混合均匀，将混合物在水浴上加热到85℃。同时在500mL烧杯B中加入31g高锰酸钾（产物与高锰酸钾比例为1:1，不可过量）和300mL冷水，充分溶解。在充分搅拌下，将高锰酸钾分批加入到烧杯A中，直至溶液用滤纸检验时无紫环出现。加完后，继续在85℃搅拌15分钟。混合物变成深棕色，趁热用两层滤纸抽滤以除去二氧化锰沉淀，并用少量热水洗涤二氧化锰沉淀。若滤液呈紫色，可加入2～3mL乙醇煮沸直至紫色消失。冷却无色滤液，在滤液中加入20%硫酸酸化至溶液呈酸性，此时应生成白色固体，抽滤，收好产品。
（三）对氨基苯甲酸的制备
称量上一步得到的对乙酰氨基苯甲酸，加4mL18%的盐酸（每克干产品用7～8mL18%的盐酸）进行水解。将反应物置于100mL圆底烧瓶中，在圆底烧瓶中加入沸石，装上冷凝管，加热回流（图3）30分钟。待反应物冷却后，加入15mL水，然后用10%氨水溶液（切勿使氨水过量）调节pH至有大量沉淀生成（此时pH≈5），抽滤收集产品，干燥后称重，测定产物的熔点，记录数据。
（四）对氨基苯甲酸乙酯的制备
在100mL圆底烧瓶中加入上步制得的对氨基苯甲酸、26.5mL95%乙醇溶液（3.4克对氨基苯甲酸约加45mL95%乙醇溶液），旋摇圆底烧瓶，使大部分固体溶解。将圆底烧瓶置于冰水浴中冷却，加入2.1mL浓硫酸（3.4克对氨基苯甲酸约加3.5mL浓硫酸）。将混合物充分摇匀，投入沸石，水浴加热回流（图3）30-45分钟，反应液呈无透明状。然后将反应混合物转入250mL烧杯中，加入10%碳酸钠至无气体产生，继续加入10%碳酸钠至pH≈9（有硫酸钠沉淀产生，沉淀中夹杂产物药品），抽滤。将溶液转入分液漏斗，沉淀用乙醚洗涤两次（每次用5mL乙醚），并将洗涤液并入分液漏斗，用乙醚萃取两次（两次用15mL乙醚），合并乙醚层（乙醚层是分液漏斗的上层）。用无水硫酸镁干燥后，倒入50mL圆底烧瓶中，搭建装置（图4），水浴蒸馏回收反应混合物中的乙醚和乙醇（温度在70～80℃）。再在烧瓶中加入7mL50%乙醇溶液（用无水乙醇和水按1:1的比例配置）和适量活性炭，加热回流（图3）5分钟进行重结晶。然后，趁热抽滤除去活性炭，将滤液置于在冰水中冷却结晶，再抽滤，干燥产品后称重，测熔点，测红外光谱，记录数据，画红外光谱图。
【结果与讨论】
结果：
表一：实验结果数据记录与整理
图一：苯佐卡因的红外光谱 （见附件）
分析：其中 3344，3424
处为伸胺上的N—H振动吸收峰；
3223为苯环中C—H的峰值；
2897,2982
为—CH3,—CH2的峰值；
1684处为强的羧基C=O吸收峰；
1443处为苯环骨架上的C=C振动吸收峰；
1172，1281
为C-O的峰值；
700,773
，846
三个峰说明苯佐卡因是对位取代。
因此，通过分析苯佐卡因的红外光谱图可知其分子式为：
，
证明所得产物为苯佐卡因。
讨论：
1.实验中，第一步将对甲苯胺用乙酸酐处理转变为相应的酰胺，是为了在第二步高锰酸钾氧化反应中保护氨基，避免氨基被氧化，形成的酰胺在所用氧化条件下是稳定的。第二步在溶液中加入少量的硫酸镁，因为溶液中有氢氧根离子生成，而七水硫酸镁则作为缓冲剂，以保证溶液碱性不致变得太强而使酰胺基发生水解。该反应产物是羧酸盐，经酸化后会生成羧酸，可从溶液中析出。第三步的反应在稀酸溶液中很容易进行，故以7～8mL盐酸溶液/每克产品的比例加入18%盐酸溶液。
2.由表一结合理论实际，可以看出：第二步、第三步、第四步的反应，产品的产率都不是很高，反应物的应用率以操作时产品的损失率较高。实验中，反应物之间未完全反应，反应物有剩余，在具体实验操作过程（如抽滤、分液、转移、结晶、重结晶、测熔点等过程）中，产品有损失和浪费。因此，实验操作需改进。此外，产品中含有杂质，导致实验产品的颜色和熔点与纯的产品有所不同。（例如，纯的对甲基乙酰苯胺应为白色块状晶体，熔点为154℃，而第一步实验的产物对甲基乙酰苯胺为浅黄色块状晶体，熔程为147.4℃～150.3℃。纯的对氨基苯甲酸乙酯，其熔程为91℃～92℃，颜色状态是白色的晶体状粉末。而实验最终所得的对氨基苯甲酸乙酯，为淡黄色晶体状粉末，熔程为86.6℃～87.3℃等等。）在实验过程中，重结晶时，活性炭的加入量的多少直接影响到产品中混杂的其它色素是否被吸附干净，这会影响到产品的颜色；反应物的加入量的过多或过少，抽滤是否完全也会影响到产品的纯度。
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/afdde1745acfa1c7aa00cc9a.html
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