红外光谱仪: 型号: Nicolet Nexws FT-IR 厂家: 美国热电公司 [2]数字熔点仪: 型号: WRS-IB 厂家: 上海精密仪科学器有限公司 [3]鼓风电热恒温干燥箱: 型号: S.C.101-3 型 厂家: 嘉兴市恒泰电热设备有限公司 [4]循环水真空泵: 型号: SHB-3 厂家: 巩义市站街广亚仪器厂 3.装置 图 1 图 2 图 3 4.实验步骤 总的实验路线: 浙江大学宁波理工学院基础化学实验论文 - - 6 分步路线: 1) 对甲基乙酰苯胺的合成 反应: 在 100ml 圆底烧瓶中加入 10.7g (0.1mol)对甲苯胺, 缓缓加入 14.4ml(0.25mol)冰醋酸, 再加入 0.1g 锌粉防氧化、 充当沸石, 混合均匀后搭成蒸馏装置(如图一) 将圆底烧瓶在石棉网上用小火加热, 使对甲苯胺溶解, 溶液成褐黄色。然后逐渐升高温度达到 100℃左右, 维持温度在 100℃-110℃反应约 45 分钟,蒸出大部分水和剩余的乙酸。 如果温度下降或上升, 表示反应结束。 将生成物趁热倒入盛有 200ml 冷水的烧杯中冷却抽虑用冷水洗涤数次得到第一步的粗产品(对甲基乙酰胺) 取 1g 粗产品用 7ml 乙醇溶液(乙醇: 水=7: 3) 加热溶解, 若有固体则热过滤, 再重结晶、 红外灯下干燥、 最后测熔点。 2) 对乙酰氨基苯甲酸的合成 用高锰酸钾进行化学氧化。 反应: 浙江大学宁波理工学院基础化学实验论文 - - 7 在 500mL 烧杯中, 加入对甲基乙酰苯胺 7.5g (0.05 mol), 20.0 g(0.08 mol)七水硫酸镁。 再在另一个 500ml 烧杯中加入 16g 高锰酸钾(0.1 mol), 350ml冷水, 在控制温度为 85℃的条件下缓慢加入上述混合液并充分搅拌, 反应时间为 45 分钟。 一边反应一边做点滴实验, 用玻璃棒蘸取少量反应后的溶液,然后点在滤纸上。 45min 后如果有紫色则加入少量的 20%的硫酸和无水乙醇或 NaNO2 至溶液点在滤纸上紫色的环消失,最后趁热抽滤。 滴加 20%的硫酸至 PH=2-3 抽虑后在红外灯下干燥, 最后测熔点称重。 3) 对氨基苯甲酸的合成 反应: 在 100mL 圆底烧瓶中按比例加入 1g 对乙酰氨基苯甲酸, 加入约 7-8ml 的18%的盐酸、 沸石, 进行水解, 小火回流 30min(装置如图 3), 其实只要固体溶解完即可(若不能溶解则补加少许盐酸)。 待反应物冷却后, 按每克 5mL 加入水, 然后逐滴加入 10%的氨水中和, 使得 PH≈5。 然后置于冰浴中骤冷以引发结晶。 再抽滤收集产物, 再放在红外灯下干燥, 最后测熔点称重。 4) 对氨基苯甲酸乙酯的合成 反应: 浙江大学宁波理工学院基础化学实验论文 - - 8 在 50mL 圆底烧瓶中, 按比例加入 1g 对氨基苯甲酸, 10mL 无水乙醇,旋摇烧瓶使部分固体溶解。 将烧瓶置于冷水中冷却, 加入 1ml 浓硫酸, 立即产生大量沉淀。 将反应混合物放在水浴中回流(装置如图 3) 1 小时, 并不时摇晃振荡。 当沉淀都溶解后(若不溶解则可补加少许无水乙醇), 将反应混合物倒入烧杯中冷却, 加入 10%碳酸钠溶液(17.5ml 左右) 中和, 直至无明显气泡产生, 继续加 10%碳酸钠溶液至 PH=9。 在中和过程中产生少量白色沉淀, 再将溶液转入分液漏斗中, 并分别用 15ml 乙醚萃取两次, 合并乙醚层, 并用无水硫酸镁干燥。 置于蒸馏装置(如图 2) 中, 用冷水水浴蒸馏除去乙醚, 并回收乙醚。 继续蒸馏至液体只有 4mL 左右。 烧瓶中残余油状物趁热倒出, 加入用 50%乙醇使油状液体完全溶解。 在冰水中冷却后, 抽滤并用水洗涤 收集产物, 再放在红外灯下干燥, 测熔点称重, 再测红外光谱, 计算产率。 结果与讨论 讨论: 1) 对甲基乙酰苯胺的合成 芳胺的酰化可作为氨基的保护基-乙酰基衍生物, 降低芳胺对氧化降解的敏感性。 反应时加锌粉是为了防止甲基被氧化同时起到沸石的作用。 由于醋酸酐是制备冰毒的重要原料受管制所以用冰醋酸来代替, 但醋酸 (沸点 118℃)和水的沸点想接近所以用普通的蒸馏头会把醋酸也一起蒸出, 所以采用刺形蒸馏头来分离水。 用乙醇作重结晶溶剂可以溶掉一些杂质 2) 对乙酰氨基苯甲酸的合成 实验时加入七水硫酸镁做缓冲剂, 保持弱酸环境, 防止酰基在碱性环境下水解。 并不断搅拌, 以免氧化剂局部浓度过高破坏产物且在反应时应控制其 浙江大学宁波理工学院基础化学实验论文 - - 9 温度。 这一步的反应理论上应得 9.0 克对乙酰基苯甲酸, 而实际却只有 3.2 克产率比较低。 经分析是上一步产物没有完全干燥造成理论产量有 9g 的假象。 另外为了操作简便些这一步反应只取了 7.5g 对乙酰基甲苯。 3) 对氨基苯甲酸的合成 控制好 PH 是关键一定要小心不要滴过头。 用乙醇和水作重结晶的溶剂使其中一些水溶性物质溶于水中, 有机杂质溶解于乙醇带走。 4) 对氨基苯甲酸乙酯的合成 实验结果: 1.实验数据处理 药品 项目 对甲苯胺 对甲基乙酰苯胺 对乙酰氨基苯甲酸 对氨基苯甲酸 对氨基苯甲酸乙酯 相对分子量 107 149 179 137 165 实际产量 / 12.5g 3.20g 1.75g / 实际参与下一步反应的量 10. 7g 7.5g 3.20g 1.75g / 理论产量 / 14.9g 9.00g 2.45g 2.1g 产率 / 83.9% 35.6% 71.4% / 熔点 / 148~ 151℃ / 186℃ ~ 187℃ 87.9℃ ~ 88.7℃ 颜色状态 白色粉末状晶体 棕黄色针状晶体 棕黄色针状晶体 暗黄色针状晶体 白色晶体 总产率 / 2.对氨基苯甲酸乙酯的红外光谱分析(来自化工网供参考) 浙江大学宁波理工学院基础化学实验论文 - - 10 浙江大学宁波理工学院基础化学实验论文 - - 11 第二步合成的对氨基苯甲酸 高锰酸钾已经完全反应 第四步对氨基苯甲酸酯化反应中固体溶解 浙江大学宁波理工学院基础化学实验论文 - - 12 蒸发除乙醚时用沸水慢慢加热 苯佐卡因 总结与展望: 本次试验操作长达一个月 , 主要针对药物合成的基本过程, 实验步骤为对甲基乙酰苯胺的合成、 对乙酰氨基苯甲酸的合成、 对氨基苯甲酸的合成、对氨基苯甲酸乙酯的合成。 就对得到产物而言实验基本成功, 但产率相对过低。 同时也学习了如何选择多步有机合成实验路线。 并增强了在实验中如何解决和分析实际操作中遇到的问题, 培养了独立思考能力。 经过这次实验, 深知自己的动手操作能力有待提高, 做实验要心手齐步 浙江大学宁波理工学院基础化学实验论文 - - 13 到位, 做到哪里心中的反应方程式就要到哪里, 每一步都不糊涂。 胸有成竹之后才能得心应手, 才能操作过程中能够得到提高。 参考文献: [1]宗汉兴, 《基础化学实验》 ——2007。 [2]《浙江大学化学系, 综合化学实验》, 科学出版社——2000 [3]丁常泽, 《当代化工》 [A]——2009 年 6 月第 38 卷第 3 期 [4]中国化工网 致谢: 经过一年的实验技术操作, 自己由最初的兴奋到中期的糟乱在到最后对技术操作的严谨。 这些态度的转变都表示了自己这门学科的逐渐喜爱。 这一切都离不开胡老师的细心指导。 是胡老师在每次操作出问题时给予纠正, 也是胡老师教导我们如何思考问题, 如何解决问题。 感谢胡老师您的指导!