实验五苯妥英钠的制备完结版

时间:2024.4.14

        

福州大学实验报告

课程名称:           化学制药实验                    

实验类型:_____   综合型________           

实验项目名称:      苯妥英钠的合成                   

学生姓名:_____    王越________            

年级专业:         2008级制药工程                     

学    号:____    S040803123          ___   _

同组学生姓名: 童林足 苏晓珊 严炜 许春萍                                  

指导老师:           唐凤翔  薛蓬春                       

实验地点:       化学化工学院实验南楼210                

实验日期:      2011613~615         

化学化工学院

实验五 苯妥英钠(PHenytoin Sodium)的合成

一、   实验目的

1、学习安息香缩合反应的原理和应用维生素B1为催化剂进行反应的机理和实验方法。

2、了解稀硝酸作为氧化剂的实验方法。

二、   实验原理

苯妥英钠为抗癫痫药,适于治疗癫痫大发作,也可用于三叉神经痛,及某些类型的心律不齐。苯妥英钠化学名为5,5-二苯基乙内酰脲,化学结构式为:

 

苯妥英钠为白色粉末,无臭、味苦。微有吸湿性,易溶于水,能溶于乙醇,几乎不溶于乙醚和氯仿。 

合成路线如下:


三、   实验材料与设备

表1 所用的玻璃仪器及规格

表2 所用的试剂及规格

表3 所用的设备型号及规格

四、   实验操作步骤

(一)安息香的制备

1、于250ml锥形瓶内加入VB1 6.0g(白色结晶性粉末。有微弱特臭、味苦,有潮解性。熔点248℃,易溶于水,微溶于乙醇,不溶于醚和苯中,相对分子量300.81,计算可知加入的VB1为19.946mmol)、蒸馏水30 mL、无水乙醇60 mL(水和无水乙醇提前冰水冷却)。不时摇动,待VB1溶解;

2、加入2mol/L的(冰浴冷透)NaOH 22.5 mL(VB1在碱性条件下会分解,所以NaOH溶液在反应前必须用冰水充分冷却),充分摇动;

3、快速加入新蒸馏的苯甲醛(因为蒸馏的过程耗时太长,我们直接用瓶装的苯甲醛代替)22.5 mL(无色液体,具有类似苦杏仁的香味,熔点为-26℃。 沸点为178℃,相对密度为1.0415(10/4℃),能与乙醇、乙醚、氯仿等混溶,微溶于水,能进行水蒸气蒸馏,相对分子质量为106.12,计算可知加入的苯甲醛为220.8mmol),置于装有适量冰水的水槽中,冰水浴下搅拌40min,放置两天;

4、两天后瓶中析出大量淡黄色针状晶体,抽滤,用100ml冰水分多次洗涤,得安息香粗品。

5、粗品用95% 的乙醇溶液精制,晶体转移至500ml烧杯中,水浴70℃下少量多次加入95%乙醇,搅拌至固体恰好全部溶解(用去乙醇溶液410ml),室温冷却,晶体重新析出,抽滤,用少量冰水洗涤,置于真空干燥箱中干燥,得到乳白色安息香晶体。烘干称重(因为第一次A抽滤得到的滤液又析出很多晶体,故进行第二次抽滤B,两次得到的晶体质量分别为 A:14.013g、B:1.119g),测熔点(两次测得的熔点分别为A:138~140℃,B:135~137℃,二者的熔点很接近,可认为是同一种物质)。纯安息香为白色针状结晶,熔点132~137℃,参考熔点:133℃(理论与实际熔点的差异可能是由制得的安息香中所含的杂质导致的)

(二)二苯乙二酮的制备

1、搭建油浴装置,在装有转子、温度计、球型冷凝器的250 mL三颈瓶中,投入二苯乙醇酮8 g(相对分子量为212.24,计算可知加入的二苯乙醇酮为37.69mmol),稀硝酸(HNO3:H2O=1:0.6)20 mL。开动搅拌,用油浴加热,逐渐升温至沸(110℃左右),反应 2 h(反应中硝酸被还原,产生棕红色一氧化氮、二氧化氮气体,溶液颜色加深,后期变为棕色,可从冷凝器顶端装一导管,将其导入0.25mol/L NaOH溶液(取氢氧化钠2.5g配制成250ml溶液)中吸收)。

2、反应结束( 此时体系成上下两层澄清溶液上层棕红色,下层棕黄色),在搅拌下,将反应液慢慢倾入150 mL室温蒸馏水中,搅拌,很快有黄色晶体析出。

3、待析晶完全后抽滤,滤渣用少量冰水洗涤,真空干燥,得到黄绿色块状二苯乙二酮粗品6.197g,测得熔点为88~93℃。(二苯乙二酮:纯品为黄色棱状晶体。 熔点95~96℃。沸点346~348℃(分解),相对密度1.064 ,溶于乙醇、乙醚、丙酮、苯、氯仿等有机溶剂,不溶于水。)

 

图1  二苯乙二酮的制备装置(油浴,带有干燥管)

(三)苯妥英的制备

1、在装有搅拌、温度计、球型冷凝器的250 mL三颈瓶中,投入二苯乙二酮4 g(相对分子量为210.228,计算可知加入的二苯乙二酮为19.03mmol),脲素1.5 g(无色或白色无臭小片或结晶性粉末,具吸湿性,相对分子量为60.06 ,计算可知加入的脲素为24.975mmol),20% NaOH 12 mL,50% 乙醇20 mL(作溶剂用),开动搅拌,加热至沸(内温100℃左右),回流反应50 min。

2、反应完毕,得到棕色溶液。取下三颈瓶,稍冷,擦干瓶底上残留的油渍,搅拌下将反应液倾入120 mL冷水中(250ml烧杯),得乳黄色悬浊液;

3、加入适量活性炭,水浴(70℃)搅拌脱色15min,然后冷却至室温,有灰色絮状沉淀析出,抽滤,除去副产物。

4、滤液用10% 盐酸(10ml的36%盐酸加入蒸馏水配置成36ml)调至pH 5~6(用去盐酸19ml,溶液中出现乳白色沉淀,),放置一夜后(沉淀变成橘黄色),抽滤,滤渣用少量水洗,干燥,得到橘黄色苯妥英粗品5,145g。(纯净的苯妥英为白色粉末)

 

图2  苯妥英的制备装置(油浴)

(四)成盐与精制

1、将苯妥英粗品置250 mL烧杯中,按粗品与水为1:4之比例加入20ml水,40℃水浴加热,搅拌下滴加20% NaOH(取氢氧化钠10g配制成50ml溶液)至固体全溶,用去氢氧化钠7ml;

2、加适量活性炭,在搅拌下加热脱色5 min,趁热抽滤(布氏漏斗和抽滤瓶应预热);

3、滤液转移至50ml烧杯中,室温放冷,后冰水冷却,析出大量橘红色结晶,抽滤,滤渣用少量冰水洗涤,真空干燥,得到苯妥英钠1.365g,计算收率。(苯妥英钠:易溶于水,溶于乙醇,几乎不溶于乙醚和氯仿。水溶液显碱性反应,因水解而显浑浊。)

五、实验注意事项

1、VB1在酸性条件下稳定,但易吸水,在水溶液中易被空气氧化失效。遇光和Fe、Cu、Mn等金属离子可加速氧化。在NaOH溶液中嘧唑环易开环失效。因此NaOH溶液在反应前必须用冰水充分冷却,否则,VB1在碱性条件下会分解,这是本实验成败的关键。

2、硝酸为强氧化剂,使用时应避免与皮肤,衣服等接触,氧化过程中,硝酸被还原产生氧化氮气体,该气体具有一定刺激性,故须控制反应温度,以防止反应激烈,大量氧化氮气体逸出。

3、 制备钠盐时,水量稍多,可使收率受到明显影响,要严格按比例加水。

六、  实验现象记录

表四  实验现象记录和现象分析

七、  实验结果与分析

根据下述反应方程式计算各步产物的产率

(1)安息香的制备

苯甲醛的相对分子质量                 M1=106.12g/mol

相对密度                         ρ1=1.0415g/ml  

加入的体积                           V1=22.5ml

则苯甲醛的摩尔质量                   n1=220.8mmol

二苯乙醇酮的相对分子质量          M2=212.24 g/mol

二苯乙醇酮的理论产量                 m2=220.8*212.24/1000=46.86g

实际产量                             m2=14.013+1.119=15.132g

产率                                 15.132/46.86*100%=32.29%

(2)二苯乙二酮的制备

加入的二苯乙醇酮的质量                m3=8g

二苯乙二酮的相对分子质量              M4=210.228g/mol

二苯乙二酮的理论产量                  m4=8/212.24*210.228=7.92g

实际产量                              m4,=6.197g

产率                                  6.197/7.92*100%=78.24%

(3)苯妥英的制备

加入的二苯乙二酮的质量               m5=4g

苯妥英钠的相对分子质量               M6= 274.25g/mol

苯妥英钠的理论产量                   m6= 4/210.228* 274.25=5.22g

实际产量                             m6‘= 1.367g

产率                                 1.367/5.22*100%=26.19%

表五   实验结果汇总

结果分析

(1)  反应的成功与否跟原料的质量有很大关系,首先苯甲醛不能含有苯甲酸,长期放置的苯甲醛使用前最好用5%碳酸氢钠洗涤后蒸馏,此外,噻胺易潮解,潮解后易被空气氧化而失效,因此,最好采用新鲜的噻胺,但是本实验所用的原料都是直接从瓶子里取的,可能已经放置了很久,不纯了;

(2)  各步反应中反应物部分参加反应;

(3)  安息香缩合反应结束把制得的安息香粗品拿去抽滤时,用滤液洗涤了滤渣一次,以至于得到的滤渣为黄色,再用冰水洗涤多次,仍为黄色,可能滤液中的杂质吸附在了滤渣上,后面的精制过程也没能把它完全除去,制得的安息香纯度下降;

(4)  制得的苯妥英钠刚开始放在鼓风干燥箱中60℃干燥,后来观察到晶体熔化,赶紧取出置于真空干燥箱中。苯妥英钠的实际熔程应295-598℃,但实际测得的熔程为92~100℃,与查到的文献值完全不符。可能在鼓风干燥时苯妥英钠被分解了。

八、  讨论与心得

苯妥英钠的合成过程一般是以苯甲醛为原料经安息香缩合,氧化和环化三步反应制得。在传统制备中,第l步安息香缩合反应中常用氰化物作为催化剂进行,但因为氰化物及氰化酸的致毒性极强,致毒作用极快,空气中氰化氢含量达3/100000,即可在数分钟内致人死亡,大大增加了危险性,目前普遍采用噻胺替代氰化钠催化此缩合反应,条件温和、无毒且产率较高。噻胺是一种具有生物活胜的辅酶,也是一种生物化学反应的催化剂,在生命过程中起重要作用。

催化剂是一种亲核试剂,其吸电子作用是醛基上的H活泼,从而能发生质子交换生成负碳离子是醛基成为亲核试剂,同时催化剂有事很好的离去基,可以脱去。除了氰化物和噻胺,噻唑啉离子、三乙氧基膦、和氯化三甲基硅在LDA存在下、烷基或芳基取代的咪唑啉定也可催化安息香缩合。

反应温度要严加控制,特别是安息香合成开始前期加热不必太快,后期可适当升高温度至沸腾。

附录:维生素B1催化合成安息香机理

1、本次实验使用维生素B1催化安息香缩合反应。维生素B1又称为硫胺素,其结构如下:

VB1是一个噻唑生成的季铵盐,也可对安息香缩合起催化作用,因此,可以用具有生物活性的VB1的盐酸盐代替氰化物催化安息香缩合反应。

反应时,VB1分子中的噻唑环上的氮原子和硫原子邻位的氢,在碱作用下可生成负碳离子:

硫胺素分子中最主要的部分是噻唑环,噻唑环C2上的氢原子由于受到氮原子核硫原子的影响,具有明显的酸性,在碱的作用下,质子容易被除去,产生的负碳离子作为活性中心。然后与苯甲醛作用生成中间体(形成烯醇中间体):

上述中间体可以被分离得到。中间体又经过脱H+得到另一个中间体烯醇,烯醇与另一分子苯甲醛作用就得到了缩合中间体,再经过水解得到产物。


第二篇:苯妥英钠合成实验的改进


2010年38卷第7期广州化工

?97?

苯妥英钠合成实验的改进

陈新

(皖西学院化生系;安徽仿生传感与检测技术省级实验室,安徽六安237012)

要:以苯甲醛为原料,通过安息香缩合,氧化和环合三步合成苯妥英钠,用维生素B。为催化剂,控制pH值为8~9,温度

60℃~70℃,并且在新蒸的苯甲醛中加入适量锌粉制备安息香;氧化步骤中用FeCl,?6H:O代替硝酸,可以使反应在较温和的条件下进行,而且产品收率有所提高。本实验苯妥英钠收率为37.57%。

关键词:苯甲醛;安息香;苯妥英钠;VBl;FeCl3?6心o

Modification

ofSynthesisofPhenytoin

CHENXin

Sodium

(DepartmentofChemistryandLifeScience,WestAnhuiUniversity;LaboratoryofBionicSensors

andDetectionTechnologyofAnhuiProvince,AnhuiLiuan237000,China)

Abstract:Usingbenzaldehyde

as

rawmaterial,phenytoinsodiumwassynthesizedthroughbenzoincondensation,OX—

as

idationandringclosurereaction.Inthepreparationofbenzoin,VBl

at

catalyst,withpH8~9,temperature60℃~70℃,

thesametime,someZincpowderwasaddedintonewstilledbenzaldehyde.Intheoxidationstep,FeCl3?6H20was

as

used

oxidizerinsteadofnitrate.Theexperimentalrestiltsindicatedthatreactions

rate

can

proceedundermoderatecondi—

yieldofphenytoinsodium

tions,furthermore,theproduction

inthisexperimentwas37.57%.

increasedcompared

to

formerexperimentalmethods.The

Keywords:benzaldehyde;benzoin;phenytoin;phenytoinsodium;VBl;FeCl3?6H20

苯妥英钠(5,5一二苯基乙内酰脲钠)在医学上有着广泛的用途,主要用于抗癫痫及抗心律失常疾病的治疗,也可用于治疗慢性支气管炎和哮喘。本实验中以苯甲醛为原料,通过安息香缩合,氧化和环合三步合成苯妥英钠。经典的安息香合成以氰化钠或氰化钾为催化剂,由于氰化钠是剧毒品,使用不当易造成危害。目前普遍采用噻胺替代氰化钠催化此缩合反应,条件温和、无毒且产率较高。硝酸作氧化剂,产生了大量腐蚀性的棕黄色NO:气体,使用FeCl,?6H:O作氧化剂,可避免上述污染。本文对苯妥英钠合成步骤进行了改进,在较温和的条件下得到了较高的产率。1

1.1

1.2主要仪器和试剂

苯甲醛;维生素B1;冰乙酸;FeEl3?6也0;尿素;活性炭;95%乙醇;NaOH溶液,盐酸,磁力加热搅拌器,抽滤装置,熔点测定仪。2

实验方法‘1—5]

2.1安息香的制备

(1)在25mL圆底烧瓶中依次加入29VB。和2mL蒸馏水,摇匀溶解,再加入8mL95%乙醇。冷却至0℃。

(2)取10%NaOH溶液2mL于小锥型瓶中并冷却至O。C。(3)再往圆底烧瓶中加入5mL新蒸的苯甲醛及适量锌粉,充分摇匀,调整反应液的pH值为8~9。

(4)冰浴下将10%NaOH溶液逐滴加入步骤(1)的圆底烧瓶中。

(5)加入几粒沸石,装上回流冷凝管,用60℃~70℃水浴加热1.5h(不能使反应物剧烈沸腾)。反应后期可将水浴为温度

实验部分

实验原理

合成路线如下:

:6

寸l一一心。0≈》…。

万方数据

一C-C。H.--囝旦p8穗勺

升高到80。C~90℃。其间注意摇动反应瓶并保持反应液的pH值为8~9,必要时可滴加10%NaOH溶液。

(6)反应混合物冷至室温后冰水冷却,使结晶析出完全。(7)抽滤,并用冷水洗涤晶体,粗产物可用95%乙醇重结晶,干燥,称重。

2.2联苯甲酰的制备

在25mL圆底烧瓶中加入6.5mL冰乙酸、5mL水、9.09

作者简介:陈新(1972一),男,皖西学院讲师,博士。E—mail:cx810101@163.corn

?98?

广州化工

计算收率。

2010年38卷第7期

FeCl,?6心0,装上回流管,加热至沸腾5min后,再加入自制的安息香,加热并不断搅动。回流1h后,将反应混合物冷至室温,在搅拌下倾入10mL的冰水中,此时即有二苯乙二酮析出。结晶抽滤并用冷水充分洗涤,干燥,称重。

3结果与讨论

3.1

2.3苯妥英的制备

按投料比:二苯乙二酮:尿素:15%NaOH:乙醇:水=19:0.69:3mL:5mL:10mL,将二苯乙二酮、尿素、15%NaOH溶液及乙醇置圆底烧瓶中,安装电磁搅拌,回流冷凝管,加热到100。C,然后分批加入15%NaOH水溶液,回流1.5h后加入计算量的水,得浅黄色溶液,用活性炭脱色,然后冷却至室温,过滤。滤液转移到小烧杯中,水浴控制温度在45。C左右,用5%的盐酸酸化至pH值为5~6,即有大量白色固体出现,充分冷却,抽滤。滤出物用水洗涤,充分干燥,即得苯妥英,称重。

实验结果

3.2讨论

(1)本实验中安息香制备的关键在于调pH值。pH值为7~8时,因维生素B。不能很好发挥活性MJ,产率较低。pH值为9~10时,碱性太强,苯甲醛分子间可能发生康尼查罗反应o“,降低了产率。因此最佳的pH值应为8~9。制备安息香时,本实验中采用先加入VB,,再加入苯甲醛,最后加入NaOH溶液的方法,这样更加有利于控制反应过程中的pH值,不同于文献怛一70中先加入VB。,再加入NaOH溶液,最后加入苯甲醛的方法。在加入苯甲醛的同时加入适量锌粉"J,可以有效地减少苯甲醛被氧化,从而提高产品的收率。另外VB。在酸性条件下稳定,但易吸水,在水溶液中易被空气氧化失效。在NaOH溶液中嘧唑环易开环失效。因此NaOH溶液在反应前必须用冰水充分冷却,否则,VB,在碱性条件下会分解,这是本实验成败的另一关键因素。

2.4成盐与精制

将苯妥英粗品置100mL烧杯中,按粗品与水为1:4之比例加入水,水浴加热至40℃,加入20%NaOH至全溶,加活性碳少许,在搅拌下加热5min,趁热抽滤,滤液加氯化钠至饱和。放冷,析出结晶,抽滤,少量冰水洗涤,干燥得苯妥英钠,测熔点,称重,

表1产品的产量和收率

Table1

Outputandyieldofproducts

(2)目前文献中制备二苯乙二酮采用的催化剂主要有FeCl3?6H:0、硝酸或乙酸和硝酸钠、硫酸铜的混合物,但是使用硝酸或乙酸和硝酸钠、硫酸铜的混合物都会有棕黄色NO:有毒气体生成,使用FeCl,?6H:0作氧化剂可以使反应在较为温和的条件下进行,同时产率也有所提高。若产物呈油状析出,应重新加热溶解,然后静置任其冷却,必要时可用两头封口的毛细管代替玻棒摩擦瓶壁,或放人品种以诱发结晶。

(3)在苯妥英的合成中,应分批加入15%NaOH溶液,若一次性加入,则会产生副反应,使溶液颜色过深,若脱色不完全所得产物呈黄色,且降低产率。本反应直接酸化得到的苯妥英如果是无定形的泥状,则难以烘干,而且不纯。此时可用80%的乙醇进行重结晶,再用乙醇洗涤而纯化,得到苯妥英的白色针状晶体。

妥英钠。用维生素B。为催化剂制备安息香时,VB。和NaOH溶液在反应前必须用冰水充分冷却,同时控制反应液pH值为8~9,这是本实验成败的两个关键因素;氧化步骤中用FeCl,?6心0代替硝酸作为催化剂,可以使反应在较温和的条件下进行,而且产品收率有所提高。在苯妥英的合成中,应分批加入15%NaOH溶液,若一次性加入,则会产生副反应,使溶液颜色过深,若脱色不完全所得产物呈黄色,且降低产率。

参考文献

[1]周隆春主编.精细化工实验法[M].北京:中国石化出版社,1998:

235—236.

[2]冯金城,麦禄诚.苯妥英钠的制备[J].天津大学学报(自然科学

版),2000,20(3):70—72.[3]

杨仕豪,李莉萍,等.苯妥英钠合成工艺改进[J].中国医药工业杂志,1995,26(1):4—5.

[4]何黎琴,见玉娟,等.苯妥英钠合成路线改进[J].安徽化工,2003,

126(6):24—24.

[5]王瑞,孙铁民.沈阳药科大学药物化学教研室编.药物化学实验.

2004:15—18.

4注意事项

(1)维生素B。易吸水,且受热时易分解变质,遇光和Fe、Cu、Mn等金属离子可加速氧化。故应使用新鲜的。不用时应放在冰箱中保存,否则维生素B。在碱性条件下会发生分解,失去活性。

(2)水浴加热时应严格控制温度,切勿加热过剧。5

[6]兰州大学,复旦大学化学系有机化学教研室.有机化学实验(第二

版)[M].北京:高等教育出版社,1994:236—237.

[7]曾昭琼.有机化学(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2000:116

—117.

结论

以苯甲醛为原料,通过安息香缩合,氧化和环合三步合成苯

[8]潘英明,黄朗,梁敏,等.安息香的微型制备方法研究[J].内蒙古民

族大学学报(自然科学版),2004,19(3):285—286.

万方数据

苯妥英钠合成实验的改进

苯妥英钠合成实验的改进

作者:

作者单位:

刊名:

英文刊名:

年,卷(期):陈新, CHEN Xin皖西学院化生系;安徽仿生传感与检测技术省级实验室,安徽,六安,237012广州化工GUANGZHOU CHEMICAL INDUSTRY2010,38(7)

参考文献(8条)

1.周隆春 精细化工实验法 1998

2.潘英明;黄玥;梁敏 安息香的微型制备方法研究[期刊论文]-内蒙古民族大学学报(自然科学版) 2004(03)

3.曾昭琼 有机化学 2000

4.兰州大学;复旦大学化学系有机化学教研室 有机化学实验 1994

5.王瑞;孙铁民;沈阳药科大学药物化学教研室 药物化学实验 2004

6.何黎琴;见玉娟 苯妥英钠合成路线改进[期刊论文]-安徽化工 2003(06)

7.杨仕豪;李莉萍 苯妥英钠合成工艺改进 1995(01)

8.冯金城;麦禄诚 苯妥英钠的制备[期刊论文]-天津大学学报(自然科学版) 2000(03)

本文链接:http://d..cn/Periodical_gzhg201007033.aspx

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由苯胺为起始原料合成对溴苯胺摘要对溴苯胺是非常重要的有机化工原料其一般合成路线是由苯为原料经要经历硝化还原保护溴代去保护等多个步骤合成最终产物而本实验是从这个合成路线的中间步骤开始以中间体苯胺为原料进行合成保护...

乙酰苯胺实验报告

有机化学实验实验人钱泓旭辅导老师向清祥实验名称乙酰苯胺NPhenylacetamide编号003日期20xx926温度170气压9695KPa目标化合物的结构式CHNHCOCHmw653中文名称iupac法N苯...

化学实验报告--乙酰苯胺的制备

化学实验报告乙酰苯胺的制备乙酰苯胺的制备11掌握苯胺乙酰化反应的原理和实验操作2学习固体样品的制备3学习分馏柱的原理及使用方法4掌握重结晶方法及操作5熟悉固体样品熔点的测定方法2N苯基乙酰胺NPhenylace...

苯妥英钠的合成实验报告(3篇)