苯佐卡因的制备方案.docxVIP

苯佐卡因的制备方案

一、实验目的

通过实验掌握苯佐卡因的制备方法，熟悉酯化、还原等有机合成反应的原理和操作，巩固回流、减压过滤、重结晶等基本实验操作技能。

二、实验原理

苯佐卡因（对氨基苯甲酸乙酯）的制备一般分两步进行。首先由对甲苯胺经乙酰化、氧化、水解制得对氨基苯甲酸，再将对氨基苯甲酸与乙醇进行酯化反应得到苯佐卡因。本实验采用对硝基苯甲酸乙酯的还原法制备苯佐卡因，具体反应原理如下：

1.酯化反应：对硝基苯甲酸与乙醇在浓硫酸催化下发生酯化反应生成对硝基苯甲酸乙酯。

反应式：(pNO_{2}C_{6}H_{4}COOH+C_{2}H_{5}OHstackrel{H_{2}SO_{4}}{longrightarrow}pNO_{2}C_{6}H_{4}COOC_{2}H_{5}+H_{2}O)

浓硫酸的作用是催化剂和脱水剂，促进酯化反应的进行。该反应是可逆反应，为了提高酯的产率，通常采用增加反应物浓度（如加入过量的乙醇）或移去产物（如不断蒸出反应生成的水）的方法。

2.还原反应：对硝基苯甲酸乙酯在铁粉和盐酸的作用下被还原为苯佐卡因。

反应式：(pNO_{2}C_{6}H_{4}COOC_{2}H_{5}+4Fe+9HCllongrightarrowpNH_{2}C_{6}H_{4}COOC_{2}H_{5}+4FeCl_{2}+4H_{2}O)

铁粉在盐酸的存在下提供电子，将硝基还原为氨基。

三、实验仪器和药品

1.仪器：圆底烧瓶（100mL、50mL）、回流冷凝管、蒸馏头、接引管、锥形瓶、布氏漏斗、抽滤瓶、玻璃棒、电子天平、温度计、量筒、滴管、加热套、减压蒸馏装置等。

2.药品：对硝基苯甲酸、无水乙醇、浓硫酸、铁粉、碳酸钠、盐酸、95%乙醇、活性炭。

四、实验步骤

（一）对硝基苯甲酸乙酯的制备

1.加料：在100mL圆底烧瓶中，加入6g对硝基苯甲酸和24mL无水乙醇，摇动使大部分固体溶解。将烧瓶置于冷水浴中，缓慢加入4mL浓硫酸，边加边摇，使混合均匀。投入几粒沸石。

2.回流：装上回流冷凝管，在加热套上加热回流1.52h。回流过程中，反应体系逐渐变为均相，这表明反应在不断进行。

3.冷却与中和：回流结束后，将烧瓶冷却至室温。然后将反应液小心地倒入盛有100mL冷水的烧杯中，边倒边搅拌。此时会有大量白色固体析出，这是对硝基苯甲酸乙酯。用碳酸钠固体中和至溶液呈中性，中和过程中要不断搅拌，注意观察溶液的pH变化，避免加入过多碳酸钠。

4.抽滤与洗涤：将中和后的混合物进行减压过滤，得到粗产品。用少量冷水洗涤滤饼，以除去残留的杂质和盐分，尽量抽干水分。

5.重结晶：将粗产品转移至锥形瓶中，加入适量的95%乙醇进行重结晶。加热使固体完全溶解，稍冷后加入少量活性炭脱色，继续加热煮沸几分钟。趁热过滤除去活性炭，将滤液冷却至室温，使晶体析出。再次进行减压过滤，收集晶体，用少量冷的95%乙醇洗涤，抽干后晾干，称量并计算产率。

（二）苯佐卡因的制备

1.加料：在50mL圆底烧瓶中，加入3g对硝基苯甲酸乙酯、2.5g铁粉、8mL水和2滴浓盐酸。投入几粒沸石。

2.回流：装上回流冷凝管，在加热套上加热回流1h。回流过程中，铁粉与盐酸反应产生氢气，同时将硝基还原为氨基。反应初期会有大量气泡产生，随着反应的进行，气泡逐渐减少。

3.趁热过滤：回流结束后，趁热将反应液通过预热的布氏漏斗进行减压过滤，以除去未反应的铁粉和其他不溶性杂质。用少量热水洗涤滤渣，将洗涤液并入滤液中。

4.中和与结晶：将滤液冷却至室温，用碳酸钠固体中和至溶液呈中性，此时会有白色固体析出，即苯佐卡因。

5.抽滤与干燥：减压过滤，收集晶体，用少量冷水洗涤，抽干后晾干，称量并计算产率。

6.重结晶提纯：将粗产品用95%乙醇进行重结晶，方法同对硝基苯甲酸乙酯的重结晶。得到纯净的苯佐卡因晶体，再次称量并计算最终产率。

五、实验注意事项

1.浓硫酸的使用：浓硫酸具有强腐蚀性，在加入时要缓慢并不断摇动，防止局部过热导致液体飞溅。操作时要戴防护手套和护目镜。

2.回流操作：回流过程中要控制好加热温度和时间，避免反应过度或不完全。注意观察冷凝管中液体的回流情况，确保冷凝效果良好。

3.中和操作：在中和过程中，要缓慢加入碳酸钠固体，防止产生大量气泡导致溶液溢出。同时要不断搅拌，准确控制溶液的pH值。

4.重结晶操作：重结晶时，溶剂的用量要适当，过多会导致产率降低，过少则固体不能完全溶解。活性炭的用量不宜过多，否则会吸附产品导致损失。趁热过滤时要迅速，防止晶体在漏斗中析出。

5.安全防护：实验过程中会产生一些有害气体（如氢气），要在通风良好的环境中进行操作。

六、产