制药工程实验讲义.docx
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制药工程实验讲义
制药工程专业
实验讲义
实验室安全技术知识简介………………………………………………
实验一苯佐卡因(Benzocaine)的合成……………………………
实验二黄柏中盐酸小檗碱的提取及薄板层析…………………
实验三乙酰水杨酸合成(设计性实验)…………………………
实验四相转移催化法合成dl-扁桃酸
实验室安全技术知识简介
一、化学试剂的一般安全知识
许多化学试剂具有易燃、易爆和易使人中毒的性质,通常称其为化学危险品。
目前,约有2000种左右的化学试剂被列为危险品。
运输和公安部门根据发生危险事故的情况,将它们分成8类,每类的危险特性各异。
现分别简述如下:
1.爆炸性试剂爆炸品是指受外界的引发,在产生剧烈化学反应同时,放出大量的热能和气体(CO2、CO、H20、N2等)的物质。
按“危险品安全管理规则”(以下简称“危规”)规定,爆炸品可分为4类:
(1)点火器材(如导火绳等);
(2)起爆器材(如雷管等);
(3)炸药及爆炸性药品(如苦味酸、三硝基甲苯等);
(4)其它爆炸品(如焰火、爆竹等)。
2.液化气体和压缩气体临界温度在常温以上的气体受压液化后装在耐压容器内,称为液化气体(如浓氯、液氨等);临界温度在常温以下的气体,在常温压入耐压容器,称为压缩气体。
这两类气体的膨胀力随温度升高而增大,因此,要置阴凉通风处,防止日光直晒。
按“危规”规定,气体试剂可分为剧毒、易燃、助燃和不燃气体4类。
3.易燃液体试剂这类试剂在正常工作环境温度下产生的蒸气遇火源就燃烧。
由于有流动性和较高的蒸气压,使危险的范围和着火爆炸的危险程度增大。
温度越高,液体的蒸气压越大,其燃烧的危险性也就越大。
通常以闪点来衡量易燃液体的危险程度相划分等级。
闪点(闪光点)即可燃液体的蒸气与靠近被面的空气温合到一定比例后闪燃的最低温度。
一般来说,闪点越低,越易燃烧。
由于正常生产过程中的环境温度和自然气温有所不同,按闪点来划分易燃液体的等级也就有所不同。
有的规定,闪点低于28℃者为一级易燃品,闪点在28~45℃者为二级易燃品,也有的规定,闪点低于-18℃者、-18~23℃者和23~61℃者分别称为低闪点、中闪点和高闪点易燃液体。
从易燃液体的化学结构可估计其闪点的高低和危险程度,有两条原则可循:
(1)同系物的闪点随碳原子数增加而升高。
例如;甲醇(10℃)<乙醇(14℃)<正丙醇(22℃)<正丁醇(29℃);
(2)同系物分子中有一个或多个卤原子时,其可燃性降低。
例如:
氯苯、二氯苯、三氯苯和四氯苯的闪点依次为24、66、113和153℃。
4.易燃固体试剂、易自燃试剂和遇水燃烧试剂
(1)易燃固体试剂指在正常储运情况下易燃烧和爆炸的固体物质。
按“危规”规定,易燃固体分一、二两级。
常见的有红(赤)磷和硝化棉等少数品种。
(2)易自燃试剂指在无火源和常温情况下,能自行发热并积累热量使温度升至燃点而引起燃烧的物质。
易自燃试剂按其自燃程度分为一、二两级。
一级易燃试剂要使用特殊包装。
(3)遇水燃烧试剂指与水能发生剧烈化学反应,放出可燃气体并能着火的物质。
这类试剂主要有钠、钾、锂、钙。
前两者应置液体石蜡或煤油中隔绝空气保存;因锂比汽油还轻,一般用半固态矿物油封存;钙与水反应缓慢,密封即可。
“危规”将遇水燃烧试剂分为一、二两级。
5.氧化性试剂“危规”中所指的氧化性试剂都是含氧物质,受热时分解出氧使附近的可燃物着火。
6.毒害性试剂毒害性试剂通称毒害品,指的是进入人体血液后能导致疾病或死亡的物质。
毒害品可通过下列途径导致中毒:
①呼吸器官;②消化器官;③皮肤。
按“危规”规定,毒害品分4种:
①无机剧毒品,如氰化物;②有机剧毒品.二甲酯、氖乙酸等;③无机毒害品,如红丹(四氧化三铅),④有机毒害品,如:
三氯甲烷等。
7.腐蚀性试剂指接触人体的皮肤或粘膜时,使接触的组织立即产生不可逆破坏化学品。
按其化学性质,分为酸性腐蚀品、碱性腐蚀品和其它腐蚀品3种。
8.放射性试剂
二、防毒防尘器材
为了能在有毒害气体或粉尘的场所进行生产、事故处理或人员抢救,有关操作现场应配备相应的防毒防尘器材,并通过教育.使学生能正确使用这些器材,以便在需要时保护自己。
防毒防尘器材主要包括:
①过滤式防毒面具;②防毒口罩;③防尘口罩。
三、消防和急救基本措施
(一)灭火的基本知识
1.隔离法采取将燃烧物与未燃烧物或将可燃物与助燃物相隔的措施,使燃烧中断而灭火。
2.窒息法即采取措施阻止助燃物进入着火物的表面区而使火熄灭。
这些措施有:
以不燃气体稀释空气,降低其中氧的含量;用砂子、石棉毯、湿麻袋等覆盖着火物,使其因得不到足够的氧而熄灭。
(二)急救措施
急救措施要简单易行,主要有:
1.眼部立即以清水(最好用温水)冲洗患部及其周围至少15min。
2.皮肤立即以大量清水冲洗患部至少15~30min。
若是受碱腐蚀,可用2%醋酸溶液洗涤;被酸腐认可用稀碳酸氢纳溶液洗涤;衣着被腐蚀品污染后应立即脱去,以免腐蚀皮肤。
3.呼吸道当吸入毒害品而中毒时,应使中毒者尽快离开现场,吸入新鲜空气。
若中毒者呼吸因难,可作口对口的人工呼吸并使其安静、保持温暖。
4.胃肠道可给中毒者喝2~4杯温开水;不宜喝水时、可改用牛奶(昏迷的中毒者,不可服用任何东西!
)。
随后,立即用手指搔其舌根部的两侧,使其吐出毒物;也可饮用温食盐水催吐,直到吐出液澄清为止。
最好根据毒物的毒性,对症给予解毒剂。
无论毒物进入的途径和作用部位如何,严重中毒者都应立即就医。
四、实验室安全防护技术
(一)实验时的一般注意事项
(1)实验前认真预习,作好一切准备工作,以保证实验质量和安全。
(2)实验开始前应检查仪器是否完整无损,装置是否正确稳妥。
(3)安装仪器时,保持松紧适度;搅拌须与装置垂直并转动自如;若需装温度计,则应在搅拌运动范围之外。
先搅拌后加热回流,以免暴沸。
(4)实验所需的防护用品、如手套、防护眼镜和面罩等应准备齐全,酌情选用。
(5)进行实验时,思想要集中,操作要认真,不得把离操作台,并经常注意仪器有无泄漏、碎裂、反应是否正常等情况。
(6)实验中所用药品和废弃物不能随意散失和遗弃。
切勿把任何药品倒回储瓶。
反应中产生的有害气体应按规定处理,以免污染环境、损害身体。
(7)学生应严格按规程进行实验,若要改变须征得教师的同意。
(8)保持实验室安静、整洁。
实验中保持桌面、地面、水槽和仪器干净。
(9)实验结束后,须将水、电、煤气等关闭,打扫好卫生,经教师同意后方可离开。
(二)警火、爆炸和中毒事故的预防
1.着火使用乙醚、石油醚、二硫化碳、丙酮、苯、甲醇和乙醇等易燃液体时,应远离火源。
切勿敞口加热或直火蒸馏。
装置不能漏气。
应用橡皮管连接接受器支管并引至室外。
回流或蒸馏液体时勿忘加沸石。
在过热溶液中加沸石,易导致液体冲出,造成损失或着火。
使用金属钠不能遇水。
钠渣和沾有钠渣的拭纸须用乙醇彻底处理后才能弃之。
操作氢、乙炔等易燃易爆气体时,要保持室内空气畅通.严禁明火并防止一切火星(如敲击、鞋钉摩擦、马达电刷或电器开关等所产生的火花)的发生。
万一着火,应立即切断火源(关闭煤气、拉开电闸)并设法灭火。
2.爆炸常压操作切勿造成密闭系统;减压蒸馏不可使用平底烧瓶;加压操作应经常。
注意系统内压力有无超安全负荷。
否则都可能引起爆炸。
使用有机过氧化物、多硝基芳烃、硝酸酯、叠氮化合物、干燥重氮盐、重金属炔化物时须特别小心。
乙醚、异丙醚、共轭烯烃等久置后会产生过氧化物,须经检验并除去(若有的话)后方能蒸馏。
实验一苯佐卡因(Benzocaine)的合成
苯佐卡因为局部麻醉药,外用为撒布剂,用于手术后创伤止痛,溃疡痛,一般性痒等。
化学结构式
化学名对氨基苯甲酸乙酯
性状白色结晶性粉末,味微苦而麻;熔点88~90℃;易溶于乙醇,极微溶于水。
一、实验目的
通过苯佐卡因苯佐卡因的合成,了解药物合成的基本过程,掌握氧化、酯化和还原反应的原理及基本操作。
二、合成路线
三、实验步骤
l.对硝基苯甲酸的制备(氧化)
在装有搅拌和球型冷凝器的100mL三颈瓶中,加入重铬酸钠(含两个结晶水)4.5g,水6mL,开动搅拌,待重铬酸钠溶解后,加入对硝基甲苯1.5g,用滴液漏斗滴加7.5mL浓硫酸。
滴加完毕(滴加时间20~30分钟),电加热,保持反应液微沸60~90分钟(反应中,球型冷凝器中可能有白色针状的对硝基甲苯析出,可适当关小冷凝水,使其熔融)。
冷却后,将反应液倾入20mL冷水中,抽滤。
残渣用10mL水分三次洗涤。
将滤渣转移到烧杯中,加入5%硫酸10mL,在沸水浴上加热10分钟,并不时搅拌,冷却后抽滤,滤渣溶于温热的5%氢氧化钠溶液19mL中,在50℃左右抽滤,滤液加入活性碳适量脱色(5-10分钟),趁热抽滤。
冷却,在充分搅拌下,将滤液慢慢倒入15%硫酸15mL中,边倒边用玻璃棒搅拌,即有浅黄色固体析出。
检查呈酸性后抽滤,滤饼用少量水洗涤至中性,抽干,粗品用50%乙醇重结晶,干燥,计算收率。
2.对硝基苯甲酸乙酯的制备(酯化)
在干燥的l00mL圆底瓶中加入对硝基苯甲酸6g,无水乙醇24mL,逐渐加入浓硫酸2mL,振摇使混合均匀,装上附有氯化钙干燥管的球型冷凝器,油浴加热回流80分钟(油浴温度控制在l00~120℃);稍冷,将反应液倾入到100mL水中,抽滤;滤渣移至乳钵中,研细,加入5%碳酸钠溶液10mL(由0.5g碳酸钠和10mL水配成),研磨5分钟,测PH值(检查反应物是否呈碱性),抽滤,用少量水洗涤,干燥,计算收率。
3.对氨基苯甲酸乙酯的制备(还原)
A法:
在装有搅拌棒及球型冷凝器的250mL三颈瓶中,加入35mL水,2.5mL冰醋酸和已经处理过的铁粉8.6g,开动搅拌,加热至95~98℃反应5分钟,稍冷,加入对硝基苯甲酸乙酯6g和95%乙醇35mL,在激烈搅拌下,回流反应90分钟。
稍冷,在搅拌下,分次加入温热的碳酸钠饱和溶液(由碳酸钠3g和水30mL配成),搅拌片刻,立即抽滤(布氏漏斗需预热),滤液冷却后析出结晶,抽滤,产品用稀乙醇洗涤,干燥得粗品。
B法:
在装有搅拌棒及球型冷凝器的100mL三颈瓶中,加入水25mL,氯化铵0.7g,铁粉4.3g,直火加热至微沸,活化5分钟。
稍冷,慢慢加入对硝基苯甲酸乙酯5g,充分激烈搅拌,回流反应70分钟。
待反应液冷至40℃左右,加入少量碳酸钠饱和溶液调至PH7~8,加入30mL氯仿,搅拌3~5分钟,抽滤;用10mL氯仿洗三颈瓶及滤渣,抽滤,合并滤液,倾入100mL分液漏斗中,静置分层,弃去水层,氯仿层用5%盐酸90mL分三次萃取,合并萃取液(氯仿回收),用40%氢氧化钠调至pH8,析出结晶,抽滤,得苯佐卡因粗品,计算收率。
4.精制
将粗品置于装有球形冷凝器的100mL圆底瓶中,加入10~15倍(mL/g)50%乙,醇,在水浴上加热溶解。
稍冷,加活性碳脱色(活性碳用量视粗品颜色而定),加热回流20分钟,趁热抽滤(布氏漏斗、抽滤瓶应预热)。
将滤液趁热转移至烧杯中,自然冷却,待结晶完全析出后,抽滤,用少量50%乙醇洗涤两次,压干,干燥,测熔点,计算收率。
五、注释
1.氧化反应一步在用5%氢氧化钠处理滤渣时,温度应保持在50℃左右,若温度过低,对硝基苯甲酸钠会析出而被滤去。
2.酯化反应须在无水条件下进行,如有水进入反应系统中,收率将降低。
无水操作的要点是:
原料干燥无水;所用仪器、量具干燥无水:
反应期间避免水进入反应瓶。
3.对硝基苯甲酸乙酯及少量未反应的对硝基苯甲酸均溶于乙醇,但均不溶于水。
反应完毕,将反应液倾入水中,乙醇的浓度降低,对硝基苯甲酸乙酯及对硝基苯甲酸便会析出。
这种分离产物的方法称为稀释法。
4.还原反应中,因铁粉比重大,沉于瓶底,必须将其搅拌起来,才能使反应顺利进行,故充分激烈搅拌是铁酸还原反应的重要因素。
A法中所用的铁粉需预处理,方法为:
称取铁粉10g置于烧杯中,加入2%盐酸25mL,在石棉网上加热至微沸,抽滤,水洗至pH5~6,烘干,备用。
思考题
1.反应完毕,将对硝基苯甲酸从混合物中分离出来的原理是什么?
2.何种情况下要采用机械搅拌装置?
3.粗产品加碱溶解时为何温度不能太高?
4.酯化反应为什么需要无水操作?
实验二黄柏中盐酸小檗碱的提取及薄板层析
黄柏为常用中药,具有清热燥湿,泻火除蒸,解毒疔疮的功效。
中国药典收载其来源为芸香科植物黄檗PhellodendronamurenseRupr。
关黄柏及黄皮树PhellodendronchinensesSchneid(川黄柏)的干燥树皮,商品黄柏绝大多数来源于上述两类,少量掺杂品为小檗属植物的茎皮。
盐酸小檗碱(berberineHydrochloride)为黄色针状结晶,无旋光性,熔点为145℃。
小蘗碱以季铵盐形式存在,碱性较强能溶于水(1:
20)及乙醇1:
100中,易溶热水及热乙醇,难溶于乙醚、石油醚、苯、氯仿等有机溶剂,它的盐类在水中溶解度较小,氯化小蘗碱(1:
500),但硫酸小蘗碱在水中溶解度却很大(1:
30)。
小蘗碱的pKa为11.53,它具有α-羟胺结构,表现下列三种互变的结构形式,其中以季铵式结构为最稳定。
盐酸小檗碱是中药黄连的主要有效成分,又称黄连素,具有显著的抗菌作用,临床上广泛用于治疗菌痢、肠炎、急性扁桃体炎等多种疾病。
本文采用水提醇沉的方法对黄柏中主要有效成分盐酸小檗碱其进行提取,并采用薄层层析方法对盐酸小檗碱进行定性鉴别。
一、实验目的
1.掌握水提醇沉法的原理。
2.学习粗提物的醇沉除杂方法。
3.学习盐酸小檗碱的定性鉴别。
4.了解硅胶薄层板在药物分析及分离中的应用。
5.学习硅胶板的制备及使用。
6.了解色谱条件的选择方法及影响分离度的因素。
二、实验仪器、试剂及药材
仪器:
循环水式真空泵、旋转蒸发仪、电子天平(万分之一)、药品天平、减压干燥箱、烧瓶(1000mL、500mL各两个)、酒精计、量筒(500mL、100mL、25mL各一个)、容量瓶(10mL)、分液漏斗(150mL)、移液管(10mL)、三角瓶(250mL)、普通漏斗、蒸发皿、抽滤瓶、抽滤漏斗、玻璃毛细管、玻璃板、玻璃棒、层析缸、紫外光灯、滤纸、吸耳球。
药品及试剂:
黄柏(经鉴定为《中国药典》规定的药材)、盐酸小檗碱标准品(中国药品生物制品检定所)、CMC-Na,硅胶H(或G)、酒精、乙酸乙酯、蒸馏水、无水乙醇、甲醇、正丁醇、冰醋酸、石油醚(60~90℃)。
三、实验内容
(一)盐酸小檗碱粗品的提取
取黄柏药材,切成约0.5cm厚的饮片,称取100g加适量水浸泡30min,加10倍量水,煎煮3次,每次1.5h进行提取,滤过,合并滤液,滤液浓缩至l:
1(g/mL),加3倍量乙醇使沉淀,放置,约20分钟,加热到50-60℃,趁热过滤,回收乙醇液,至无乙醇味,加水至200mL,煮沸,趁热保温抽滤,趁热用盐酸调pH值为2,冷却静置,待沉淀析出完全后抽滤,沉淀,80℃以下烘干,称重,计算粗品与取药材量比较,即得盐酸小檗碱粗品收率。
(二)硅胶板的制备
1.将玻璃板洗净,晾干。
2.称取3g(或5g)CMC-Na,放入1500mL锥形瓶中,加入1000mL蒸馏水,磁子搅拌,水浴加热60-70℃,直到澄清,静置数天,让少量絮状物沉降。
注意,滤纸无法过滤。
3.用托盘天平称取硅胶10g,加入已配制好的羧甲基纤维素钠溶液30mL,研磨5min,放置5min。
将适量调制好的吸附剂(硅胶G)倒在玻璃板上,用玻璃棒调匀,轻敲玻璃板,使表面平坦光滑,然后放置于水平平台上,空气干燥后进行活化。
将干燥后的薄板放进烘箱,105℃干燥30min。
4.点样:
用溶剂将样品溶解,浓度为0.1%-1%。
距薄层硅胶板0.5-1cm处,用铅笔轻轻划一直线,用毛细管蘸取样品,点于直线上,每个点之间间隔1cm以上。
5.展开剂配制:
选择合适量器把各组成溶剂移入分液漏斗,强烈振摇使混合液充分混匀,放置,如果分层,取用体积大的一层作为展开剂。
6.展开系统的饱和:
一般使用的是双槽的展开缸,一槽用来放展开剂,另一槽可加入氨水或硫酸。
把待展开的板放入两槽间的平台,斜架着,盖上层析缸的盖子。
让展开剂的蒸气充满层析缸,并使薄层板吸附蒸气达到饱和,防止边沿效应,饱和时间在30min左右。
7.展开:
把点样品的薄板的一端浸入展开剂中,溶剂依靠毛细作用上升,对样品进行重复解吸而达到分离目的。
(三)盐酸小檗碱薄层定性
对照品溶液的制备:
取经80℃干燥至恒重的盐酸小檗碱10mg,精密称定,加甲醇溶解,并制备成每lmL含盐酸小檗碱0.5mg的溶液,作为对照品溶液。
盐酸小檗碱样品溶液:
取盐酸小檗碱粗品约0.1g加甲醇5mL溶解,作为样品溶液。
展开剂:
1、正丁醇一冰醋酸一水(7:
1:
2)
2、石油醚(60-90℃)-乙酸乙酯(1:
1)
取盐酸小檗碱样品溶液、盐酸小檗碱标准液,用毛细管各吸取约10μL,5μL,分别点在同硅胶G板(以0.5%CMC-Na为粘合剂)上,晾干,放置已有展开剂的层析缸进行欲饱和30min,进行展开,展开剂展开至接近薄层板上沿处,停止展开,取出,晾干,将薄层板放置紫外光灯(365nm)下检视。
盐酸小檗碱样品色谱中,在与盐酸小檗碱标准液色谱相应的位置上,显相同颜色的荧光斑点。
四、思考题
1.简述水提醇沉法的基本原理。
2.试举出三种植物药可以用到的水提醇沉法的例子。
3.硅胶G板制作时的注意事项。
4.除了硅胶薄层板之外,还有哪些薄层板。
5.为什么要将薄层板硅胶板放进烘箱中活化?
如果不活化,使用过程中会有哪些问题产生?
三乙酰水杨酸合成(设计性实验)
乙酰水杨酸为解热镇痛药,用于治疗伤风、感冒、头痛、神经痛、关节痛及风湿痛。
近年来,又证明它具有抑制血小板凝聚的作用,其治疗范围又进一步扩大到预防血栓的形成,治疗心血管疾病。
其它名称:
2-乙酰基苯甲酸;阿司匹林;Aspirin
乙酰水杨酸为白色针状结晶,熔点135~138℃,易溶于乙醇,可溶于氯仿、乙醚,微溶于水。
一、目的要求
1.掌握合成药物化学研究的常规步骤。
2.掌握实验方案设计的一般方法。
3.掌握方案比较的一般方法。
二、实验内容
1.方案设计(4学时)
设计以水杨酸为起始原料合成乙酰水杨酸的工艺过程,具体内容包括:
(1)文献检索。
了解乙酰水杨酸的性质、药理作用、用途及近年来的发展。
选择制备工艺路线,了解路线中所用原料、中间体及产物的性质,分析该合成路线的特点及合成中可能遇到的问题。
(2)编写实验方案。
根据文献资料,设计合成路线、确定反应条件及产物分离纯化的方案。
可以对某一种合成路线进行实验研究,研究反应的影响因素或对反应条件进行优化,也可以进行不同合成方法的比较研究。
要求至少设计4组实验,编写实验方案。
(3)仪器、试药准备。
本实验主反应一律使用50ml三颈瓶,反应投料量以此为基准。
在实验方案中需要提出所用的仪器及药品名称、数量、规格。
2.实验研究(8学时)
(1)所编写的实验方案经指导老师审查合格后方可领取实验用试药及仪器。
(2)根据实验方案进行实验研究,研究乙酰水杨酸的制备方法及反应条件,并对产物进行纯化。
产物以水杨酸为基准计算收率,测定熔点。
(3)实验过程中认真记录反应过程及现象。
3.撰写论文(8学时)
实验结束后,每人需完成一篇研究论文,字数2000字左右,A4纸打印。
内容及格式要求如下:
××××××××××(文章标题,三号黑体,居中)
×××班×××(班级、姓名,五号,楷体)
摘要:
(要求不超过200字,内容包括研究的目的、方法和结论。
)(以下均用五号宋体)
关键词:
(3~5个)
正文:
(采用以下格式,最多用三级目录,即1,1.1,1.1.1)
前言
研究内容简述(包括产品的简介、研究的目的和方法)
1实验
1.1仪器及药品
1.1.1仪器
1.1.2药品
1.2合成过程(实验操作步骤)
1.3样品分析方法
1.3.1
1.3.2
2结果与讨论
列出数据,写出实验中测定或计算的结果,并对此研究结果进行讨论,从而得出研究结论。
2.1反应温度对产品收率的影响
2.2······
3结论
列出实验得到的较佳反应条件
参考文献
按标准格式列出所用参考文献3~5篇。
格式举例:
[1]温忠慧,欧阳钦.4-氨基水杨酸治疔溃疡性结肠炎[J].中华内科杂志,1997,36(7):
470-471.
[2]
四相转移催化法合成dl-扁桃酸
[实验目的]
(1)学习相转移催化合成基本原理;
(2)掌握季铵盐在多相反应中的催化机理和应用技术;
(3)巩固萃取及重结晶操作技术。
[实验原理]
dl-扁桃酸(mandelicacid),学名为苯乙醇酸,又称苦杏仁酸,可做医药中间体,用于合成环扁桃酸酯、扁桃酸乌洛托品及阿托品类解痛剂;也可以用作测定铜和锆的试剂。
扁桃酸可以通过α,α-二氯苯乙酮(C6H5COCHCl2)或扁桃腈(C6H5CH(OH)CN)的水解而制得。
不过这两条合成路线都较长,尤其是后者,还要用到剧毒物NaCN,工业生产不安全,而且收率只有46%。
本实验在季铵盐氯化苄三乙基铵(TEBAC)的催化下一锅煮(one-pot)制得扁桃酸,收率可达75%。
其反应机理如下:
其中:
CCl2称作二氯卡宾,反应活性很高。
过去,有二氯卡宾参与的反应活性很高。
过去,有二氯卡宾参与的反应都是在严格无水的条件下进行的。
现在,由于相转移催化剂的介入,在水相—有机相两相体系中产生二氯卡宾已变得非常方便,其机理如下:
需要指出的是,用化学方法合成扁桃酸只得到外消旋体。
若要获得其纯的对映异构体,还须进行手性拆分。
dl-扁桃酸的合成反应式如下:
[仪器、试剂与材料]
电热套,50mL三口烧瓶,滴液漏斗,搅拌器,球形冷凝管,布氏漏斗,抽滤瓶,苯甲醛,氯仿,乙醚,氯化苄,三乙胺,苯,氢氧化钠,甲苯。
[实验内容]
依次向50mL圆底烧瓶中加入5mL氯化苄、6mL三乙胺和12mL苯[1],并在瓶口上配置回流冷凝管,再投入1~2粒沸石。
加热回流1.5h后,将反应液冷却至室温,氯化苄基三乙基铵即呈晶体析出,经水泵减压过滤[2],用玻璃盖挤压滤饼,即可置放在盛有无水氯化钙和石蜡的干燥器中以备用[3]。
在50mL三口烧瓶上,配置搅拌器、冷凝管、滴液漏斗和温度计。
依次加入5mL苯甲醛、8mL氯仿和0.4g氯化苄基三乙基铵。
水浴加热并搅拌[4]。
当反应温度升至56℃,开始自滴液漏斗慢慢滴加17mL30%氢氧化钠水溶液。
滴加碱液过程中,保持反应温度在60~65℃,大约20min滴毕,继续搅拌40min,反应温度维持在65~70℃。
用10mL水将反应液稀释,用50%硫酸酸化水相至pH=2~3,然后用乙醚萃取两次(2×15mL),合并醚层(留待回收乙醚)。
此次萃取液合并后用无水硫酸镁干燥,水浴蒸除乙醚,即得外消旋苯乙醇酸粗品。
将(dl)-苯乙醇酸粗品置入50mL烧瓶,配置回流冷凝管。
先加入少许甲苯于烧瓶中,加热后再补加甲苯,直至溶剂微微沸腾时粗产物恰好溶解为止[5]。
趁热过滤,母液于室温静置,使结晶慢慢析出。
产品经干燥后称量,测定熔点并计算产率。
(dl)-苯乙醇酸呈白色片状晶体,tmp120~122℃。
[注释]
[1]氯化苄有毒,并具有催泪刺激性。
三乙胺和苯均有毒,量取时应在通风橱中操作。
[2]过滤时宜在通风橱中进行,因滤液中尚有部分为反应完全的具有刺激性的氯化苄会逸出。
季铵盐极易溶于水,过滤应迅速。
[3]干燥器中放石蜡以除去产物中残余的烃类溶剂。
[4]此反应是发生在两
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