實驗13　苯佐卡因的合成

實驗目的

（1）掌握苯佐卡因的制備方法。

（2）了解保護氨基的方法。

（3）熟悉氧化反應、還原反應及酸和醇的酯化反應。

（4）練習多步合成化合物的方法。

實驗原理

苯佐卡因又稱對氨基苯甲酸乙酯，它是局部麻醉藥中結構最簡單的一種，麻醉力小，但是作用持久而毒性小，主要用于皮膚病的止癢、創傷及痔瘡、黏膜潰瘍等的止痛。一般制成軟膏或栓劑使用。本實驗以對硝基甲苯為原料，在少量氯化銨的存在下，用鐵粉進行還原得到對甲基苯胺；對甲基苯胺經氨基保護后氧化、水解得到對氨基苯甲酸；對氨基苯甲酸在濃硫酸的催化下和乙醇酯化得到對氨基苯甲酸乙酯。反應式如下：

試劑與儀器

試劑：對硝基甲苯，鐵粉，氯化銨，碳酸鈉，苯，濃鹽酸，高錳酸鉀，乙酸酐，乙酸鈉，硫酸，乙酸，無水硫酸鎂，氫氧化鈉（20％），乙醇（95％），乙醚。

儀器：三口燒瓶，圓底燒瓶，回流冷凝管，布氏漏斗，抽濾瓶，分液漏斗，燒杯，pH試紙，石蕊試紙。

實驗內容

1.對甲基苯胺的合成

在100mL三口燒瓶中加入14g鐵粉、1.8g氯化銨和40mL水，裝上回流冷凝管，在攪拌下緩慢加熱15min，停止加熱。稍微冷卻，加入8.2g對硝基甲苯，加熱回流1.5h。冷卻至室溫后，檢測溶液的pH值，加入2.5mL 5％的碳酸鈉水溶液，再加入40mL苯，充分攪拌，用布氏漏斗和抽濾瓶進行抽濾，然后用10mL苯洗滌濾渣。用分液漏斗從濾液中分出有機相，水相每次用10mL苯萃取三次，合并有機相。有機相每次用20mL 5％的稀鹽酸萃取三次，合并鹽酸層，有機相苯倒入指定的回收瓶中。取15mL 20％的氫氧化鈉溶液分批加入鹽酸萃取液中，冷卻使沉淀析出完全。過濾，濾液用20mL苯萃取，萃取液和沉淀一并加入圓底燒瓶中，水浴蒸餾蒸出苯，再蒸餾收集198～201℃的餾分，冷卻后得到固體，計算收率，并測定熔點。

2.對氨基苯甲酸的制備

在25mL圓底燒瓶中加入3.0g對甲基苯胺、3.5mL乙酸酐，攪拌溶解后，裝上回流管，回流20min。趁熱將反應液倒入50mL冷水中，充分冷卻析晶，抽濾，用水洗滌晶體三次，干燥，得到對甲基乙酰苯胺，計算產品的收率，并測定熔點。將制備的產品置于250mL燒杯中，再加入90mL水、3.0g乙酸鈉和11g高錳酸鉀，在攪拌下加熱至85℃反應40min。趁熱過濾，用少量的熱水洗滌沉淀，濾液冷卻，檢測溶液的酸堿性。濾液中加入20％的硫酸至pH值為1～2，冷卻過濾，得到產品對乙酰氨基苯甲酸，干燥后計算收率，并測定熔點。將上述產品置于100mL圓底燒瓶中，加入20mL濃鹽酸和20mL水，加熱回流30min，使反應液冷卻，再加入20mL水，最后用20％的氫氧化鈉溶液中和反應液至石蕊試紙剛好變藍，堿切勿過量。根據溶液的總體積，每30mL溶液加入1mL乙酸，冰浴冷卻析晶，過濾，干燥，得到對氨基苯甲酸，確定水解收率和三步反應的總收率，并測定產品的熔點。

3.對氨基苯甲酸乙酯的合成

在50mL圓底燒瓶中加入2.0g對氨基苯甲酸和25mL乙醇，攪拌均勻后，在冰水冷卻下再加入2mL濃硫酸，有固體出現（生成什么物質了），攪拌均勻后，在水浴上加熱回流1h，并不停地攪拌。待反應液冷卻后，分批加入10％的碳酸鈉溶液至中性，再加入少量碳酸鈉溶液使體系pH值約為9，有固體出現（生成什么物質了）。將反應液轉入分液漏斗，殘余固體用45mL乙醚分多次洗滌，并將乙醚轉入同一分液漏斗，充分搖振，有機相用無水硫酸鎂干燥，水浴蒸餾蒸出乙醚，殘留物用乙醇水溶液重結晶，放置室溫冷卻析晶，過濾，干燥，得到苯佐卡因，計算收率，并測定熔點。

注意事項

（1）如果溶液呈現紫色，再加入少量的乙醇加熱至紫色消失再過濾。

（2）根據實際情況確定水醇比例，熱溶解應在回流裝置中進行。

思考題

（1）在何種情況下有機反應需要對某些官能團或某些位置進行保護？請舉例說明保護基在合成中的應用。

（2）還原反應結束后，為什么反應液常顯堿性？為什么要加入碳酸鈉溶液？

（3）氧化反應完畢后，如果溶液呈現紫色，為什么要加入乙醇除去顏色？

（4）酰胺的水解完成后，加入堿中和時，為什么要加入乙酸？

（5）對于酯化后的中和反應，為什么采用碳酸鈉而不使用氫氧化鈉？

（6）以對硝基甲苯為原料合成苯佐卡因時，你認為有幾條路線，寫出這些可能的路線和涉及的反應條件。

參考文獻

［1］徐克勛.精細有機化工原料及中間體手冊［M］.北京：化學工業出版社，1998.

［2］宋毛平，何占航.基礎化學實驗與技術［M］.北京：化學工業出版社，2008.