新型催化劑合成苯佐卡因的探究

指導(dǎo)教師：老師探究學(xué)生:何樹

一、苯佐卡因的性質(zhì)：苯佐卡因：苯佐卡因化學(xué)名為對(duì)氨基苯甲酸乙酯，是一種局部麻醉藥，外用為撒布劑，用于手術(shù)后創(chuàng)傷止痛，潰瘍痛，一般性癢等。無色斜方形結(jié)晶，無嗅無味。分子量165.19。熔點(diǎn)88-90℃。易溶于醇、醚、氯仿。能溶于杏仁油、橄欖油、稀酸。難溶于水?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)式：

2、以對(duì)甲基苯胺為原料的制備方法（濃硫酸為催化劑）

甲基苯胺先用乙酸進(jìn)行酰胺化，然后將上的甲基氧化成酸，加鹽酸水解得到對(duì)氨基苯甲酸，最后加入乙醇酯化得產(chǎn)品。其制備路線如下：COOHNH2COOHNHCOCH3+HCl+C2H5OHH2SO4C2H5OOCH3NH2CH3NH2+(CH3CO)2OCH3NHCOCH3+COOHNHCOCH3KCr2O73、以硝基苯甲酸為原料，先還原后酯化的制備方法（濃硫酸為催化劑）合成路線如下：COOHNO2+C2H5OOCH3NH2FeSO4NH3.H2OCOOHNH2C2H5OHHCl4、以對(duì)硝基苯甲酸為原料，先酯化后還原的制備方法（濃硫酸為催化劑）其合成路線為：COOHNO2C2H5OOCH3NH2C2H5OOCH3NO2C2H5OHH+H+Fe5、以對(duì)硝基苯甲酸為原料一步制備的方法（金屬錫作催化劑）對(duì)硝基苯甲酸在鹽酸的條件下，以金屬錫作催化劑與乙醇反應(yīng)，即可得到苯佐卡因產(chǎn)品。此法工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)周期短，催人劑金屬的價(jià)格適宜，來源容易，所得產(chǎn)品純度高，收率也高。制備反應(yīng)式為：COOHNO2C2H5OOCH3NH2C2H5OHH+Sn結(jié)構(gòu)確證：

（1）、紅外吸收光譜法、標(biāo)準(zhǔn)物TLC對(duì)照法。（2）、核磁共振光譜法。

四、離子液體研究思路、方法、技術(shù)路線：1、合成時(shí)所需要的藥品和儀器：

FTIR-8900紅外波譜儀，uV-2201紫外可見分光光度計(jì)，N-甲基咪唑(購自臨海市凱樂化工廠)，1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯、1，4-丁烷磺酸內(nèi)酯（購自武漢風(fēng)帆化工有限公司），其余試劑均為分析純。合成反應(yīng)方程式：NNCH3+H2SO4[Hmim]HSO43、[C3SO3Hmim]HSO4(1-(3-磺酸基)丙基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽)的合成：

在圓底燒瓶中加入溶劑乙酸乙酯,然后依次加入0．1moLN-甲基咪唑和0.moL1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯，40℃攪拌反應(yīng),檢測(cè)反應(yīng)時(shí)間。將所得到的白色固體用乙醚少量多次洗滌,40℃下真空干燥得高純度兩性鹽,依據(jù)兩性鹽的摩爾量加入等摩爾的濃硫酸,80℃下磁力攪拌8h得淡黃色粘稠液,用乙酸乙酯少量多次反復(fù)洗滌,在80℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)并真空干燥后得到淡黃色透明粘稠離子液體[C3SO3Hmim]HSO422g,產(chǎn)率72.8％,同時(shí)紅外表征。合成反應(yīng)方程式：NNCH3+OSOOO[C3SO3Hmim]HSO44、[C4SO3Hmim]HSO4(1-(3-磺酸基)丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽)的合成：

在圓底燒瓶中加入溶劑乙酸乙酯，然后依次加入0.1moLN-甲基咪唑和0.1moL1,4-丁烷磺酸內(nèi)酯，40℃攪拌反應(yīng),TIC檢測(cè)時(shí)間。將所得到的白色固體用乙醚少量多次洗滌，40℃下真空干燥得高純度兩性鹽。依據(jù)兩性鹽的摩爾量加入等摩爾的濃硫酸，80℃下磁力攪拌8h得淡黃色粘稠液，用乙酸乙酯少量多次反復(fù)洗滌,在80℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)并真空干燥后得到淡黃色透明粘稠離子液體[C4SO3Hmim]HSO4為21.4g，產(chǎn)率67.7％，同時(shí)紅外表征。合成反應(yīng)方程式：NNCH3+SOOO[C4SO3Hmim]HSO46、離子液體的紅外表征：

合成的離子液體的紅外表征，通過與合成原料的紅外對(duì)比，可以明確產(chǎn)物為新化合物，在3200-2200cm是離子液體質(zhì)子化的NH向低頻位移并變寬的伸縮振動(dòng)峰，1600cm左右出現(xiàn)的是-NH2鍵的變形吸收峰。HSO3H與HSO4的特征吸收出現(xiàn)在1250cm附近與1150-1060cm,另外，在4000-3200cm無OH的特征吸收，說明離子液體中的水已經(jīng)完全被除去。7、離子液體溶解性：溶劑[Hmim]HSO4

[C3SO3Hmim]HSO4[C4SO3Hmim]水溶溶溶甲醇溶溶溶乙二醇溶溶溶氯仿微溶微溶微溶乙酸乙酯微溶微溶微溶石油醚不溶不溶

不溶乙醚不溶不溶不溶小結(jié)：

本試驗(yàn)對(duì)三種咪唑型酸性離子液體進(jìn)行合成，并考察其對(duì)本佐卡因的制備影響，得到以下結(jié)論：1、離子液體[Hmim]HSO4的合成條件：室溫反應(yīng)5h，80℃下旋轉(zhuǎn)干燥，產(chǎn)率43.9％，不需另加溶劑。2、離子液體[C3SO3Hmim]HSO4和[C4SO3Hmim]HSO4的合成條件：40C攪拌反應(yīng)8h，真空干燥得兩性鹽，加入濃硫酸后，80℃攪拌反應(yīng)8h并真空干燥，產(chǎn)率分別為72.8％和67.7％，此合成需注意所用溶劑為乙酸乙酯，而不能用乙醚，這是因?yàn)橐颐训姆悬c(diǎn)低于反應(yīng)溫度造成揮發(fā)使反應(yīng)終止。3、離子液體[Hmim]HSO4)、[C3SO3Hmim]HSO4和[C4SO3Hmim]HSO4皆為水溶性，不溶于酯，有利于酯化反應(yīng)。五、用上面合成的離子液體催化合成苯佐卡因：

合成路線：1、對(duì)羥基苯甲酸+乙醇（離子液體作催化劑）→對(duì)羥基苯甲酸乙酯+氯化氫→氯基苯甲酸乙酯+氨基鈉→苯佐卡因2、對(duì)硝基苯甲酸為原料：COOHNO2NO2COOC2H5NO2COOC2H5COOC2H5NH2離子液體H2OH2OFeFe3O4+++C2H5OH++3、所需要用的試劑：

對(duì)羥基苯甲酸、對(duì)硝基甲苯、乙醇、氨基鈉、對(duì)羥基苯甲酸乙酯、氯化氫或溴化氫、對(duì)氯基苯甲酸乙酯、[Hmim]HSO4、[C3SO3

Hmim]HSO4、[C4SO3Hmim]HSO4、碳酸鈉、氯仿、乙醇、固體碳酸鈉等。4、所用儀器:

100ml圓底燒瓶，球形冷凝管，布氏漏斗、吸濾瓶、回流裝置一套、蒸餾裝置一套、干燥器、滴液漏斗、燒杯、計(jì)時(shí)器、508．B型紅外光譜儀(美國PE公司）、溫度計(jì)、加熱裝置等。（MAS—I型常壓微波輔助合成／萃取反應(yīng)儀(上海新儀微波化學(xué)科技有限公司)、WAY．1S阿貝折射儀(上海光學(xué)儀器廠)、SP-501N氣相色譜儀(山東魯南化工儀器廠)、。3、反應(yīng)時(shí)間對(duì)酯化率的影響（參考最佳反應(yīng)時(shí)間為1h）