磺胺醋酰钠的合成

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  • 所属分类:分析化学类

1 . 通过本实验,掌握磺胺类药物的一般理化性质,并掌握如何利用其理化性质的特点来达到分离提纯的目的。

2 . 通过本实验操作,掌握乙酰化反应的原理。


实验原理

本品为白色结晶性粉末;无臭味、微苦、易溶于水,微溶于乙醇、丙酮。磺胺药是一种广谱抑菌剂,用于治疗感染。磺胺药与对氨基苯甲酸(PABA)结构相似,二者竞争抑制了细菌酶---二氢叶酸合成酶。对酶抑制的结果阻碍了二氢叶酸的合成,减少了四氢叶酸的代谢活动,使嘌呤、嘧啶核甙及脱氧核糖核酸合成辅助因子(cofactor)减少,从而抑制细菌的生成和繁殖。

实验步骤

一、目的要求

  1.  通过本实验,掌握磺胺类药物的一般理化性质,并掌握如何利用其理化性质的特点来达到分离提纯的目的。

  2.  通过本实验操作,掌握乙酰化反应的原理。

二、实验原理

       以药用磺胺为原料,醋酐为酰化剂,吡啶做催化剂,在pH12~14的碱性液中对N1进行选择性酰化来制备磺胺醋酰;精制得符合熔点要求的磺胺醋酰后,用5%NaOH乙醇液与其成盐来制备磺胺醋酰钠。

       合成路线如下:

QQ图片20191028132851.png

三、实验主要仪器和试剂及物理常数

  1.  实验仪器:100ml三颈瓶、回流冷凝管、温度计、烧杯(100、50ml)、磁力加热搅拌器、抽滤瓶、布氏漏斗、水泵、玻璃棒

  2.  实验试剂:磺胺17.2g、醋酐13.6g、氢氧化钠溶液(22.4%、77%、20%)、浓盐酸、蒸馏水、活性炭

  3.  理化常数和性质:

QQ图片20191028133304.png

四、实验方法

  1.  磺胺醋酰的制备

       在装有搅拌棒及温度计的100 mL三颈瓶中,加入磺胺17.2 g,22.5%氢氧化钠22 mL,开动搅拌,于水浴上加热至50℃左右。待磺胺溶解后,滴加醋酐3.6 mL,77% 氢氧化钠2.5 mL(首先,加入醋酐3.6 mL,77% 氢氧化钠2.5 mL;随后,每次间隔5 min,将剩余的77% 氢氧化钠和醋酐分5次交替加入,每次2 ml)。加料期间反应温度维持在50~55℃及pH12~13;加料完毕继续保持此温度反应30 min。反应完毕,停止搅拌,将反应液倾入100mL烧杯中,加水20 mL稀释。用36% 盐酸调至pH 7,于冰水浴中放置30 min,并不时搅拌析出固体,抽滤固体,用适量冰水洗涤。洗液与滤液合并后用浓盐酸调至pH 4~5,抽滤,得白色粉末。

       用3倍量(3 mL / g)10% 盐酸溶解得到的白色粉末,放置30min,不时搅拌,尽量使单乙酰物成盐酸盐溶解,抽滤除不溶物。滤液加少量活性碳室温脱色10 min,抽滤。滤液用40% 氢氧化钠调至pH 5,析出磺胺醋酰,抽滤,压干。干燥,测熔点(mp.179~184℃)。若产品不合格,可用热水(1:15)精制。

  2.  磺胺醋酰钠的制备

       将磺胺醋酰置于50 mL烧杯中,于90℃热水浴上滴加计算量的20%氢氧化钠至固体恰好溶解,溶液pH为7~8,趁热抽滤,滤液转至小烧杯中冷却,析出结晶,抽滤(用丙酮转移),压干,干燥,称重并计算收率。

五、注意事项

  1.  本实验中使用氢氧化钠溶液有多种不同的浓度,在实验中切勿用错,否则会导致实验失败。

  2.  滴加醋酐和氢氧化钠溶液是交替进行,每滴完一种溶液后,让其反应5min后,再滴加另一种溶液。滴加是用玻璃吸管加入,滴加速度以液滴一滴一滴滴下为宜。以使反应液始终保持一定的pH值(pH 12~13)。

  3.  反应中保持反应液pH在12~13之间很重要,否则收率将会降低。

  4.  再pH7时析出的固体不是产物,应弃去。产物再过滤中,切勿搞错。

  5.  再pH4~5析出的固体是产物。

  6.  在实验中,溶液pH的调节是反应能否成功的关键,应小心注意,否则实验会失败或收率降低。

  7.  最后须趁热过滤,漏斗应先预热。若滤液放置后较难析出结晶,可置电炉上略加加热,使其挥发去一些水分,再放冷析晶。

  8.  将磺胺醋酰制成钠盐时,应严格控制20% NaOH溶液的用量,按计算量滴加

QQ图片20191028134617.png

       由计算可知需2.3 g NaOH,即滴加20% NaOH 11.5 mL便可。因磺胺醋酰钠水溶性大,由磺胺醋酰制备其钠盐时若20% NaOH的量多于计算量,则损失很大。必要时可加少量丙酮,以使磺胺醋酰钠析出。

六、其它合成线路和改进方法

       在磺胺醋酰钠制备过程中,采用20%NaOH水液与磺胺醋酰成盐,操作繁琐,需要90℃的水浴加热,需不断测pH值,调整到pH7~8后趁热过滤,滤液要用冰盐浴冷却析晶,在实验教学过程中,发现严格按上述步骤操作,仍很难得到产品,因磺胺醋酰钠易溶于水。根据磺胺酷酰钠略溶于乙醇的物理性质,用5%NaOH乙醇液取代20%NaOH水溶液,并按计算量进行投料。通过实验验证,此步改进使操作简单化,避免了热水浴、冰盐浴,只需在室温中进行,所用乙醇可通过蒸馏回收,重新利用,更为可贵的是,成盐一步收率可达98%以上,通过定性分析,与磺胺醋酰钠一致。

       改进后的合成路线如下:

QQ图片20191028133801.png

  1.  磺胺醋酰的制备。

       在装有搅拌棒及温度计的100 mL三颈瓶中,加入磺胺17.2 g,22.5%氢氧化钠22 mL,开动搅拌,于水浴上加热至50℃左右。待磺胺溶解后,分次加入醋酐3.6 mL,77% 氢氧化钠2.5 mL(首先,加入醋酐3.6 mL,77% 氢氧化钠2.5 mL;随后,每次间隔5 min,将剩余的77% 氢氧化钠和醋酐分5次交替加入)。加料期间反应温度维持在50~55℃及pH12~13;加料完毕继续保持此温度反应30 min。反应完毕,停止搅拌,将反应液倾入100mL烧杯中,加水20 mL稀释。用36% 盐酸调至pH 7,于冰水浴中放置30 min,并不时搅拌析出固体,抽滤固体,用适量冰水洗涤。洗液与滤液合并后用浓盐酸调至pH 4~5,抽滤,得白色粉末。

       用3倍量(3 mL / g)10% 盐酸溶解得到的白色粉末,放置30min,不时搅拌,尽量使单乙酰物成盐酸盐溶解,抽滤除不溶物。滤液加少量活性碳室温脱色10 min,抽滤。滤液用40% 氢氧化钠调至pH 5,析出磺胺醋酰,抽滤,压干。干燥,测熔点(mp.179~184℃)。

  2.  磺胺醋酰钠的制备

       制备5%NaOH乙醇液100nd(备用)。

       将磺胺醋酰,移人100ml烧杯中,用量杯量取5%NaOH乙醇液4Oml倒人烧杯中,室温搅拌至固体完全溶解,在水浴中蒸去乙醇,析晶,干燥得磺胺醋酰钠,计算收率。

  3.  实验流程图

  (1)磺胺醋酰的制备

QQ图片20191028134035.png

   (2)磺胺醋酰钠的制备

QQ图片20191028134156.png

   注:磺胺醋酰的制备过程中存在的反应如下

QQ图片20191028134846.png






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