巴比妥的合成

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  • 所属分类:分析化学类

1 . 通过巴比妥的合成了解药物合成的基本过程。

2 . 掌握无水操作技术。


实验原理

巴比妥为白色结晶或结晶性粉末,无臭,味微苦。mp.189~192℃。难溶于水,易溶于沸水及乙醇,溶于乙醚、氯仿及丙酮。

实验步骤

一、实验目的:

  1.  通过巴比妥的合成了解药物合成的基本过程。

  2.  掌握无水操作技术。

二、实验原理

       巴比妥为长时间作用的催眠药。主要用于神经过度兴奋、狂躁或忧虑引起的失眠。巴比妥化学名为5,5-二乙基巴比妥酸,化学结构式为:

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       巴比妥为白色结晶或结晶性粉末,无臭,味微苦。mp.189~192℃。难溶于水,易溶于沸水及乙醇,溶于乙醚、氯仿及丙酮。

       合成路线:

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三、实验仪器与试剂 

  1.  仪器:回流装置,蒸馏装置,磁力加热搅拌器,分液漏斗,恒压滴液漏斗,真空泵,抽滤瓶,克式蒸馏头。 

  2.  试剂:无水乙醇(C.P.),金属钠,邻苯二甲酸二乙酯(C.P.),无水硫酸铜(C.P.),丙二酸二乙酯(C.P.),溴乙烷(C.P.),乙醚(C.P.),无水硫酸钠(C.P.),尿素(C.P.),浓盐酸(C.P.)

四、主要物理常数

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五、实验步骤

  1.  绝对乙醇的制备

       在装有球形冷凝器 (顶端附氯化钙干燥管)的250ml圆底烧瓶中,加入无水乙醇180ml,金属钠2g及沸石几粒,加热回流30分钟,加入邻苯二甲酸二乙酯6ml,再回流10分钟。将回流装置改为蒸馏装置,蒸去前馏分。用干燥圆底烧瓶做接收器,蒸馏至几乎无液滴流出位置。量其体积,计算回收率,密封贮存。

检验乙醇是否有水分,常用的方法是:取一支干燥试管,加入制得的绝对乙醇1ml,随即加入少量无水硫酸铜粉末。如乙醇中含有水分,则无水硫酸铜变为蓝色硫酸铜。

  2.  二乙基丙二酸二乙酯的制备

       在装有球形冷凝器、滴液漏斗及球形冷凝管(顶端附氯化钙干燥管)的250ml三颈瓶中,加入制备的绝对乙醇75ml,分次加入金属钠6g。待反应缓慢时,开始搅拌,用油浴加热 (油浴温度不高于90ºC ),金属钠消失后,由滴液漏斗加入丙二酸二乙酯18ml,10~15分钟内加完,然后回流15分钟,当油浴温度降至50ºC以下时,慢慢滴加溴乙烷20ml,约15分钟加完,然后继续回流2.5小时。将回流装置改为蒸馏装置,蒸去乙醇(但不要蒸干),放冷,残渣用40~45ml水溶解,转到分液漏斗中,分取酯层,水层用乙醚萃取三次 (每次用乙醚20ml),合并酯与醚的提取液,再用20ml的水洗涤一次,醚液倾入125ml锥形瓶内,加无水硫酸钠5g,放置。

  3.  二乙基丙二酸二乙酯的蒸馏

       将上一步制得的二乙基丙二酸二乙酯乙醚液,过滤,滤液蒸去乙醚。瓶内剩余液,用装有空气冷凝管的蒸馏装置于沙浴上蒸馏,收集218~222ºC馏分(用预先称量的50ml锥形瓶接收),称重,计算收率,密封贮存。

  4.  巴比妥的制备

       在装有搅拌、球形冷凝管(顶端附氯化钙干燥管),及温度计的250ml三颈瓶中加入绝对乙醇50ml,分次加入金属钠2.6g,待反应缓慢进行时,开始搅拌。金属钠消失后,加入二乙基丙二酸二乙酯10g,尿素4.4g,加完后,随即使内浴升温至80~82ºC。停止搅拌,保温反应80分钟 (反应正常时,停止搅拌5~10分钟后,料液中有小气泡逸出,并逐渐呈微沸状态,有时较激烈)。反应毕,将回流装置改为蒸馏装置。在搅拌下慢慢蒸去乙醇,至常压不易蒸出时,再减压蒸馏尽。残渣用80ml水溶解,倾入盛有18ml稀盐酸 (盐酸:水=1:1)的250ml烧杯中,调pH3-4之间,析出结晶,抽滤,得粗品。

  5.  精制

       粗品称重,置于150ml锥形瓶中,用水 (16ml/g)加热使溶,加入少许活性炭,脱色15分钟,趁热抽滤,滤液冷至室温,析出白色结晶,抽滤,水洗,烘干,测熔点,计算收率。

  6.  结构确证 

  (1)红外吸收光谱法、标准物TLC对照法。 

  (2)核磁共振光谱法。

六、注意事项 

  1. 本实验中所有仪器均需彻底干燥。由于无水乙醇有很强的吸水性,故操作及存放时,必须防止水分侵入。 

  2. 钠暴露在空气中易吸收空气中的水分剧烈反应,因此在取金属钠的时候要戴干燥的橡胶手套,在切分钠块的时候要严禁有水分的接触,防止发生火灾。添加金属钠的时候要用镊子添加,未完全使用的钠要放回原瓶中,禁止随意丢弃。 

  3. 加入邻苯二甲酸二乙酯的目的是利用它和氢氧化钠进行酯的水解反应从而生成邻苯二甲酸和乙醇,避免了乙醇钠再和水反应,可以使制得的乙醇达到极高的纯度。 

  4. 滴加溴乙烷时内温要降到50℃以下,以避免溴乙烷的挥发及发生副反应: C2H5ONa+C2H5Br→C2H5OC2H5+NaBr 

  5. 减压蒸馏时所有接口要涂真空酯或凡士林来密封,且所有的瓶子均为圆底烧瓶,不可用锥形瓶替代。





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