實驗五--苯妥英鈉制備

1、實驗五苯妥英鈉(PHenytoin Sodium )的合成一、實驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)安息香縮合反應(yīng)的原理和應(yīng)用維生素 B1為催化劑進(jìn)行反應(yīng)的機(jī)理和實驗 方法。2、了解稀硝酸作為氧化劑的實驗方法。二、實驗原理苯妥英鈉為抗癲癇藥，適于治療癲癇大發(fā)作，也可用于三叉神經(jīng)痛，及某些苯妥英鈉為白色粉 于乙醇，幾乎不溶于乙醚 漸吸收二氧化碳，分解成 合成路線如下：類型的心律不齊。苯妥英鈉化學(xué)名為 5, 5-二苯基乙內(nèi)酰脲，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：末，無臭、味苦。易溶于水，能溶 和氯仿。微有引濕性，在空氣中漸 苯妥英。表1化合物理化性質(zhì)CHOVit BCH1OHHNO 3CI.H2NCONH 2，NaOH2.HCIC6化合物

2、名稱性狀熔點/ c溶解度分子量水乙醇安息香(二苯乙醇酮)白色針狀晶體133不溶于冷水，微溶于熱水溶212.25二苯乙二酮黃色針狀晶體95-96不溶溶210.22苯妥英白色可見針狀晶體293-295-252.268NaOHH2O苯妥英鈉白色粉末291-299易溶溶274二氧化氮紅棕色氣體-三、實驗材料與設(shè)備表2玻璃儀器及規(guī)格名稱規(guī)格數(shù)量錐形瓶250ml1冰水浴缸-1漏斗-1三頸瓶100ml1球形冷凝管-1干燥管（連有導(dǎo)氣管）-1量筒100ml1量筒50ml1燒杯250ml2燒杯50ml若干抽濾瓶-1滴管1ml2表3設(shè)備型號及規(guī)格設(shè)備名稱型號廠家電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱DHG-9023A上海精宏實驗設(shè)備

3、有限公司真空干燥箱DZF-6020上海精宏實驗設(shè)備有限公司集熱式恒溫加熱磁力攪拌器DF-101S鄭州長城科工貿(mào)有限公司磁力攪拌器85-1A鄭州長城科工貿(mào)有限公司電子天平e=10d塞多麗斯科學(xué)儀器有限公司循環(huán)水真空泵SHB-m鄭州長城科工貿(mào)有限公司顯微熔點儀SGW X-4上海精密科學(xué)儀器有限公司表4試劑及規(guī)格名稱廠家規(guī)格用量苯甲醛天津市大茂化學(xué)試劑廠分析純22.5ml硝酸浙江三鷹化學(xué)試劑有限分析純20ml公司VB1廣東光華化學(xué)廠有限公司生化試劑BR6g脲寧波市化學(xué)試劑廠分析純1.5g二甲基硅油天津市大茂化學(xué)試劑廠分析純AR1000ml無水乙醇浙江三鷹化學(xué)試劑有限司出品分析純話量濃鹽酸衡陽市凱信化

4、工試劑有限公司分析純AR90ml氫氧化鈉中國上海試劑總廠分析純AR適量四. 實驗操作步驟（一）安息香的制備1. 于錐形瓶內(nèi)加入VB 6g、水30 mL、無水乙醇60 mL （水和無水乙醇提前冰水 冷去卩）。不時搖動，待VB溶解，加入2mol/L的（冰浴冷透）NaOH 22.5 mL，快 速加入新蒸餾的苯甲醛22.5 mL,搖勻，加入攪拌子，冰水浴下，攪拌 40mi n, 用保鮮膜封住錐形瓶口，放置兩天。2. 抽濾，得淡黃色結(jié)晶，用100ml冰水分多次洗，得安息香粗品，放于烘箱中烘 干，測粗產(chǎn)品熔點為133140C,結(jié)晶用95%的乙醇溶液重結(jié)晶，70C下加95% 乙醇至全溶，冰水冷卻，抽濾烘干，

5、測熔點（純安息香為白色針狀結(jié)晶，參考熔點：133C）（二）二苯乙二酮的制備1. 在裝有攪拌、溫度計、球型冷凝器的 100 mL三頸瓶中，投入二苯乙醇酮8 g， 稀硝酸（HNO I4O=1: 0.6） 20 mL。2. 搭好裝置，從冷凝器頂端裝一導(dǎo)管，將其導(dǎo)入 0.25mol/L NaOH溶液中吸收。 開動攪拌，用油浴加熱，逐漸升溫至沸（110C左右），反應(yīng)2 h （反應(yīng)中產(chǎn)生的 二氧化氮氣體，溶液顏色加深，后期變?yōu)樽厣伞?. 反應(yīng)畢（此時體系成上下兩層澄清溶液），在攪拌下，將反應(yīng)液慢慢傾入150 mL冷水（室溫）中，攪拌至結(jié)晶全部析出。抽濾，結(jié)晶用少量水洗，干燥，得 粗品。圖1二苯乙二酮的制

6、備實驗裝置圖（三）苯妥英的制備1在裝有攪拌、溫度計、球型冷凝器的 100 mL三頸瓶中，投入二苯乙二酮 4 g, 脲素1.5 g，20% NaOH 12 mL, 50%乙醇20 mL,開動攪拌，加熱至沸100C左 右，回流反應(yīng)50 min。2.反應(yīng)完畢，攪拌下將反應(yīng)液傾入到 120 mL冷水中，得淺黃色溶液，用活性炭 水?。?0C）攪拌下脫色15min,然后冷卻至室溫，抽濾，除去副產(chǎn)物和活性炭。 濾液用10%鹽酸調(diào)至pH 56,放置析出結(jié)晶，結(jié)晶完全后，抽濾，結(jié)晶用少量 水洗，得苯妥英粗品。干燥稱重為 3.564g。圖2苯妥英的制備實驗裝置圖（四）成鹽與精制1. 預(yù)先將水加熱至40C，將苯妥英

7、粗品置100 mL燒杯中，按粗品與水為1: 4 之比例加入水（即水加入約14ml）,攪拌下滴加20% NaO至全溶2. 加活性碳少許脫色，在攪拌下加熱 5 min，趁熱抽濾。室溫放冷，后冰水冷卻， 析出結(jié)晶，抽濾，少量冰水洗滌，干燥得苯妥英鈉，稱重，計算收率。五、注意事項1. VB1在酸性條件下穩(wěn)定，但易吸水，在水溶液中易被空氣氧化失效。 遇光和Fe、Cu Mn等金屬離子可加速氧化。在 NaOH容液中嘧唑環(huán)易開環(huán)失效。因此 NaOH 溶液在反應(yīng)前必須用冰水充分冷卻，否則，VB在堿性條件下會分解，這是本實驗成敗的關(guān)鍵。2. 硝酸為強(qiáng)氧化劑，使用時應(yīng)避免與皮膚，衣服等接觸，氧化過程中，硝酸被還原產(chǎn)

8、生氧化氮氣體，該氣體具有一定刺激性，故須控制反應(yīng)溫度，以防止反應(yīng)激烈，大量氧化氮氣體逸出。3. 制備鈉鹽時，水量稍多，可使收率受到明顯影響，要嚴(yán)格按比例加水六、實驗現(xiàn)象及現(xiàn)象解釋實驗現(xiàn)象記錄現(xiàn)象解釋安息香的制備：錐形瓶內(nèi)加入水、催化劑、乙醇后， 再加入冰浴后的 NaOH溶液及新蒸的苯甲醛后，得 到黃色溶液，放置兩天后，析晶得到白色片狀晶體(1) VB在堿性溶液中，易因受熱而使 噻唑環(huán)開環(huán)，因此 NaOH溶液在反應(yīng)前 必須用冰水充分冷卻(2) 苯甲醛要使用新蒸的是因為苯甲 醛容易因氧化生成苯甲酸會對實驗結(jié) 果產(chǎn)生影響(3) 氫氧化鈉溶液起到催化劑的作用(4) 放置兩天是為了盡可能多地析出 晶體抽

9、濾初始時，濾液為無色，隨加入水量的增多，濾液逐漸變?yōu)辄S色渾濁狀，得晶體為乳白色，測粗制品熔點為133-140 C濾液逐漸為黃色，是因為逐漸將未反應(yīng) 的苯甲醛洗脫下來用乙醇在70 C下重結(jié)晶安息香得黃色液體，用冰 水冷卻得白色針狀晶體，此時測熔點為134-136 C， 稱重為16.032ga. 在70 C一方面是為了使其能更快地 溶解于乙醇中，另一方面保證了乙醇不 會揮發(fā)b. 精制后的純度提咼，更接近純安息香 的熔點133 C制備二苯乙二酮回流冷凝過程，整個體系為橘紅 色，后顏色逐漸變?yōu)樽攸S色a. 硝酸不適宜過早取用，因為它遇光 或熱極易分解，貯藏時必須放于棕色試 劑瓶b. NO2為紅棕色氣體，

10、它被尾氣吸收裝置吸收，且體系內(nèi)的硝酸反應(yīng)完后，體 系內(nèi)的顏色就逐漸變淡，最后成為棕色反應(yīng)結(jié)束分層，上層顏色較深，下層較淺且比較厚， 倒入水中，攪拌后在底部析出黃綠色晶體，抽濾干燥稱重得粗品為 7.92g，熔點為94-96 Ca. 下層為水層，上層為有機(jī)層，因為二 苯乙二酮不溶于水，故呈分層狀態(tài)b. 當(dāng)晶形很小很細(xì)時，用攪拌析晶的方 法可以促使晶體長大，有利于抽濾，二 苯乙二酮為黃色針狀晶體，故用這種辦 法來做c. 測得的熔點值接近純物質(zhì)的值95-96 C苯妥英制備反應(yīng)結(jié)束時，為棕黃色液體，傾入到 120ml冷水中，變?yōu)榫萍t色液體。活性炭脫色，放 冷，有絮狀沉淀析出，呈灰色，抽濾后濾液為黃色 液

11、體a. 苯妥英顯弱酸性，幾乎不溶于水，與 堿成鹽改善其溶解性，故創(chuàng)造了一個堿 性條件使其成鹽。b. 苯妥英制備結(jié)束，為棕黃色液體，主 要是因為此時還殘留有二苯乙二酮C.二苯乙二酮不溶于水，抽濾的目的 主要是將它除去調(diào)PH析出白色晶體，后抽濾，濾液為淡黃色， 粗品為細(xì)粉末狀白色物質(zhì)，為3.564g調(diào)PH將成鹽的苯妥英還原為苯妥英精制過程析出晶體為團(tuán)狀晶體，呈乳白色，抽濾得產(chǎn)品為粉紅色粉末狀物質(zhì)，烘干后有部分物質(zhì)熔化 測熔點為283-288 C，稱重為1.628g熔化的物質(zhì)為未除去的雜質(zhì)七、實驗結(jié)果討論與分析制備二苯乙二酮時，二苯乙醇酮摩爾量為 8/212.25=0.038mol,故二苯乙二酮理論

12、質(zhì)量為而實際稱重粗品質(zhì)量為7.92g （其中可能還有 未干燥徹底的水分），理論值約等于實際值，此外，測得的熔點值接近純物質(zhì)的 值95-96 C，這個結(jié)果說明制得的二苯乙二酮的產(chǎn)率和純度都是相當(dāng)高的。苯妥英鈉的質(zhì)量為1.628g,熔點為283-288 C。脲素的摩爾量為1.5/60=0.025mol,二苯乙二酮的摩爾量為 4/210.22=0.019mol,故脲素的量是過量的，故以二苯乙二酮作為基準(zhǔn)，苯妥英鈉 的理論摩爾量與其相同，故苯妥英鈉的理論質(zhì)量為274*0.019=5.214g，計算得苯妥英鈉的產(chǎn)率為1.628/5.214=31.22%。純苯妥英鈉的熔點為291-299 C,這說 明所制

13、得的成品的純度不是很好。由于這個原因，實際產(chǎn)率比計算得的產(chǎn)率略低。本實驗的產(chǎn)率較低，我認(rèn)為跟苯妥英制備的過程和精制過程是有比較密切關(guān) 系的.（1）計算可得苯妥英的產(chǎn)率為，產(chǎn)率比較 低,影響到了苯妥英鈉的最后值。造成產(chǎn)率比較低的主要原因在于放置析出結(jié)晶 的時間是由自己調(diào)控的，無法準(zhǔn)確知道何時晶體析出完全.（2）制備鈉鹽時，水量稍高，可使收率受到明顯影響。苯妥英粗品如果未干燥完全，則根據(jù)其比例計 算出的加入水量也就會偏多，這就會導(dǎo)致最后的收率受到影響。八、心得與體會1. VB1的質(zhì)量對本實驗影響很大，應(yīng)使用保存良好的VB1。2. 重結(jié)晶一般要選擇好溶劑，并在過飽和狀態(tài)下，通過降溫、攪拌或機(jī)械摩擦形

14、 成晶核，大量微晶體成長后，析出晶體的過程；本實驗重點掌握了安息香和苯妥 英鈉的重結(jié)晶。3. 在能保證產(chǎn)品純度的前提下，可以采用快速析晶的辦法，即通過迅速降溫、快 速攪拌，以節(jié)約析晶時間；如果不能保證產(chǎn)品純度，還是采用自然降至室溫后， 緩慢攪拌析晶，這樣產(chǎn)品晶形好，夾雜較少；靜止析晶一般所需時間較長，但容 易使晶體顆粒長得較大。4. 通常制備安息香采用的方法是將芳醛在含水乙醇中，以氰化鉀為催化劑，加熱后發(fā)生雙分子縮合生成，但由于氰化鉀為劇毒，人們發(fā)展了一系列對環(huán)境友好的 反應(yīng)催化劑，如本實驗的VB1。5. 在實驗過程中，用到通風(fēng)櫥和油浴鍋時應(yīng)保持桌面的干燥，并且注意檢查冷 凝水接頭是否有存在漏水現(xiàn)象，因為漏水如進(jìn)入油浴鍋或進(jìn)入磁力攪拌器內(nèi)， 有 可能會引起短路，而使整個電路癱瘓，嚴(yán)重時會造成人身安全受威脅。附錄：維生素B1催化合成安息香機(jī)理1、本次實驗使用維生素B1催化安息香縮合反應(yīng)。維生素 B1又稱為硫胺素，其是一個噻唑生成的季銨 也可對安息香縮合起催 作用，因此，可以用具有生物活性的VB1的鹽酸鹽代替氰化物催化安息香縮合反應(yīng)。反應(yīng)時，VB1分子中的噻唑環(huán)上的氮原子和硫原子鄰位的氫，在堿作用下可生成 負(fù)碳離子：4- HBCH2CH20HR+:B CH3硫胺素分子 中最主要的 部分是噻唑環(huán)，