宁波理工学院
基础化学综合实验报告
题 目 苯佐卡因的制备 姓 名 林 豪 特 学 号 3100520079 分 院 生物与化学工程分院 专业班级 生物工程与技术112班 指导教师 魏 旻 辉
完成日期 2012年5月 19日
摘要
通用名称：苯佐卡因 英文名称：Benzocaine NA
作 用：1. 紫外线吸收剂。主要用于防晒类和晒黑类化妆品，对光和空气的化
学性稳定，对皮肤安全，还具有在皮肤上成膜的能力。2. 非水溶性的局部麻醉药。苯佐卡因作用的特点是起效迅速，约30秒钟左右即可产生止痛作用，且对粘膜无渗透性，毒性低，不会影响心血管系统和神经系统。
关键词：苯佐卡因 吸收剂 麻醉药
引言
目前苯佐卡因的合成路线有如下3种：
第一条路径原料易得，操作方便，适合于实验室小量制备。第二、三条路径步骤少、产率高，尤以第二条路线效果最佳，具有实验步骤少、操作方便、产率高的优点。
一、苯佐卡因及反应中间体的物理化学性质 1、苯佐卡因的物理和化学性质：
无色斜方形结晶，无嗅无味。分子量165.19。熔点88-90℃。易溶于醇、醚、氯仿。能溶于杏仁油、橄榄油、稀酸。难溶于水。
2、对甲基乙酰苯胺的物理和化学性质：
别 名 ：N-乙酰对甲苯胺；4-乙酰氨基甲苯；4ˊ-甲基乙酰苯胺 英文名 分子量 结构式
：N-Acetyl-4-toluidine 149.19
无色针状结晶。溶于乙醇、乙醚、乙酸乙酯、冰乙酸和热水，微溶于水、苯和粗汽油。相对密度1.212。熔点153℃。沸点307℃（升华）。 3、对乙酰氨基苯甲酸的物理和化学性质
别 名：2-乙酰基苯甲酸；邻乙酰基苯甲酸；苯乙酮-2-羧酸；
3-羟基-3-甲基-2-苯并[C]呋喃酮
英文名 分子量 结构式
： 2-Acetylbenzoic acid ：164.16
针状结晶，溶于乙醇和热水，微溶于冷水。熔点114～115℃。沸点110～112℃（0.27kPa ）。与氨基酸经缩合反应用于成环作用。经环合作用合成稠环化合物。经还原性胺化作用制备异二氢吲哚衍生物。与氨基酸环缩合反应合成二环噁唑烷酮。制备3-亚甲基-2-苯并[C]呋喃酮基（MDIP ）氨基酸。 4、对氨基苯甲酸物理和化学性质：
淡棕黄色晶体，纯品为无色针状晶体，久置空气或见光易氧化变黄。味
苦。熔点188℃。相对密度1.374。是两性物质，可溶于酸、碱中，对酸碱溶液稳定，对强氧化剂不稳定。易溶于沸水，醇、醚、乙酸乙酯和冰醋酸中，稍溶于冷水，不溶于苯、石油醚中。
材料与方法
一． 实验药品、装置及仪器
1. 药品
对甲苯胺、高锰酸钾、无水乙醇、95%乙醇溶液、乙酸乙酯、锌粉、无水硫酸镁、七水硫酸镁、浓盐酸、18%盐酸溶液、浓硫酸、冰醋酸、10%氨水溶液、10%碳酸钠溶液 2. 装置
图1 图2 图3
3. 仪器
仪器名称
红外吸收光谱仪TENSOR27 循环水式多用真空泵(SHB-Ⅲ)
WRS-1B 数字熔点仪
二．实验步骤
1）对甲基乙酰苯胺的合成
生产单位 德国BRUCKS 公司 郑州长城科工贸有限公司 上海精密仪器有限公司
反应：
在100mL 圆底烧瓶中，加入10.7g 对甲苯胺（0.1mol, M=107.16g/mol）后，缓慢加入14.4mL 冰醋酸 (0.25mol)及少许锌粉（约0.1g ），混合均匀后，装上刺形蒸馏柱（如图2）。
将圆底烧瓶在石棉网上用小火加热，使对甲苯胺溶解，溶液成褐黄色。然后逐渐升高温度达到100℃左右，维持温度在100℃-110℃反应约1.5小时，蒸出大部分水和剩余的乙酸，温度下降，表示反应结束。
然后趁热将反应混合物倒人盛有200mL 冷水的烧杯中（注意不要锌粉倒出），立即有白色固体析出，冷却结晶，抽滤。取2g 粗产品加10ml 的7：3的乙醇—水溶液进行重结晶，抽滤得白色固体，干燥，称重并测其熔点。熔点为148.1-148.6℃。 2）对乙酰氨基苯甲酸的合成
芳胺的酰化可作为氨基的保护基-乙酰基衍生物，降低芳胺对氧化降解的敏感性。用高锰酸钾进行化学氧化。
反应：
在500mL 烧杯中，加入对甲基乙酰苯胺8.2g （0.05mol ，M=149.16g/mol），36.9g 七水硫酸镁，50ml 冷水。同时在500ml 烧杯中缓慢加入31.6g 高锰酸钾，加热至85℃充分搅拌，至溶液点在滤纸上紫色环消失，物质成深褐色，趁热抽滤（用两层滤纸），因滤液还有颜色，故再抽滤一次。得无色溶液，加
入20%硫酸至酸性PH2-3，生成白色沉淀，冷却，抽滤，存放。（如果在1h 后紫色环没有消失则停止加热趁热抽滤（用两层滤纸）冷却至室温用20%硫酸调PH 至4-5，再加入Na2SO3溶液至紫环消失，抽过滤得到得无色溶液，加20%硫酸至酸性PH2-3，生成白色沉淀，冷却，抽滤，存放。
3）对氨基苯甲酸的合成 反应：
在100mL 圆底烧瓶中加入3.4g 对乙酰氨基苯甲酸，加入约28.8mL 的18%的盐酸进行水解，用小火缓缓回流30min 。待反应物冷却后，加入50ml 水用10%氨水中和，PH ≈3-4。充分摇振后置于冰浴中骤冷以引发结晶（因本产品结晶困难可用玻璃棒摩擦烧杯内壁促进结晶），冷却结晶后，抽滤收集产物，干燥，保存。测量产物的熔点为186.1-186.6℃。 4）对氨基苯甲酸乙酯的合成
反应：
在100mL 圆底烧瓶中，加入0.5g 对氨基苯甲酸，15mL95%乙醇，旋摇烧
瓶使尽量使固体溶解。将烧瓶置于冰浴中冷却，逐滴加入0.6ml （10滴）浓硫酸，立即产生大量沉淀，将反应混合物在水浴上回流（如图3）1小时，并不时摇荡。
将反应混合物转入烧杯中，冷却后分批加入10%碳酸钠溶液中和，直至加入碳酸钠溶液无明显气泡，继续加10%碳酸钠溶液至PH=8--9。在中和过程中产生少量沉淀，将溶液转入分液漏斗中，并用5ml 乙酸乙酯洗涤沉淀后并入分液漏斗。向分液漏斗中加入20mL 乙酸乙酯每次萃取两次，合并乙酸乙酯层，并用无水硫酸镁干燥，过滤。搭蒸馏装置（如图1）在水浴上蒸馏除去乙酸乙酯和大部分乙醇，并回收乙酸乙酯。烧瓶中残余约4ML 油状物用50%乙醇（每1ml 加5ml ）重结晶（装置如图3），加热回流5分钟，趁热抽滤，取滤液冷却结晶，测熔点，测红外光谱。测量产物的熔点为90-91℃。
结果与讨论
一．讨论
1）对甲基乙酰苯胺的合成
芳胺的酰化可作为氨基的保护基-乙酰基衍生物，降低芳胺对氧化降解的敏感性。乙酰基的空间效应使芳胺成为对位取代。反应时加锌粉是为了防止甲基被氧化。熔点148.1～148.6℃，与纯对甲基乙酰苯胺相比偏高说明还有部分水在产品中，初熔和终熔差为0.5℃说明杂质较少。 2）对乙酰氨基苯甲酸的合成
高锰酸钾溶液分批加到对甲基乙酰苯胺的混合物中，并不断搅拌，以免氧化剂局部浓度过高破坏产物。在过滤后溶液为紫红色，说明实验中高锰酸钾过量，在调完PH 得到的产率不高，可能是反应时间不够。
还有在还原高锰酸钾时加入了20ml 的酒精和20ml 的NaNO2导致产品结晶大量减少。
3）对氨基苯甲酸的合成
调PH 至3-4时，要加入大量的氨水，且会形成缓冲试剂，在调PH 时我不小心调到了4-5对产率有了一定的影响。 4）对氨基苯甲酸乙酯的合成
产率很低，可能是回流不充分，反应物不纯造成的，也可能是由于碳酸钠量不足导致硫酸为充分中和，对氨基苯甲酸乙酯在酸性条件下水解. 在测量熔点实发现》90℃可能的原因：
在等苯佐卡因结晶时加入了少量晶种从而引入了杂质。
二．实验结果（括号中为实验实际所用的反应物的质量）
1. 实验数据处理:第1步：
n （对甲苯胺）=m（对甲苯胺）/107=0.1mol m （对甲基乙酰苯胺理论）=0.01*149=14.9g m （实际）=15g（有较多水份）产率》100% 第2步：
1 ： 1
m （对甲基乙酰苯胺反应）=8.0g
n （对甲基乙酰苯胺反应）=8/149=0.05mol m （对乙酰氨基苯甲酸理论）=8.95g m （对乙酰氨基苯甲酸实际）=2.3g 产率=m（实际）/m（理论）*100%=25.7% 第3步：
1 ： 1
m （对乙酰氨基苯甲酸反应物）=3g
n （对乙酰氨基苯甲酸反应物）=m/M=3/179=0.017mol m （对氨基苯甲酸理论）=0.017*137=2.3g m （对氨基苯甲酸实际）=0.5g 产率=0.5/2.3*100%=21.7% 第4步：
1 ： 1
m （对氨基苯甲酸反应物）=0.5g n （对氨基苯甲酸）=m/M=0.0036mol
m （对氨基苯甲酸乙酯理论）=0.0036*165=0.60g m （实际）=0.35g
产率=0.35/0.6*100%=58.3%
总结与展望：
本综合实验分四次完成（分别为对甲基乙酰苯胺、对乙酰氨基苯甲酸、对氨基苯甲酸、对氨基苯甲酸乙酯的制备），实验基本成功。
通过此次实验了解了药物合成的基本过程，学习多步有机合成实验路线的选择和最终产率的计算；初步掌握了胺酰化、氧化、水解和酯化反应的原理及回流、过滤，混合溶液重结晶等基本操作；在实验中发现和解决了部分实际操作问题，增强了独立思考分析能力和动手能力，并培养了动手实验的兴趣。
当然在实验过程中发现了很多的不足：每次重结晶后产量都很少，产率很低，是操作出了问题还是上一步的产物不纯导致反应物减少造成，原因还不明确。
希望在以后的学习中不断提升自己的独立思考及动手能力，能自己解决
实际应用中的部分问题。
参考文献：
[1]宗汉兴等，基础化学实验[M]，浙江大学出版社，2007
[2]王世润等，《基础化学实验——有机及物化部分》，天津. 南开大学出版社 [3]霍翼川，《化学综合设计实验》，化学工业出版社
致谢：
经过了一年的基础化学实验课，我从开始的手足无措到现在的游刃有
余，从刚开始的对化学试剂的敬而远之，到现在随心所欲的用来合成产品，虽然下个学期您不能带我们做实验，但是我们还是衷心的感谢您我们的基础化学实验老师：魏旻辉老师！
宁波理工学院
基础化学综合实验报告
题 目 苯佐卡因的制备 姓 名 林 豪 特 学 号 3100520079 分 院 生物与化学工程分院 专业班级 生物工程与技术112班 指导教师 魏 旻 辉
完成日期 2012年5月 19日
摘要
通用名称：苯佐卡因 英文名称：Benzocaine NA
作 用：1. 紫外线吸收剂。主要用于防晒类和晒黑类化妆品，对光和空气的化
学性稳定，对皮肤安全，还具有在皮肤上成膜的能力。2. 非水溶性的局部麻醉药。苯佐卡因作用的特点是起效迅速，约30秒钟左右即可产生止痛作用，且对粘膜无渗透性，毒性低，不会影响心血管系统和神经系统。
关键词：苯佐卡因 吸收剂 麻醉药
引言
目前苯佐卡因的合成路线有如下3种：
第一条路径原料易得，操作方便，适合于实验室小量制备。第二、三条路径步骤少、产率高，尤以第二条路线效果最佳，具有实验步骤少、操作方便、产率高的优点。
一、苯佐卡因及反应中间体的物理化学性质 1、苯佐卡因的物理和化学性质：
无色斜方形结晶，无嗅无味。分子量165.19。熔点88-90℃。易溶于醇、醚、氯仿。能溶于杏仁油、橄榄油、稀酸。难溶于水。
2、对甲基乙酰苯胺的物理和化学性质：
别 名 ：N-乙酰对甲苯胺；4-乙酰氨基甲苯；4ˊ-甲基乙酰苯胺 英文名 分子量 结构式
：N-Acetyl-4-toluidine 149.19
无色针状结晶。溶于乙醇、乙醚、乙酸乙酯、冰乙酸和热水，微溶于水、苯和粗汽油。相对密度1.212。熔点153℃。沸点307℃（升华）。 3、对乙酰氨基苯甲酸的物理和化学性质
别 名：2-乙酰基苯甲酸；邻乙酰基苯甲酸；苯乙酮-2-羧酸；
3-羟基-3-甲基-2-苯并[C]呋喃酮
英文名 分子量 结构式
： 2-Acetylbenzoic acid ：164.16
针状结晶，溶于乙醇和热水，微溶于冷水。熔点114～115℃。沸点110～112℃（0.27kPa ）。与氨基酸经缩合反应用于成环作用。经环合作用合成稠环化合物。经还原性胺化作用制备异二氢吲哚衍生物。与氨基酸环缩合反应合成二环噁唑烷酮。制备3-亚甲基-2-苯并[C]呋喃酮基（MDIP ）氨基酸。 4、对氨基苯甲酸物理和化学性质：
淡棕黄色晶体，纯品为无色针状晶体，久置空气或见光易氧化变黄。味
苦。熔点188℃。相对密度1.374。是两性物质，可溶于酸、碱中，对酸碱溶液稳定，对强氧化剂不稳定。易溶于沸水，醇、醚、乙酸乙酯和冰醋酸中，稍溶于冷水，不溶于苯、石油醚中。
材料与方法
一． 实验药品、装置及仪器
1. 药品
对甲苯胺、高锰酸钾、无水乙醇、95%乙醇溶液、乙酸乙酯、锌粉、无水硫酸镁、七水硫酸镁、浓盐酸、18%盐酸溶液、浓硫酸、冰醋酸、10%氨水溶液、10%碳酸钠溶液 2. 装置
图1 图2 图3
3. 仪器
仪器名称
红外吸收光谱仪TENSOR27 循环水式多用真空泵(SHB-Ⅲ)
WRS-1B 数字熔点仪
二．实验步骤
1）对甲基乙酰苯胺的合成
生产单位 德国BRUCKS 公司 郑州长城科工贸有限公司 上海精密仪器有限公司
反应：
在100mL 圆底烧瓶中，加入10.7g 对甲苯胺（0.1mol, M=107.16g/mol）后，缓慢加入14.4mL 冰醋酸 (0.25mol)及少许锌粉（约0.1g ），混合均匀后，装上刺形蒸馏柱（如图2）。
将圆底烧瓶在石棉网上用小火加热，使对甲苯胺溶解，溶液成褐黄色。然后逐渐升高温度达到100℃左右，维持温度在100℃-110℃反应约1.5小时，蒸出大部分水和剩余的乙酸，温度下降，表示反应结束。
然后趁热将反应混合物倒人盛有200mL 冷水的烧杯中（注意不要锌粉倒出），立即有白色固体析出，冷却结晶，抽滤。取2g 粗产品加10ml 的7：3的乙醇—水溶液进行重结晶，抽滤得白色固体，干燥，称重并测其熔点。熔点为148.1-148.6℃。 2）对乙酰氨基苯甲酸的合成
芳胺的酰化可作为氨基的保护基-乙酰基衍生物，降低芳胺对氧化降解的敏感性。用高锰酸钾进行化学氧化。
反应：
在500mL 烧杯中，加入对甲基乙酰苯胺8.2g （0.05mol ，M=149.16g/mol），36.9g 七水硫酸镁，50ml 冷水。同时在500ml 烧杯中缓慢加入31.6g 高锰酸钾，加热至85℃充分搅拌，至溶液点在滤纸上紫色环消失，物质成深褐色，趁热抽滤（用两层滤纸），因滤液还有颜色，故再抽滤一次。得无色溶液，加
入20%硫酸至酸性PH2-3，生成白色沉淀，冷却，抽滤，存放。（如果在1h 后紫色环没有消失则停止加热趁热抽滤（用两层滤纸）冷却至室温用20%硫酸调PH 至4-5，再加入Na2SO3溶液至紫环消失，抽过滤得到得无色溶液，加20%硫酸至酸性PH2-3，生成白色沉淀，冷却，抽滤，存放。
3）对氨基苯甲酸的合成 反应：
在100mL 圆底烧瓶中加入3.4g 对乙酰氨基苯甲酸，加入约28.8mL 的18%的盐酸进行水解，用小火缓缓回流30min 。待反应物冷却后，加入50ml 水用10%氨水中和，PH ≈3-4。充分摇振后置于冰浴中骤冷以引发结晶（因本产品结晶困难可用玻璃棒摩擦烧杯内壁促进结晶），冷却结晶后，抽滤收集产物，干燥，保存。测量产物的熔点为186.1-186.6℃。 4）对氨基苯甲酸乙酯的合成
反应：
在100mL 圆底烧瓶中，加入0.5g 对氨基苯甲酸，15mL95%乙醇，旋摇烧
瓶使尽量使固体溶解。将烧瓶置于冰浴中冷却，逐滴加入0.6ml （10滴）浓硫酸，立即产生大量沉淀，将反应混合物在水浴上回流（如图3）1小时，并不时摇荡。
将反应混合物转入烧杯中，冷却后分批加入10%碳酸钠溶液中和，直至加入碳酸钠溶液无明显气泡，继续加10%碳酸钠溶液至PH=8--9。在中和过程中产生少量沉淀，将溶液转入分液漏斗中，并用5ml 乙酸乙酯洗涤沉淀后并入分液漏斗。向分液漏斗中加入20mL 乙酸乙酯每次萃取两次，合并乙酸乙酯层，并用无水硫酸镁干燥，过滤。搭蒸馏装置（如图1）在水浴上蒸馏除去乙酸乙酯和大部分乙醇，并回收乙酸乙酯。烧瓶中残余约4ML 油状物用50%乙醇（每1ml 加5ml ）重结晶（装置如图3），加热回流5分钟，趁热抽滤，取滤液冷却结晶，测熔点，测红外光谱。测量产物的熔点为90-91℃。
结果与讨论
一．讨论
1）对甲基乙酰苯胺的合成
芳胺的酰化可作为氨基的保护基-乙酰基衍生物，降低芳胺对氧化降解的敏感性。乙酰基的空间效应使芳胺成为对位取代。反应时加锌粉是为了防止甲基被氧化。熔点148.1～148.6℃，与纯对甲基乙酰苯胺相比偏高说明还有部分水在产品中，初熔和终熔差为0.5℃说明杂质较少。 2）对乙酰氨基苯甲酸的合成
高锰酸钾溶液分批加到对甲基乙酰苯胺的混合物中，并不断搅拌，以免氧化剂局部浓度过高破坏产物。在过滤后溶液为紫红色，说明实验中高锰酸钾过量，在调完PH 得到的产率不高，可能是反应时间不够。
还有在还原高锰酸钾时加入了20ml 的酒精和20ml 的NaNO2导致产品结晶大量减少。
3）对氨基苯甲酸的合成
调PH 至3-4时，要加入大量的氨水，且会形成缓冲试剂，在调PH 时我不小心调到了4-5对产率有了一定的影响。 4）对氨基苯甲酸乙酯的合成
产率很低，可能是回流不充分，反应物不纯造成的，也可能是由于碳酸钠量不足导致硫酸为充分中和，对氨基苯甲酸乙酯在酸性条件下水解. 在测量熔点实发现》90℃可能的原因：
在等苯佐卡因结晶时加入了少量晶种从而引入了杂质。
二．实验结果（括号中为实验实际所用的反应物的质量）
1. 实验数据处理:第1步：
n （对甲苯胺）=m（对甲苯胺）/107=0.1mol m （对甲基乙酰苯胺理论）=0.01*149=14.9g m （实际）=15g（有较多水份）产率》100% 第2步：
1 ： 1
m （对甲基乙酰苯胺反应）=8.0g
n （对甲基乙酰苯胺反应）=8/149=0.05mol m （对乙酰氨基苯甲酸理论）=8.95g m （对乙酰氨基苯甲酸实际）=2.3g 产率=m（实际）/m（理论）*100%=25.7% 第3步：
1 ： 1
m （对乙酰氨基苯甲酸反应物）=3g
n （对乙酰氨基苯甲酸反应物）=m/M=3/179=0.017mol m （对氨基苯甲酸理论）=0.017*137=2.3g m （对氨基苯甲酸实际）=0.5g 产率=0.5/2.3*100%=21.7% 第4步：
1 ： 1
m （对氨基苯甲酸反应物）=0.5g n （对氨基苯甲酸）=m/M=0.0036mol
m （对氨基苯甲酸乙酯理论）=0.0036*165=0.60g m （实际）=0.35g
产率=0.35/0.6*100%=58.3%
总结与展望：
本综合实验分四次完成（分别为对甲基乙酰苯胺、对乙酰氨基苯甲酸、对氨基苯甲酸、对氨基苯甲酸乙酯的制备），实验基本成功。
通过此次实验了解了药物合成的基本过程，学习多步有机合成实验路线的选择和最终产率的计算；初步掌握了胺酰化、氧化、水解和酯化反应的原理及回流、过滤，混合溶液重结晶等基本操作；在实验中发现和解决了部分实际操作问题，增强了独立思考分析能力和动手能力，并培养了动手实验的兴趣。
当然在实验过程中发现了很多的不足：每次重结晶后产量都很少，产率很低，是操作出了问题还是上一步的产物不纯导致反应物减少造成，原因还不明确。
希望在以后的学习中不断提升自己的独立思考及动手能力，能自己解决
实际应用中的部分问题。
参考文献：
[1]宗汉兴等，基础化学实验[M]，浙江大学出版社，2007
[2]王世润等，《基础化学实验——有机及物化部分》，天津. 南开大学出版社 [3]霍翼川，《化学综合设计实验》，化学工业出版社
致谢：
经过了一年的基础化学实验课，我从开始的手足无措到现在的游刃有
余，从刚开始的对化学试剂的敬而远之，到现在随心所欲的用来合成产品，虽然下个学期您不能带我们做实验，但是我们还是衷心的感谢您我们的基础化学实验老师：魏旻辉老师！