空气冷凝管的蒸馏装置于沙浴上蒸馏,收集218-222℃馏分(用预先称量的50ml锥形瓶接受),称重,计算收率,密封贮存。
(2)巴比妥的合成
在装有搅拌,球形冷凝器(顶端附有氯化钙的干燥管),及温度计的250ml,三颈烧瓶中加入绝对无水乙醇50ml,分次加入金属钠2.6g,待反应缓慢时,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,随即使反应器内温度升至80-82℃.停止搅拌,保温反应80min(反应正常时,停止搅拌5-10min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(V盐酸:V水=1:1)的250ml烧杯中,调pH3-4之间,析出结晶,抽滤,得粗品。
粗品称重,置于150ml锥形瓶中,用水(16ml/g)加热使溶,加入活性炭少许,脱色15min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。
5.结构指认
(1)标准物TLC对照法。
(2)红外吸收光谱法。 (3)核磁共振光谱法。
6.注意事项
(1)绝对无水乙醇的制备:在装有球形冷凝器(顶端附有氯化钙干燥管)的250ml圆底烧瓶中加入无水乙醇180ml,金属钠2g,加几粒沸石,加热回流30min,加入邻苯二甲酸二乙酯6ml,再回流10min,将回流装置改为蒸馏装置,蒸去前馏分,用干燥圆底烧瓶作为接收器,蒸馏至几乎无液滴流出为止。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:取一支干燥试管,加入制得的绝对无水乙醇1ml,随即加入少量无水硫酸铜粉末。如乙醇中含水分,则无水硫酸铜变为蓝色硫酸铜。 (2)制备绝对无水乙醇所用的无水乙醇,水分不能超过0.5%,否则反应相当困难。
(3)本试验中所用仪器均需彻底干燥,由于无水乙醇有很强的吸水性,故操作及存放时,必须防止分水侵入。
(4)取用金属钠需用镊子,先用滤纸吸去沾附的油后,用小刀切去表面的氧化层,再切成小条。切下来的钠屑应放回原瓶中,切勿与滤纸一起投入废物缸内,并严禁金属钠与水接触 ,以免引起引起燃烧爆炸事故。
(5)加入邻苯二甲酸二乙酯的目的是利用它和氢氧化钠进行如下反应:
COOC2H5+ 2 NaOHCOOC2H5COONaCOONa+2C2H5OH
因此避免了乙醇和氢氧化钠生成的乙醇钠再和水作用,这样制得的乙醇可达到极高的纯度。
(6)溴乙烷的用量,也要随室温而变,当室温30℃左右时,应加28ml溴乙烷,滴加溴乙烷的时间应适当延长,若室温在30℃以下,可按本实验投料。 (7)等到反应器内的温度降到50℃以下,再慢慢滴加溴乙烷,以避免溴乙烷的挥发及生成乙醚的副反应。
C2H5ONa+
C2H5Br10
C2H5OC2H5+NaBr
(8)沙浴传热慢,因此沙要铺得薄,也可用减压蒸馏的方法。 (9)尿素需在60℃干燥4h。
(10)蒸乙醇不宜快,至少要用80min,反应才能顺利进行。
7. 复习思考
(1)制备无水试剂时应注意什么问题?为什么在加热回流和蒸馏时冷凝管的顶端和接收器支管上要装置氯化钙干燥管?
(2)固体产物常用何种方法精制,液体产物又如何精制? (3)本实验用水洗涤提取液的目的是什么?
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实验六 亚胺-154的合成
一、目的要求
掌握缩合、环合反应基本的操作和反应原理。
二、实验原理
亚胺-154为抗肿瘤药物,对胃癌、肺癌等有一定的缓解作用,对肝癌、网状细胞肉瘤也有缓解作用,也用于银屑病的治疗。亚胺-154化学名为1,2-双(3,5-二氧哌-1嗪)乙烷,化学结构式为:
OHNONCH2CH2NONHO
亚胺-154为白色针状结晶。难溶于水及乙醇,碱中不稳定,mp.290~292℃(分解)。
合成路线如下:
ClCH2COOH+NaOHNaOOCCH2NaOOCCH2HOOCCH2HOOCCH2OHNONCH2CH2NClCH2COONaH2NCH2CH2NH2NaOHH+NCH2CH2NCH2COONaCH2COONaNCH2CH2NCH2COOHCH2COOHONHOHCONH2
三、实验方法
(一)乙二胺四乙酸的制备
在装有温度计、搅拌器及滴液漏斗的250 mL三颈瓶中,投入氯乙酸22.5 g,
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加45 mL水溶解。另将氢氧化钠22 g溶于60 mL水中,再加入乙二胺盐酸盐6.6 g,混匀后,置于滴液漏斗中,在搅拌下滴加到氯乙酸溶液中(约1~2 min)。加料完毕后,温度上升至102~106℃,pH约为9。将滴液漏斗换成冷凝器,搅拌保温2 h。于前半小时内,分次测定反应液的pH值。当pH低于9时,补加少量30% 氢氧化钠,使pH维持9左右。2 h后,加入活性碳脱色,抽滤。滤液用盐酸酸化至pH 1,放置,析出结晶,抽滤,结晶用水洗涤至氯离子呈阴性反应。干燥,得乙二胺四乙酸。熔点210℃(分解)。 (二)乙二胺四乙酰亚胺的制备
将乙二胺四乙酸14.6 g,甲酰胺26 g置于装有搅拌器、温度计和直型冷凝器(除水用)的三颈瓶中。加热至140℃左右,保温反应90 min,再升温至160±1℃,保温反应4 h。反应过程中逸出的气体的pH由3逐渐上升,当升至8~9时,即为反应终点,趁热将反应液倒入冷水中,析出结晶,抽滤。结晶分别用水、乙醇洗涤,烘干,得乙二胺四乙酰亚胺白色结晶。mp.295~300℃(分解)。 (三)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。 思考题:
1. 在乙二胺和氯乙酸钠缩合反应中,为何pH控制在9左右。
2. 在乙二胺四乙酸与甲酰胺环合反应中,最初逸出的气体为何pH约为3,而当结束时pH变为8~9?
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实验七 磺胺的制备
磺胺(对氨基苯磺酰胺)为淡黄色或淡棕色结晶颗粒或粉末,分子式C6H8O2N2S,分子量:172.21,熔点164.5~166.5℃,密度1.08(20℃),无臭,味初苦,而后微甜,遇光色渐变深。本品在沸水、稀盐酸、氢氧化钠溶液中易溶,在冷水、乙醇中微溶,在乙醚、氯仿、苯中不溶。本品是磺胺类药物的主要中间体,可以用于合成磺胺类药物,如磺胺脒、磺胺甲氧嗪、磺胺甲基嘧啶等。也用来制取结晶磺胺,供外用消炎。
1.目的要求
(1)掌握苯胺乙酰化反应、由乙酰苯胺经氯磺化,氨解和水解等多步反应制备磺胺药物的原理、方法和意义。
(2)掌握酰氯的氨解和乙酰氨基衍生物的水解。 (3)掌握分馏柱的分馏原理及使用方法。 (4)掌握气体捕集器的使用。
(5)巩固固体有机物的回流、脱色、重结晶提纯、减压抽滤和热过滤等基本实验操作。
2.基本原理
(1) 乙酰苯胺可通过苯胺与冰醋酸、醋酸酐或乙酰氯等乙酰化试剂作用制得。本实验用冰醋酸作乙酰化试剂,价格便宜,操作简便。
NH2+ CH3COOHNHCOCH3+ H2O
(2) 乙酰苯胺经过氯磺化、氨解与水解等反应转变为对氨基苯磺酰胺(磺胺)。
C6H5NHCOCH3 + 2HOSO2ClP-CH3CONHC6H4SO2Cl + NH3P-CH3CONHC6H4SO2NH2 + H2OH+P-CH3CONHC6H4SO2Cl + H2SO4 + HClP-CH3CONHC6H4SO2NH2 + HClP-H2NC6H4SO2NH2 + CH3COOH
3.仪器设备与药品
50mL圆底烧瓶、短刺形分馏柱(带支管)、封闭电炉或电热套、温度计(0-300℃)、石棉网、玻璃棒、500mL烧杯、布氏漏斗、抽滤瓶;100mL锥形瓶(干燥)、25mL量筒、250mL烧杯、100mL圆底烧瓶、10mL量筒。广泛pH试纸,三角漏斗,黄色橡皮管,滤纸,橡皮手套。
苯胺、冰醋酸、锌粉、活性炭、氯磺酸、浓氨水、浓HCl、沸石、固体碳酸钠、氢氧化钠。
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