實(shí)驗(yàn)五苯妥英鈉的制備

1、實(shí)驗(yàn)五 苯妥英鈉（PHenytoin Sodium）的合成一、 實(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)方法。2、 了解稀硝酸作為氧化劑的實(shí)驗(yàn)方法。二、 實(shí)驗(yàn)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：苯妥英鈉為白色粉末，無臭、味苦。易溶于水，能溶于乙醇，幾乎不溶于乙醚和氯仿。 微有引濕性，在空氣中漸漸吸收二氧化碳，分解成苯妥英。合成路線如下：表1 化合物理化性質(zhì)化合物名稱性狀熔點(diǎn)/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

2、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293-295-252.268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(shí)驗(yàn)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(hào)及規(guī)格設(shè)備名稱型號(hào)廠家電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱DHG-9023A上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司真空干燥箱DZF-6020上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司集熱式恒溫加熱磁力攪拌器DF-101S鄭州長

3、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-鄭州長城科工貿(mào)有限公司顯微熔點(diǎn)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)試劑有限公司分析純20mlVB1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適量濃鹽酸衡陽市凱信化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(shí)驗(yàn)操作步驟（一）安息香的制備

4、1.于錐形瓶內(nèi)加入VB1 6g、水30 mL、無水乙醇60 mL（水和無水乙醇提前冰水冷卻）。不時(shí)搖動(dòng)，待VB1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40min，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(diǎn)為133140，結(jié)晶用95% 的乙醇溶液重結(jié)晶，70下加95%乙醇至全溶，冰水冷卻，抽濾烘干，測熔點(diǎn)（純安息香為白色針狀結(jié)晶，參考熔點(diǎn)：133） （二）二苯乙二酮的制備1.在裝有攪拌、溫度計(jì)、球型冷凝器的100 mL三頸

5、瓶中，投入二苯乙醇酮8 g，稀硝酸（HNO3：H2O=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(dòng)攪拌，用油浴加熱，逐漸升溫至沸（110左右），反應(yīng) 2 h（反應(yīng)中產(chǎn)生的二氧化氮?dú)怏w，溶液顏色加深，后期變?yōu)樽厣伞?. 反應(yīng)畢( 此時(shí)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 二苯乙二酮的制備實(shí)驗(yàn)裝置圖（三）苯妥英的制備1.在裝有攪拌、溫度計(jì)、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% NaO

6、H 12 mL，50% 乙醇20 mL，開動(dòng)攪拌，加熱至沸100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?。?0）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(shí)驗(yàn)裝置圖（四）成鹽與精制1.預(yù)先將水加熱至40，將苯妥英粗品置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% NaOH至全溶2.加活性碳少許脫色，在攪拌下加熱5 min，趁

7、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(jì)算收率。五、注意事項(xiàng)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溶液中嘧唑環(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，VB1在堿性條件下會(huì)分解，這是本實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。2. 硝酸為強(qiáng)氧化劑，使用時(shí)應(yīng)避免與皮膚，衣服等接觸，氧化過程中，硝酸被還原產(chǎn)生氧化氮?dú)怏w，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?dú)怏w逸出。3. 制備鈉鹽時(shí)，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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及現(xiàn)象

8、解釋實(shí)驗(yàn)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）VB1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?yàn)楸郊兹┤菀滓蜓趸杀郊姿釙?huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)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濾初始時(shí)，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(diǎn)為133-140濾液逐漸為黃色，是因?yàn)橹饾u將未反應(yīng)的苯甲醛洗脫下來用乙醇在70下重結(jié)晶安息香得黃色液體，用

9、冰水冷卻得白色針狀晶體，此時(shí)測熔點(diǎn)為134-136，稱重為16.032ga.在70一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(huì)揮發(fā)b.精制后的純度提高，更接近純安息香的熔點(diǎn)133制備二苯乙二酮回流冷凝過程，整個(gè)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?yàn)樗龉饣驘針O易分解，貯藏時(shí)必須放于棕色試劑瓶b.NO2為紅棕色氣體，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(diǎn)為94-96a.下層為水層，上層為有機(jī)層

10、，因?yàn)槎揭叶蝗苡谒?，故呈分層狀態(tài)b.當(dāng)晶形很小很細(xì)時(shí)，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(diǎn)值接近純物質(zhì)的值95-96苯妥英制備反應(yīng)結(jié)束時(shí)，為棕黃色液體，傾入到120ml冷水中，變?yōu)榫萍t色液體?；钚蕴棵撋?，放冷，有絮狀沉淀析出，呈灰色，抽濾后濾液為黃色液體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(gè)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?yàn)榇藭r(shí)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3.5

11、64g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(diǎn)為283-288，稱重為1.628g熔化的物質(zhì)為未除去的雜質(zhì)七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與分析制備二苯乙二酮時(shí)，二苯乙醇酮摩爾量為8/212.25=0.038mol,故二苯乙二酮理論質(zhì)量為0.038*210.22=7.92g,而實(shí)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(shí)際值，此外，測得的熔點(diǎn)值接近純物質(zhì)的值95-96，這個(gè)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(diǎn)為283-288。脲素的摩爾量為1

12、.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(jì)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(diǎn)為291-299，這說明所制得的成品的純度不是很好。由于這個(gè)原因，實(shí)際產(chǎn)率比計(jì)算得的產(chǎn)率略低。本實(shí)驗(yàn)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(jì)算可得苯妥英的產(chǎn)率為3.564/(0.019*252.268)=74% ，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

13、原因在于放置析出結(jié)晶的時(shí)間是由自己調(diào)控的，無法準(zhǔn)確知道何時(shí)晶體析出完全.（2）制備鈉鹽時(shí)，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(jì)算出的加入水量也就會(huì)偏多，這就會(huì)導(dǎo)致最后的收率受到影響。八、心得與體會(huì)1.VB1的質(zhì)量對(duì)本實(shí)驗(yàn)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)械摩擦形成晶核，大量微晶體成長后，析出晶體的過程；本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)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(shí)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

14、，這樣產(chǎn)品晶形好，夾雜較少；靜止析晶一般所需時(shí)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(duì)環(huán)境友好的反應(yīng)催化劑，如本實(shí)驗(yàn)的VB1。5、在實(shí)驗(yàn)過程中，用到通風(fēng)櫥和油浴鍋時(shí)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?yàn)槁┧邕M(jìn)入油浴鍋或進(jìn)入磁力攪拌器內(nèi)，有可能會(huì)引起短路，而使整個(gè)電路癱瘓，嚴(yán)重時(shí)會(huì)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(shí)驗(yàn)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，其結(jié)構(gòu)如下：VB1是一個(gè)噻唑生成的季銨鹽，也可對(duì)安息香縮合起催化作用，因此，可以用具有生物活性的VB1的鹽酸鹽代