《精細(xì)化工實(shí)驗(yàn)技術(shù)》課件第十四章

精細(xì)化工試驗(yàn)技術(shù)第十四章化學(xué)藥品和中間體

一、化學(xué)藥品和中間體及其類型二、化學(xué)藥品和中間體的應(yīng)用三、化學(xué)藥品和中間體的發(fā)展概況實(shí)驗(yàn)二十六葡萄糖酸鋅的制備實(shí)驗(yàn)二十七乙酰水楊酸的制備實(shí)驗(yàn)二十八肉桂酸的制備

化學(xué)藥品和中間體

一、化學(xué)藥品和中間體及其類型1．化學(xué)藥品及其類型化學(xué)藥品是指具有防治疾病功能的化學(xué)品的總稱。包括原料藥和制劑。原料藥按來(lái)源可分為天然藥物和化學(xué)藥物，按生產(chǎn)方式可分為天然提取藥物、生物合成藥物和化學(xué)合成藥物三大類。天然提取藥物是指從動(dòng)物、植物、微生物或礦物中提取分離得到的醫(yī)藥原料；生物合成藥主要是利用微生物發(fā)酵獲得，也可通過(guò)動(dòng)物體內(nèi)生物代謝途徑、利用細(xì)胞培養(yǎng)途徑、或通過(guò)對(duì)發(fā)酵原藥的分子進(jìn)行化學(xué)改造途徑獲得；化學(xué)合成藥按藥理作用不同可分為抗感染藥物、抗寄生蟲藥物、抗?jié)儾∷幬?、抗心絞痛藥物、抗腫瘤藥物等。2．藥物中間體及其類型藥物中間體是各種合成藥的中間原料?；瘜W(xué)藥品和中間體

二、化學(xué)藥品和中間體的應(yīng)用醫(yī)藥向來(lái)是人們抵抗疾病的武器，特別是化學(xué)藥品，在人們預(yù)防和治療疾病中起到了無(wú)法替代的作用。中間體作為化學(xué)藥品的原料，對(duì)保證化學(xué)藥品的開發(fā)、生產(chǎn)具有重要意義。因此，化學(xué)藥品及中間體工業(yè)已經(jīng)成為了精細(xì)化工及醫(yī)藥化工的重要方面。但是，應(yīng)用化學(xué)藥品必須注意其可能帶來(lái)的副作用。

三、化學(xué)藥品和中間體的發(fā)展概況

化學(xué)藥品和中間體實(shí)驗(yàn)二十六葡萄糖酸鋅的制備一、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)1．了解微量元素對(duì)人體的作用；2．掌握利用離子交換樹脂柱進(jìn)行離子交換操作的方法。二、產(chǎn)品特性與用途鋅是人體必需的微量元素之一，它具有多種生物作用，可參與核酸和蛋白質(zhì)的合成，能增強(qiáng)人體免疫力，促進(jìn)兒童生長(zhǎng)發(fā)育。人體缺鋅會(huì)造成生長(zhǎng)停滯、自發(fā)性味覺減退和創(chuàng)傷愈合不良等嚴(yán)重問題，從而引發(fā)多種的疾病。葡萄糖酸鋅作為補(bǔ)鋅藥，具有見效快、吸收率高、副作用小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。另外，葡萄糖酸鋅作添加劑，在兒童食品、糖果、乳制品的應(yīng)用也日益廣泛。

化學(xué)藥品和中間體葡萄糖酸鋅的英文名稱：Zincgluconate；化學(xué)式：C12H22O14Zn；相對(duì)分子質(zhì)量：455.68。它是白色結(jié)晶或顆粒狀粉末，無(wú)臭，味微澀。它在沸水中極易溶解，在水中易溶，在無(wú)水乙醇、氯仿或乙醚中不溶。三、實(shí)驗(yàn)原理以葡萄糖酸鈣、濃硫酸、氧化鋅等為原料合成葡萄糖酸鋅，合成路線如下：葡萄糖酸鋅化學(xué)藥品和中間體四、主要儀器與藥品1．主要儀器001×7型陽(yáng)離子交換樹脂的交換柱及201×7型陰離子交換樹脂的交換柱等。2．主要藥品224g葡萄糖酸鈣、4.1g氧化鋅、27mL濃硫酸及l(fā)0mL95％乙醇（均為化學(xué)純）等?；瘜W(xué)藥品和中間體五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與操作步驟1．葡萄糖酸的制備在250mL四口燒瓶中加入125mL蒸餾水，再緩慢加入6.75mL（0.125mol）濃硫酸，攪拌下分批加入56g（0.125mol）葡萄糖酸鈣，在90℃恒溫水浴中加熱反應(yīng)1.5h，趁熱濾去析出的硫酸鈣沉淀，得到淡黃色液體。濾液冷卻后，以每分鐘相當(dāng)于樹脂體積的流量，流過(guò)裝有等量的陰離子交換樹脂交換柱和陽(yáng)離子交換樹脂交換柱，進(jìn)行純化，得到無(wú)色透明高純度的葡萄糖酸溶液，其中溶質(zhì)葡萄糖酸約0.23mol。

2．葡萄糖酸鋅的制備取0.1mol葡萄糖酸溶液，分批加入4.1g（0.05mol）氧化鋅，在60℃水浴中，滴加葡萄糖酸溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值至5.8，攪拌反應(yīng)2h，此時(shí)溶液呈透明狀態(tài)。過(guò)濾，濾液經(jīng)減壓蒸發(fā)，濃縮至原體積的1/3，之后加入l0mL95％乙醇，放置8h使之充分結(jié)晶。然后真空干燥，得白色結(jié)晶狀葡萄糖酸鋅粉末?；瘜W(xué)藥品和中間體六、實(shí)驗(yàn)記錄與數(shù)據(jù)處理1．實(shí)驗(yàn)記錄表

2．?dāng)?shù)據(jù)記錄表產(chǎn)品的收率計(jì)算方法可參照《實(shí)驗(yàn)一殺蟲劑甲氧氯的制備》中相關(guān)內(nèi)容，將所得數(shù)據(jù)記錄在表14-2中。

產(chǎn)品名稱性狀熔程/℃產(chǎn)量/g葡萄糖酸鋅

產(chǎn)品名稱收率/%葡萄糖酸鋅

表14-2葡萄糖酸鋅的制備的數(shù)據(jù)記錄表

表14-1葡萄糖酸鋅的制備的實(shí)驗(yàn)記錄表

化學(xué)藥品和中間體實(shí)驗(yàn)二十七乙酰水楊酸的制備一、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)1．理解酚羥基?；磻?yīng)的原理；2．掌握乙酰水楊酸的制備方法；3．掌握利用重結(jié)晶精制固體產(chǎn)品的操作技術(shù)。二、產(chǎn)品特性與用途乙酰水楊酸英文名稱：Acetylsalicylicacid，化學(xué)式：C9H8O4，相對(duì)分子質(zhì)量：180.16；俗稱阿司匹林。是白色針狀或片狀晶體，熔點(diǎn)135～136℃，微溶于水，易溶于乙醇、乙醚、氯仿等有機(jī)溶劑。它在干燥的空氣中較穩(wěn)定，遇潮則緩緩水解成水楊酸與乙酸?？诜哂薪鉄徭?zhèn)痛作用，是一種常用的治療感冒的藥物，也可用于抗風(fēng)濕，促進(jìn)痛風(fēng)患者尿酸的排泄。近年來(lái)還發(fā)現(xiàn)阿司匹林能抑制血小板凝聚，可防止血栓的生成?；瘜W(xué)藥品和中間體三、實(shí)驗(yàn)原理

本實(shí)驗(yàn)采用乙酸酐作?；噭┰跐饬蛩嶙饔孟屡c水楊酸發(fā)生?；磻?yīng)得乙酰水楊酸。

1．主反應(yīng)：乙酰水楊酸2．副反應(yīng)：

化學(xué)藥品和中間體四、主要儀器與藥品1．主要儀器電加熱套及電動(dòng)攪拌器等。2．主要藥品3g水楊酸、4.3mL乙酸酐、38mL飽和碳酸氫鈉溶液、7mL濃鹽酸、1%三氯化鐵溶液及濃硫酸等?；瘜W(xué)藥品和中間體五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與操作步驟1．乙?；磻?yīng)在帶有球型冷凝管、250mL干燥的四口燒瓶中，加入25.8mL（0.264mol）新蒸的乙酸酐，開動(dòng)攪拌，投入18g（0.1332mol）水楊酸，再緩慢滴加24滴濃硫酸，燒瓶口用玻璃塞塞緊，在水浴中加熱。反應(yīng)溫度控制在80～85℃，保溫30min。然后撤去水浴。2．結(jié)晶、抽濾

稍冷后，拆下裝置。把反應(yīng)液倒入盛有150mL冷水的燒杯中，并用冰水浴冷卻。待結(jié)晶完全析出后，進(jìn)行減壓抽濾。用少量冷水洗滌結(jié)晶兩次，壓緊抽干，移至表面皿上，晾干、稱量。留少量（綠豆大?。┑拇种飘a(chǎn)品于試管中待用。

化學(xué)藥品和中間體3．結(jié)晶將粗產(chǎn)品放入500mL燒杯中，在攪拌下加入225mL飽和碳酸氫鈉水溶液。乙酰水楊酸與碳酸氫鈉反應(yīng)生成水溶性鈉鹽，而副產(chǎn)聚合物則不能溶于碳酸氫鈉水溶液。加完后繼續(xù)攪拌幾分鐘，直至無(wú)二氧化碳產(chǎn)生。抽濾，濾出副產(chǎn)物聚合物，并用5～10mL水沖洗漏斗，合并濾液，倒入預(yù)先盛有42mL濃鹽酸和90mL水的燒杯中，攪拌均勻，即有乙酰水楊酸晶體析出，將燒杯用冰水浴冷卻使結(jié)晶完全。抽濾，用少量冷水洗滌結(jié)晶。將結(jié)晶移至表面皿，自然晾干。稱重，計(jì)算收率。測(cè)量熔程。乙酰水楊酸受熱易分解，因此熔點(diǎn)不很明顯，它的分解點(diǎn)為128～135℃，測(cè)定熔點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先將熱載體加熱至120℃左右，然后放入樣品測(cè)定。

化學(xué)藥品和中間體4．檢測(cè)是否含有原料水楊酸分別取粗制產(chǎn)品和幾粒結(jié)晶加入盛有10mL水的試管中溶解，加入1～2滴1%三氯化鐵溶液，從顏色變化上判定產(chǎn)物中是否含有原料水楊酸。若粗制產(chǎn)品中混有水楊酸，用1%三氯化鐵溶液檢驗(yàn)時(shí)會(huì)顯紫色。這是因?yàn)樗畻钏峤Y(jié)構(gòu)中含有酚羥基。不同的酚與三氯化鐵作用，因發(fā)生顯色反應(yīng)生成絡(luò)合物而呈現(xiàn)不同的顏色?；瘜W(xué)藥品和中間體六、實(shí)驗(yàn)記錄與數(shù)據(jù)處理1．實(shí)驗(yàn)記錄表

2．?dāng)?shù)據(jù)記錄表乙酰水楊酸的粗品和精制產(chǎn)品的收率計(jì)算方法可參照《實(shí)驗(yàn)一殺蟲劑甲氧氯的制備》中相關(guān)內(nèi)容，將所得數(shù)據(jù)記錄在表14-4中。

產(chǎn)品名稱性狀熔程/℃水溶液的顏色加入1%三氯化鐵溶液后顏色產(chǎn)量/g粗品乙酰水楊酸精制產(chǎn)品乙酰水楊酸

產(chǎn)品名稱收率/%粗品乙酰水楊酸精制產(chǎn)品乙酰水楊酸

表14-4乙酰水楊酸制備的數(shù)據(jù)記錄表

表14-3乙酰水楊酸制備的實(shí)驗(yàn)記錄表

化學(xué)藥品和中間體實(shí)驗(yàn)二十八肉桂酸的制備一、

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)1．熟悉縮合反應(yīng)原理，掌握肉桂酸的制備方法；2．熟練掌握利用重結(jié)晶和水蒸氣蒸餾精制固體產(chǎn)物的操作技術(shù)。二、產(chǎn)品特性與用途1．肉桂酸特性肉桂酸又稱β-苯丙烯酸，英文名稱：Cinnamicacid；化學(xué)式：C9H8O2；相對(duì)分子質(zhì)量：148.16。有順式和反式兩種異構(gòu)體，通常以反式形式存在，為無(wú)色晶體，熔點(diǎn)133℃，沸點(diǎn)300℃。它不溶于冷水，溶于熱水、乙醇、乙醚、丙酮和冰醋酸。它存在于妥盧香脂、蘇合香脂、秘魯香脂中?；瘜W(xué)藥品和中間體2．肉桂酸的用途肉桂酸是重要的有機(jī)合成工業(yè)中間體之一。在醫(yī)藥工業(yè)中，用來(lái)制造“心可安”、局部麻醉劑、殺菌劑、止血藥等；在農(nóng)藥工業(yè)中作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑和長(zhǎng)效殺菌劑用于果蔬的防腐；肉桂酸是負(fù)片型感光樹脂主要的合成原料；它具有很好的保香作用，通常被用作配香原料和香料中的定香劑。肉桂酸在食品、化妝品、食用香精等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

化學(xué)藥品和中間體三、實(shí)驗(yàn)原理肉桂酸的合成方法大體上有三種。1．苯基二氯甲烷法苯基二氯甲烷和無(wú)水醋酸鈉在180～200℃反應(yīng)生成肉桂酸。肉桂酸該法合成路線較短，苯基二氯甲烷價(jià)廉易得，反應(yīng)條件溫和，但轉(zhuǎn)化率低，副產(chǎn)物多，產(chǎn)物中易含氯離子，影響在香料工業(yè)中的應(yīng)用。

化學(xué)藥品和中間體2．苯甲醛—丙酮縮合法該法有合成路線長(zhǎng)、能耗大、成本較高等缺點(diǎn)。

化學(xué)藥品和中間體3．珀金（Perkin）法苯甲醛和醋酸酐在無(wú)水醋酸鉀或醋酸鈉存在下縮合生成肉桂酸：該法具有原料易得、反應(yīng)條件溫和、分離簡(jiǎn)單、產(chǎn)率高、副產(chǎn)物少、產(chǎn)物純度高、不含氯離子、成本低等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是操作步驟較多。本實(shí)驗(yàn)采用此法。反應(yīng)產(chǎn)物中少量未反應(yīng)的苯甲醛可通過(guò)水蒸氣蒸餾除去。

化學(xué)藥品和中間體四、主要儀器與藥品1．主要儀器電加熱套、電動(dòng)攪拌器及水蒸氣蒸餾裝置等。2．主要藥品3mL苯甲醛、5.5mL乙酸酐、3g無(wú)水醋酸鉀、飽和碳酸鈉溶液、濃鹽酸及活性炭等。

化學(xué)藥品和中間體五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與操作步驟1．縮合將9g（0.09mol）剛?cè)谌鄄⒀屑?xì)的無(wú)水醋酸鉀、9mL（0.09mol）剛蒸餾過(guò)的苯甲醛、16.5mL（0.18mol）剛蒸餾過(guò)的乙酸酐，分別放入帶有回流裝置、250mL干燥的四口燒瓶中，開動(dòng)攪拌混合均勻。無(wú)水醋酸鉀必須是新熔融的。它的吸水性很強(qiáng)，操作時(shí)要快。無(wú)水醋酸鉀的干燥程度，對(duì)反應(yīng)能否進(jìn)行和產(chǎn)率的提高都有較明顯的影響。久制的苯甲醛易自動(dòng)氧化生成苯甲酸，這不但影響產(chǎn)率，而且苯甲酸混在產(chǎn)物中不易除盡，影響產(chǎn)物的純度，所以需蒸餾除去雜質(zhì)，接收176～180℃的餾分。乙酸酐久置后因吸潮水解會(huì)生成乙酸，故實(shí)驗(yàn)前需蒸餾乙酸酐，接收137～140℃的餾分。然后加熱，使溶液保持150～170℃微微沸騰狀態(tài)約lh。停止攪拌和加熱，拆開裝置。向四口燒瓶?jī)?nèi)倒入25mL水去除未反應(yīng)的乙酸酐。然后用飽和碳酸鈉水溶液中和，使溶液呈弱堿性。此處不能用氫氧化鈉代替。因反應(yīng)混合液中含有未轉(zhuǎn)化的苯甲醛，它在強(qiáng)堿作用下會(huì)發(fā)生坎尼扎羅（Cannizzaro）反應(yīng)，生成的苯甲酸難于分離出去，影響產(chǎn)物的質(zhì)量。

化學(xué)藥品和中間體2．水蒸氣蒸餾用水蒸氣蒸餾回收苯甲醛，直到餾出液中無(wú)油珠為止。向剩余液中加少許活性炭，補(bǔ)加50mL水煮沸，趁熱過(guò)濾。3．中和、抽濾用濃鹽酸