磺胺的制备及工艺条件考察

磺胺的制备及工艺条件考察题目：磺胺的制备及工艺条件考察药物概述：1.背景1932年，德国化学家合成了一种名为“百浪多息”的红色染料，因其中包含一些具有消毒作用的成分同年，德国生物化学家格哈特·杜马克在试验过程中发现，“其实，早在1908年就有人合成过这种化合物。1937年制出“磺胺吡啶”，1939年制出“磺胺噻唑”，1941年制出了“磺胺嘧啶”……这样，医生就可以在一个“人丁兴旺”的“磺胺家族”中挑选适用于治疗各种感染的药了。1939年，格哈特·杜马克被授予诺贝尔医学与生理学奖。2.性质磺胺类药物一般为白色或微黄色结晶性粉末，遇光易变质，色渐变深，大多数本类药物在水中溶解度极低，较易溶于稀碱，但形成钠盐后则易溶于水，其水溶液呈强碱性。分子式：C6H8O2N2S分子量：172.20密度：1.08g/cm^3熔点：164-167摄氏度3．作用磺胺药物是含磺胺基团合成抗菌药的总称，能抑制多种细菌和少数病毒的生长和繁殖，用于防治多种病菌感染。具有抗菌谱广、较为稳定、不易变质等特点。可以口服，吸收较迅速，但是不同于抗生素，属于化学药品。其不足之处是，绝大多数磺胺药的抗菌力较弱，对细菌只能抑制不能将其杀死；而且口服容易引起恶心，呕吐等胃肠道反应.实验参数：名称分子量性状密度/g/cm3熔点/℃沸点/℃溶解度水油苯胺93.12无色油状液体1.02-6.2184.4微溶易溶于乙醇、乙醚等乙酸60.05无色液体1.0516.6118.1易溶易溶于乙醇、乙醚和CCl4乙酰苯胺氯磺酸对乙酰基苯磺酰氯对乙酰基苯磺酰胺对氨基苯磺酰胺135.17116.52233.64214.23172.21白色结晶或粉末无色或黄色液体白色或粉红色粉末白色粉末白色粉末1.221.08114.3151149219164.5-166.530480微溶于冷水，溶于热水溶微溶微溶微溶溶溶溶溶溶实验步骤：（一）苯胺乙酰化——乙酰苯胺的制备1.乙酰化：用量筒取新蒸出的苯胺4.0mL于100mL的干净烧杯中，加水10mL，在不断搅拌下慢慢加入6mL醋酸酐，搅至晶体析出（可置于自来水或冰水中冷却），冷至室温即可得到白色的乙酰苯胺固体。2.抽滤收集：将上步所得固体与母液混合物抽滤分离，固体用少量冷水洗涤2次，抽干，于表面皿上用红外灯干燥，以便进行下步反应。（二）乙酰苯胺氯磺化按图4-5装好反应装置，称取5.0g干燥的乙酰苯胺置于干燥的250mL三颈瓶中，再在分液漏斗中加入20mL氯磺酸。氯磺化反应装置图开启水泵，减压抽气，在冷水浴下慢慢将20mL氯磺酸滴入三颈瓶中（约1滴/秒），立即可以看到有大量HCl气体产生，待滴加完毕，乙酰苯胺溶解消失，水浴加热（80℃左右）15～20min。打开安全阀，连通大气，然后依次用冷水、冰水冷却三颈瓶。将冷却的反应液转移到原滴液漏斗中，然后在三颈瓶中加入约100g碎冰块，再按装置图安装好，三颈瓶外部用冰冷却，开启水泵，将反应液滴入三颈瓶中（约需15min），滴毕生成大量的沉淀。抽滤，压干即得对-乙酰氨基苯磺酰氯固体，立即进行下一步反应。（三）对-乙酰氨基磺酰氯的氨解将上述抽干的固体转移至100mL小烧杯中，在搅拌下加入15mL浓氨水（若固体量较少，可适当减少氨水用量），反应时大量放热，当固体溶解又重新生成后，继续搅拌10min。（四）对-乙酰氨基苯磺酰胺的水解1.将上步所得反应物加入15mL水，冷却，加浓盐酸至pH=1～2，转移至烧瓶中。2.回流：烧瓶中加2块沸石，装上冷凝管，在石棉网上小火加热回流25min。此时固体应溶解，冷却后得一几乎澄清的溶液，如有固体析出，应继续加热回流使反应完全。3.脱色：于稍冷后的回流液中加约一药勺（约0.5g）活性炭，继续回流5min。4.过滤：回流液趁热用玻璃漏斗过滤，用一干净的100mL的烧杯收集滤液。5.中和、沉淀：滤液在搅拌下慢慢加入固体Na2CO3至弱碱性（pH≈8）。此时应有大量白色固体析出，烧杯置于冰水浴中冷却。6.抽滤：固体用少量冰水洗涤2次，即得粗产品磺胺。（五）磺胺的纯化——重结晶将制得的粗磺胺固体转入100mL的干净烧杯中，加水约25mL（应按粗产品重量8倍量来加）在石棉网上小火加热使其全部溶解（如溶液有色，可加活性炭脱色）。趁热过滤，滤液用洁净的小烧杯收集，室温放置任其自然冷却，即可得到纯的无色透明（或白色）的针状磺胺晶体。抽滤，干燥，测其熔点工艺条件考察：1确定工艺的影响因素及水平据文献中实验描述，可确定出工艺的三个影响：温度原料配比（氯磺化反应过程加入有利于对乙酰氨基苯磺酰氯的生成）反应时间2因素水平因素原料配比n(乙酰苯胺)：n（氯磺酸）：n（氯化钠）A反应温度（℃）B反应时间(h)C11.0：4.0：0.2501.521.0：4.3：0.4552.031.0：4.6：0.6602.53正交试验表实验号ABC1111221233134122实验的主要影响因素和注意事项一乙酰苯胺的制备：1.久置的苯胺色深有杂质（暴露于空气中或日光下变为棕色），会影响乙酰苯胺的质量，故最好用新蒸的苯胺。另一原料乙酸酐也最好用新蒸的。2.加入锌粉防止苯胺在反应过程中被氧化，生成有色的杂质。通常加入后反应液颜色会从黄色变无色。但不宜加得过多，因为被氧化的锌生成氢氧化锌为絮状物质会吸收产品。3.不应将活性炭加入沸腾的溶液中，否则会引起暴沸，会使溶液溢出容器。溢出容器。4.减压过滤：用布氏漏斗趁热过滤时，为了避免在漏斗中析出晶体，需用热水浴或蒸气浴把漏斗预热，然后用来减压过滤。抽滤瓶也可同时预热。二对氨基苯磺酰胺的制备：1.氯磺酸对皮肤和衣服有强烈的腐蚀性，暴露在空气中会冒出大量氯化氢气体，遇水会发生猛烈的放热反应，甚至爆炸，故取用时需加小心。反应中所用仪器及药品皆需十分干燥，含有氯磺酸的废液不可倒入废液缸中。2.氯磺酸与乙酰苯胺的反应相当激烈，将乙酰苯胺凝结成块状，可使反应缓和进行，当反应过于剧烈时，应适当冷却。3.在氯磺化过程中，将有大量氯化氢气体放出，为避免污染室内空气，装置应严密，导气管的末端要与接收器内的水面接近，但不能插入水中，否则可能倒吸而引发严重事故！4.加入速度必须缓慢，并充分搅拌，以免局部过热而使对乙酰氨基苯磺酰氯水解。5.尽量洗去固体所夹杂和吸附的盐酸，否则产物在酸性介质中放置过久，会很快水解，因此在洗涤后，应尽量压干，且在1~2h内将它转变为磺胺类化合物。6对乙酰氨基苯磺酰胺在稀酸中水解成磺胺，后者又与过量的盐酸形成可溶性的盐酸盐，所以水解完成后，反应液冷却时应无晶体析出。由于水解前后溶液中氨的含量不同，应该控制PH值在7-8，因此，在回流至固体完全消失前，应测一下溶液的酸碱性，若碱性不够，应补加盐酸继续回流一段时间。7.用碳酸钠中和滤液中的盐酸时，有二氧化碳伴生，故应控制加入速度并不断搅拌使其逸出。磺胺是一两性化合物，在过量的碱溶液中也易变成盐类而溶解。故中和操作必须仔细进行，以免降低产量。产物定性定量分析法定性分析法：紫外吸收光谱法紫外最大吸收波长在275nm和313nm处TCL：在氯仿正丁醇石油醚（1：1：1）系统为展开剂。