磺胺醋酰钠的合成

1磺胺醋酰钠的合成一、磺胺醋酰钠概述简介磺胺醋酰钠又名：磺胺乙酰钠，磺醋酰胺钠，SulphacetamideSodium，AlbucidSoluble，SA-Na等。英文名:SulfacetamideSodiumEyeDrops。化学名N-[(4-氨基苯基)-磺酰基]-乙酰胺钠-水合物，化学结构式：H2NSO2NCOCH3Na·H2O本品为白色结晶性粉末；无臭味、微苦、易溶于水，微溶于乙醇、丙酮。磺胺药是一种广谱抑菌剂，用于治疗感染。磺胺药与对氨基苯甲酸(PABA)结构相似，二者竞争抑制了细菌酶---二氢叶酸合成酶。对酶抑制的结果阻碍了二氢叶酸的合成，减少了四氢叶酸的代谢活动，使嘌呤、嘧啶核甙及脱氧核糖核酸合成辅助因子(cofactor)减少，从而抑制细菌的生成和繁殖。适应症主要用于由易感细菌引起的表浅性结膜炎、角膜炎、睑缘炎等；也用于沙眼和衣原体感染的辅助治疗，霉菌性角膜炎的辅助治疗，以及眼外伤、慢性泪囊炎，结膜、角膜及内眼手术的前、后预防感染。注意事项病人对一种磺胺药过敏，也可以对本品过敏，对碳酸酐酶抑制剂过敏的病人，对磺胺药也过敏。二、目的要求1.通过本实验，掌握磺胺类药物的一般理化性质，并掌握如何利用其理化性质的特点来达到分离提纯的目的。2.通过本实验操作，掌握乙酰化反应的原理。三、实验原理合成路线如下：2H2NSO2NH2+(CH3CO)2ONaOHpH12-13H2NSO2NCOCH3NaHClpH4~5NH2SO2NHCOCH3NaoHpH7~8H2NSO2NCOCH3Na·H2O四、实验主要仪器和试剂及物理常数理化常数和性质物质分子量熔点/℃性质磺胺172.21溶于氢氧化钠水溶液磺胺醋酰214.24182-184微溶于水(150:1)，溶于无水乙醇(15:1)，pKa1(芳伯氨基):1.8，pKa2(磺酰氨基)：5.4磺胺醋酰钠236.23257易溶于水(1.5:1)，微溶于96%乙醇仪器：100ml三颈瓶、回流冷凝管、温度计、烧杯（100、50ml）、磁力加热搅拌器、抽滤瓶、布氏漏斗、水泵、玻璃棒试剂：磺胺17.2g、醋酐13.6g、氢氧化钠溶液（22.4%、77%、20%）、浓盐酸、蒸馏水、活性炭五、实验方法1、原料规格及配比原料名称规格用量摩尔数摩尔比磺胺CP17.2g0.11醋酐CP13.6ml0.1421.42氢氧化钠22.4%22ml0.11251.13氢氧化钠77%12.5ml0.19251.9氢氧化钠40%适量氢氧化钠20%适量2、操作2．1、磺胺醋酰的制备在装有搅拌棒及温度计的100mL三颈瓶中，加入磺胺17.2g，22.5%氢氧化钠22mL，开动搅拌，于水浴上加热至50℃左右。待磺胺溶解后，滴加醋酐33.6mL，77%氢氧化钠2.5mL（首先，加入醋酐3.6mL，77%氢氧化钠2.5mL；随后，每次间隔5min，将剩余的77%氢氧化钠和醋酐分5次交替加入，每次2ml）。加料期间反应温度维持在50～55℃及pH12～13；加料完毕继续保持此温度反应30min。反应完毕，停止搅拌，将反应液倾入100mL烧杯中，加水20mL稀释。用36%盐酸调至pH7，于冰水浴中放置30min，并不时搅拌析出固体，抽滤固体，用适量冰水洗涤。洗液与滤液合并后用浓盐酸调至pH4～5，抽滤，得白色粉末。用3倍量（3mL/g）10%盐酸溶解得到的白色粉末，放置30min，不时搅拌，尽量使单乙酰物成盐酸盐溶解，抽滤除不溶物。滤液加少量活性碳室温脱色10min，抽滤。滤液用40%氢氧化钠调至pH5，析出磺胺醋酰，抽滤，压干。干燥，测熔点（mp.179~184℃）。若产品不合格，可用热水（1:15）精制。2.2磺胺醋酰钠的制备将磺胺醋酰置于50mL烧杯中，于90℃热水浴上滴加计算量的20%氢氧化钠至固体恰好溶解，溶液pH为7～８，趁热抽滤，滤液转至小烧杯中冷却，析出结晶，抽滤（用丙酮转移），压干，干燥，称重并计算收率。3、附注3.1、本实验中使用氢氧化钠溶液有多种不同的浓度，在实验中切勿用错，否则会导致实验失败。3.2、滴加醋酐和氢氧化钠溶液是交替进行，每滴完一种溶液后，让其反应5min后，再滴加另一种溶液。滴加是用玻璃吸管加入，滴加速度以液滴一滴一滴滴下为宜。以使反应液始终保持一定的pH值（pH12~13）。3.3、反应中保持反应液pH在12～13之间很重要，否则收率将会降低。3.4、再pH7时析出的固体不是产物，应弃去。产物再过滤中，切勿搞错。3.5、再pH4～5析出的固体是产物。3.6、在实验中，溶液pH的调节是反应能否成功的关键，应小心注意，否则实验会失败或收率降低。3.7、最后须趁热过滤，漏斗应先预热。若滤液放置后较难析出结晶，可置电炉上略加加热，使其挥发去一些水分，再放冷析晶。3.8、将磺胺醋酰制成钠盐时，应严格控制20%NaOH溶液的用量，按计算量滴加4NH2SO2NHCOCH3NaOHNH2SO2NCOCH3Na++H2O2144012.5XX=2.3gX12.540214::=由计算可知需2.3gNaOH，即滴加20%NaOH11.5mL便可。因磺胺醋酰钠水溶性大，由磺胺醋酰制备其钠盐时若20%NaOH的量多于计算量，则损失很大。必要时可加少量丙酮，以使磺胺醋酰钠析出。六、其它合成线路和改进方法在磺胺醋酰钠制备过程中，采用20％NaOH水液与磺胺醋酰成盐，操作繁琐，需要90℃的水浴加热，需不断测pH值，调整到pH7~8后趁热过滤，滤液要用冰盐浴冷却析晶，在实验教学过程中，发现严格按上述步骤操作，仍很难得到产品，因磺胺醋酰钠易溶于水。根据磺胺酷酰钠略溶于乙醇的物理性质，用5％NaOH乙醇液取代20％NaOH水溶液，并按计算量进行投料。通过实验验证，此步改进使操作简单化，避免了热水浴、冰盐浴，只需在室温中进行，所用乙醇可通过蒸馏回收，重新利用，更为可贵的是，成盐一步收率可达98％以上，通过定性分析，与磺胺醋酰钠一致.改进后的合成路线如下：H2NSO2NH2+(CH3CO)2ONaOHpH12-13H2NSO2NCOCH3NaHClpH4~5NH2SO2NHCOCH3NaoHH2NSO2NCOCH3Na·H2O乙醇实验步骤1、磺胺醋酰的制备。在装有搅拌棒及温度计的100mL三颈瓶中，加入磺胺17.2g，22.5%氢氧化钠22mL，开动搅拌，于水浴上加热至50℃左右。待磺胺溶解后，分次加入醋酐3.6mL，77%氢氧化钠2.5mL（首先，加入醋酐3.6mL，77%氢氧化钠2.5mL；随后，每次间隔5min，将剩余的77%氢氧化钠和醋酐分5次交替加入）。加料期间反应温度维持在50～55℃及pH12～13；加料完毕继续保持此温度反应30min。反应完毕，停止搅拌，将反应液倾入100mL烧杯中，加水20mL稀释。用36%盐酸调至pH7，于冰水浴中放置30min，并不时搅拌析出固体，抽滤固体，用适量冰水洗涤。洗液与滤液合并后用浓盐酸调至pH4～5，抽滤，得白色粉末。用3倍量（3mL/g）10%盐酸溶解得到的白色粉末，放置30min，不时搅拌，尽量使单乙酰物成盐酸盐溶解，抽滤除不溶物。滤液加少量活性碳室温脱色510min，抽滤。滤液用40%氢氧化钠调至pH5，析出磺胺醋酰，抽滤，压干。干燥，测熔点（mp.179～184℃）。2、磺胺醋酰钠的制备制备5％NaOH乙醇液100nd(备用)。将磺胺醋酰，移人100ml烧杯中，用量杯量取5％NaOH乙醇液4Oml倒人烧杯中，室温搅拌至固体完全溶解，在水浴中蒸去乙醇，析晶，干燥得磺胺醋酰钠，计算收率。3、实验流程图（1）、磺胺醋酰的制备150ml三颈瓶加入磺胺17.2g22.5%NaOH液22ml搅拌加热至50加醋酐3.6ml50minpH12-1350-55醋酐和NaOH液每次2ml30min转入100ml烧杯+20ml水浓盐酸调pH4-5滤取沉淀30min40%NaOH调pH至5加77%NaOH液2.5ml每5min交替加保温搅拌浓盐酸调pH7水浴1-2h析晶、抽滤冰水洗涤洗液、滤液压干、称重3倍量10%浓盐酸溶解抽滤除去不溶物温室活性炭脱色析出磺胺醋酰，抽滤，干燥（2）、磺胺醋酰钠的制备100ml烧杯磺胺醋酰5%NaOH乙醇液40ml室温搅拌溶解水浴蒸去乙醇析晶，干燥得磺胺醋酰钠七、药物鉴别及结构确证鉴别1.取本品药约0.1g，加蒸馏水3ml溶解后，加硫酸铜试液5滴，即产生蓝绿色沉淀。2.取本品药约0.1g，加蒸馏水3ml溶解，做钠盐的鉴别反应。（1）取供试液少许，加醋酸氧铀锌试液，即产生黄色沉淀。（2）用盐酸润湿的铂丝蘸取供试液，在无色火焰中燃烧，火焰即显鲜黄色。6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。注：磺胺醋酰的制备过程中存在的反应如下八、问题及讨论1.为什么会生成双醋酰胺？答：因为4-N电子云密度大于1-N电子云密度，1位弱酸性+强碱→盐，使得一位电子云密度增大。2、磺胺醋酰钠的合成中为什么乙酐和氢氧化钠交替滴加？答：磺胺和乙酐反应生成主产物是我们需要的，该反应为放热反应，多次少量加入是为了便于控制温度；加入氢氧化钠是为了保持pH值，因为碱性环镜下副产物少主产物多。+pH12-13NaOH(CH3CO)2ONH2SO2NH2++NH2SO2NHNaNHCOCH3SO2NCOCH3NaNH2SO2NCOCH3NaNH2SO2NH2NHCOCH3SO2NCOCH3NaNH2SO2NCOCH3NaHClpH7HClpH4-5NH2SO2NHCOCH3NHCOCH3SO2NHCOCH3pH1HCl10%HClNH2SO2NHCOCH3NHCOCH3SO2NHCOCH3.pH540%NaOHNH2SO2NHCOCH373.酰化液处理的过程中，pH7时析出的固体是什么？pH5时析出的固体是什么？10%盐酸中的不溶物是什么？答：pH=7时候析出的固体是未反应的磺胺；5的时候析出的是磺胺醋酰。10%盐酸中不溶物是杂质和未反应的磺胺。4、为什么在10%盐酸中有不溶物析出？答：因为在10％盐酸溶液中磺胺醋酰生成盐酸盐而溶解，而双乙酰磺胺由于结构中无游离的芳伯胺基，不能和盐酸成盐故析出。5、磺胺醋酰钠的合成为什么调PH7~8?答：滴加40%氢氧化钠溶液调pH7~8时可见溶液澄明，显示磺胺醋酰已生成磺胺醋酰钠，若有微量不溶物，可能是未除尽的副产物。氢氧化钠溶液切勿过量，因磺胺醋酰钠在强碱性溶液中和受热情况下，易氧化水解而致产量和质量下降。6、反应碱性过强其结果磺胺较多，磺胺醋酰次之，双乙酰物较少；碱性过弱其结果双乙酰物较多，磺胺醋酰次之，磺胺较少，为什么？答：因碱度过大磺胺双醋酰易水解成磺胺，且易引起磺胺醋酰水解成磺胺；而因碱度过小时，反应过程中易生成较多的N－乙酰磺胺，且磺胺双醋酰分子结构中的N－乙酰基不易水解下来，所以该反应必须控制好pH值。7、将磺胺醋酰制成钠盐时，为什么要严格控制22.5％NaOH溶液的用量？答：将磺胺醋酰制成钠盐时，必须要严格控制22.5％NaOH溶液的用量。因磺胺醋酰钠水溶性大，由磺胺醋酰制备其钠盐时若22.5％NaOH的量多，则损失很大。必要时可加少量丙酮，使磺胺醋酰钠析出。8、磺胺类药物有哪些化学性质？答：（1）．酸碱性因本类药物分子中有芳香第一胺，呈弱碱性；有磺酰氨基，显弱酸性,故本类药物呈酸碱两性，可与酸或碱成盐而溶于水。（2）．自动氧化反应本类药物含芳香第一胺，易被空气氧氧化。（3）、芳香第一胺反应磺胺类药物含芳香第一胺，在酸性溶液中，与亚硝酸钠作用，可进行重氮化反应，利用此性质可测定磺胺类药物的含量。生成的重氮盐在碱性条件下，生成橙红色偶氮化合物，可作本类药物的鉴别反应。（4）、与芳醛缩合反应芳香第一胺能与多种芳醛（如对二甲氨基苯甲醛、香草醛等）缩合成具有颜色的希夫碱.（5）、铜盐反应磺酰氨基上的氢原子，可被金属离子（如铜、银、钴等）取代，生成不同颜色的难溶性沉淀，可用于鉴别。89、如何利用磺胺类药物的理化性质进行产品纯化？答：利用主产物和副产物的解离常数不同，在不同pH条件下分别令主产物溶于溶剂而副产物不溶，