《精细化工实验技术》课件第十四章

精细化工试验技术第十四章化学药品和中间体

一、化学药品和中间体及其类型二、化学药品和中间体的应用三、化学药品和中间体的发展概况实验二十六葡萄糖酸锌的制备实验二十七乙酰水杨酸的制备实验二十八肉桂酸的制备

化学药品和中间体

一、化学药品和中间体及其类型1．化学药品及其类型化学药品是指具有防治疾病功能的化学品的总称。包括原料药和制剂。原料药按来源可分为天然药物和化学药物，按生产方式可分为天然提取药物、生物合成药物和化学合成药物三大类。天然提取药物是指从动物、植物、微生物或矿物中提取分离得到的医药原料；生物合成药主要是利用微生物发酵获得，也可通过动物体内生物代谢途径、利用细胞培养途径、或通过对发酵原药的分子进行化学改造途径获得；化学合成药按药理作用不同可分为抗感染药物、抗寄生虫药物、抗溃疡病药物、抗心绞痛药物、抗肿瘤药物等。2．药物中间体及其类型药物中间体是各种合成药的中间原料。化学药品和中间体

二、化学药品和中间体的应用医药向来是人们抵抗疾病的武器，特别是化学药品，在人们预防和治疗疾病中起到了无法替代的作用。中间体作为化学药品的原料，对保证化学药品的开发、生产具有重要意义。因此，化学药品及中间体工业已经成为了精细化工及医药化工的重要方面。但是，应用化学药品必须注意其可能带来的副作用。

三、化学药品和中间体的发展概况

化学药品和中间体实验二十六葡萄糖酸锌的制备一、实验目标1．了解微量元素对人体的作用；2．掌握利用离子交换树脂柱进行离子交换操作的方法。二、产品特性与用途锌是人体必需的微量元素之一，它具有多种生物作用，可参与核酸和蛋白质的合成，能增强人体免疫力，促进儿童生长发育。人体缺锌会造成生长停滞、自发性味觉减退和创伤愈合不良等严重问题，从而引发多种的疾病。葡萄糖酸锌作为补锌药，具有见效快、吸收率高、副作用小、使用方便等优点。另外，葡萄糖酸锌作添加剂，在儿童食品、糖果、乳制品的应用也日益广泛。

化学药品和中间体葡萄糖酸锌的英文名称：Zincgluconate；化学式：C12H22O14Zn；相对分子质量：455.68。它是白色结晶或颗粒状粉末，无臭，味微涩。它在沸水中极易溶解，在水中易溶，在无水乙醇、氯仿或乙醚中不溶。三、实验原理以葡萄糖酸钙、浓硫酸、氧化锌等为原料合成葡萄糖酸锌，合成路线如下：葡萄糖酸锌化学药品和中间体四、主要仪器与药品1．主要仪器001×7型阳离子交换树脂的交换柱及201×7型阴离子交换树脂的交换柱等。2．主要药品224g葡萄糖酸钙、4.1g氧化锌、27mL浓硫酸及l0mL95％乙醇（均为化学纯）等。化学药品和中间体五、实验内容与操作步骤1．葡萄糖酸的制备在250mL四口烧瓶中加入125mL蒸馏水，再缓慢加入6.75mL（0.125mol）浓硫酸，搅拌下分批加入56g（0.125mol）葡萄糖酸钙，在90℃恒温水浴中加热反应1.5h，趁热滤去析出的硫酸钙沉淀，得到淡黄色液体。滤液冷却后，以每分钟相当于树脂体积的流量，流过装有等量的阴离子交换树脂交换柱和阳离子交换树脂交换柱，进行纯化，得到无色透明高纯度的葡萄糖酸溶液，其中溶质葡萄糖酸约0.23mol。

2．葡萄糖酸锌的制备取0.1mol葡萄糖酸溶液，分批加入4.1g（0.05mol）氧化锌，在60℃水浴中，滴加葡萄糖酸溶液调节溶液的pH值至5.8，搅拌反应2h，此时溶液呈透明状态。过滤，滤液经减压蒸发，浓缩至原体积的1/3，之后加入l0mL95％乙醇，放置8h使之充分结晶。然后真空干燥，得白色结晶状葡萄糖酸锌粉末。化学药品和中间体六、实验记录与数据处理1．实验记录表

2．数据记录表产品的收率计算方法可参照《实验一杀虫剂甲氧氯的制备》中相关内容，将所得数据记录在表14-2中。

产品名称性状熔程/℃产量/g葡萄糖酸锌

产品名称收率/%葡萄糖酸锌

表14-2葡萄糖酸锌的制备的数据记录表

表14-1葡萄糖酸锌的制备的实验记录表

化学药品和中间体实验二十七乙酰水杨酸的制备一、实验目标1．理解酚羟基酰化反应的原理；2．掌握乙酰水杨酸的制备方法；3．掌握利用重结晶精制固体产品的操作技术。二、产品特性与用途乙酰水杨酸英文名称：Acetylsalicylicacid，化学式：C9H8O4，相对分子质量：180.16；俗称阿司匹林。是白色针状或片状晶体，熔点135～136℃，微溶于水，易溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。它在干燥的空气中较稳定，遇潮则缓缓水解成水杨酸与乙酸。口服具有解热镇痛作用，是一种常用的治疗感冒的药物，也可用于抗风湿，促进痛风患者尿酸的排泄。近年来还发现阿司匹林能抑制血小板凝聚，可防止血栓的生成。化学药品和中间体三、实验原理

本实验采用乙酸酐作酰基化试剂在浓硫酸作用下与水杨酸发生酰化反应得乙酰水杨酸。

1．主反应：乙酰水杨酸2．副反应：

化学药品和中间体四、主要仪器与药品1．主要仪器电加热套及电动搅拌器等。2．主要药品3g水杨酸、4.3mL乙酸酐、38mL饱和碳酸氢钠溶液、7mL浓盐酸、1%三氯化铁溶液及浓硫酸等。化学药品和中间体五、实验内容与操作步骤1．乙酰化反应在带有球型冷凝管、250mL干燥的四口烧瓶中，加入25.8mL（0.264mol）新蒸的乙酸酐，开动搅拌，投入18g（0.1332mol）水杨酸，再缓慢滴加24滴浓硫酸，烧瓶口用玻璃塞塞紧，在水浴中加热。反应温度控制在80～85℃，保温30min。然后撤去水浴。2．结晶、抽滤

稍冷后，拆下装置。把反应液倒入盛有150mL冷水的烧杯中，并用冰水浴冷却。待结晶完全析出后，进行减压抽滤。用少量冷水洗涤结晶两次，压紧抽干，移至表面皿上，晾干、称量。留少量（绿豆大小）的粗制产品于试管中待用。

化学药品和中间体3．结晶将粗产品放入500mL烧杯中，在搅拌下加入225mL饱和碳酸氢钠水溶液。乙酰水杨酸与碳酸氢钠反应生成水溶性钠盐，而副产聚合物则不能溶于碳酸氢钠水溶液。加完后继续搅拌几分钟，直至无二氧化碳产生。抽滤，滤出副产物聚合物，并用5～10mL水冲洗漏斗，合并滤液，倒入预先盛有42mL浓盐酸和90mL水的烧杯中，搅拌均匀，即有乙酰水杨酸晶体析出，将烧杯用冰水浴冷却使结晶完全。抽滤，用少量冷水洗涤结晶。将结晶移至表面皿，自然晾干。称重，计算收率。测量熔程。乙酰水杨酸受热易分解，因此熔点不很明显，它的分解点为128～135℃，测定熔点时，应先将热载体加热至120℃左右，然后放入样品测定。

化学药品和中间体4．检测是否含有原料水杨酸分别取粗制产品和几粒结晶加入盛有10mL水的试管中溶解，加入1～2滴1%三氯化铁溶液，从颜色变化上判定产物中是否含有原料水杨酸。若粗制产品中混有水杨酸，用1%三氯化铁溶液检验时会显紫色。这是因为水杨酸结构中含有酚羟基。不同的酚与三氯化铁作用，因发生显色反应生成络合物而呈现不同的颜色。化学药品和中间体六、实验记录与数据处理1．实验记录表

2．数据记录表乙酰水杨酸的粗品和精制产品的收率计算方法可参照《实验一杀虫剂甲氧氯的制备》中相关内容，将所得数据记录在表14-4中。

产品名称性状熔程/℃水溶液的颜色加入1%三氯化铁溶液后颜色产量/g粗品乙酰水杨酸精制产品乙酰水杨酸

产品名称收率/%粗品乙酰水杨酸精制产品乙酰水杨酸

表14-4乙酰水杨酸制备的数据记录表

表14-3乙酰水杨酸制备的实验记录表

化学药品和中间体实验二十八肉桂酸的制备一、

实验目标1．熟悉缩合反应原理，掌握肉桂酸的制备方法；2．熟练掌握利用重结晶和水蒸气蒸馏精制固体产物的操作技术。二、产品特性与用途1．肉桂酸特性肉桂酸又称β-苯丙烯酸，英文名称：Cinnamicacid；化学式：C9H8O2；相对分子质量：148.16。有顺式和反式两种异构体，通常以反式形式存在，为无色晶体，熔点133℃，沸点300℃。它不溶于冷水，溶于热水、乙醇、乙醚、丙酮和冰醋酸。它存在于妥卢香脂、苏合香脂、秘鲁香脂中。化学药品和中间体2．肉桂酸的用途肉桂酸是重要的有机合成工业中间体之一。在医药工业中，用来制造“心可安”、局部麻醉剂、杀菌剂、止血药等；在农药工业中作为生长促进剂和长效杀菌剂用于果蔬的防腐；肉桂酸是负片型感光树脂主要的合成原料；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剂。肉桂酸在食品、化妆品、食用香精等领域都有广泛的应用。

化学药品和中间体三、实验原理肉桂酸的合成方法大体上有三种。1．苯基二氯甲烷法苯基二氯甲烷和无水醋酸钠在180～200℃反应生成肉桂酸。肉桂酸该法合成路线较短，苯基二氯甲烷价廉易得，反应条件温和，但转化率低，副产物多，产物中易含氯离子，影响在香料工业中的应用。

化学药品和中间体2．苯甲醛—丙酮缩合法该法有合成路线长、能耗大、成本较高等缺点。

化学药品和中间体3．珀金（Perkin）法苯甲醛和醋酸酐在无水醋酸钾或醋酸钠存在下缩合生成肉桂酸：该法具有原料易得、反应条件温和、分离简单、产率高、副产物少、产物纯度高、不含氯离子、成本低等优点，缺点是操作步骤较多。本实验采用此法。反应产物中少量未反应的苯甲醛可通过水蒸气蒸馏除去。

化学药品和中间体四、主要仪器与药品1．主要仪器电加热套、电动搅拌器及水蒸气蒸馏装置等。2．主要药品3mL苯甲醛、5.5mL乙酸酐、3g无水醋酸钾、饱和碳酸钠溶液、浓盐酸及活性炭等。

化学药品和中间体五、实验内容与操作步骤1．缩合将9g（0.09mol）刚融熔并研细的无水醋酸钾、9mL（0.09mol）刚蒸馏过的苯甲醛、16.5mL（0.18mol）刚蒸馏过的乙酸酐，分别放入带有回流装置、250mL干燥的四口烧瓶中，开动搅拌混合均匀。无水醋酸钾必须是新熔融的。它的吸水性很强，操作时要快。无水醋酸钾的干燥程度，对反应能否进行和产率的提高都有较明显的影响。久制的苯甲醛易自动氧化生成苯甲酸，这不但影响产率，而且苯甲酸混在产物中不易除尽，影响产物的纯度，所以需蒸馏除去杂质，接收176～180℃的馏分。乙酸酐久置后因吸潮水解会生成乙酸，故实验前需蒸馏乙酸酐，接收137～140℃的馏分。然后加热，使溶液保持150～170℃微微沸腾状态约lh。停止搅拌和加热，拆开装置。向四口烧瓶内倒入25mL水去除未反应的乙酸酐。然后用饱和碳酸钠水溶液中和，使溶液呈弱碱性。此处不能用氢氧化钠代替。因反应混合液中含有未转化的苯甲醛，它在强碱作用下会发生坎尼扎罗（Cannizzaro）反应，生成的苯甲酸难于分离出去，影响产物的质量。

化学药品和中间体2．水蒸气蒸馏用水蒸气蒸馏回收苯甲醛，直到馏出液中无油珠为止。向剩余液中加少许活性炭，补加50mL水煮沸，趁热过滤。3．中和、抽滤用浓盐酸