覃其品 蒙昌宇 邹碧群
摘要:本文介绍了在常温下扑热息痛常规、半常量及微型化制备方法的实验比较,即以对氨基苯酚为原料,以二氯甲烷为反应溶剂,在常温下进行常规、半常量及微型化三种方法合成了扑热息痛。实验结果表明,微型法优于常规法和半常量法。常温下微型化合成扑热息痛条件温和,达到反应终点时间仅为15分钟,收率为96.03%,有效地提高了实验效率。
关键词:扑热息痛;常规;半常规;微型制备;常温
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2019)22-0272-02
全国高校化学或医学专业开设的化学实验一般都为常规实验,虽然常规实验可以让学生得到基本训练,但是消耗试剂量大,并且易产生废气物,会造成比较大的污染。微型化学实验是一种创新、环保、节约、省时和具有启发性的试验方式[1],并且它在高校的教育教学中起着广泛的作用:缩减药品用量、减少环境污染、缩短实验时间、方便携带,还可使严谨的科学态度和绿色化学的实验理念融入学生的思维当中,故此引起了从事化学教学人员对微型化学实验教学的高度重视,同时对微型化实验操作技巧要求更高,对学生提出了更高的要求,更利于养成良好的操作习惯。
对于常规实验,半常量实验操作较简便,工作效率较高,试剂用量一般为常规法的1/5—1/10,实验时间缩短1/3左右。半常量法易操作,试剂用量少,具有常规法所没有的优点。
扑热息痛又名对乙酰氨基苯酚,易溶于热水和乙醇,是一种常用的解热镇痛药,其解热镇痛效果好、刺激性小、药效作用迅速、副作用小[2],正逐步取代以往常用的解热镇痛药,如非那西丁、阿司匹林、安乃近等。《扑热息痛的制备》是药物化学实验课程设置开设的实验之一[3],一般都是用常规实验法制备扑热息痛进行教学,所存在的缺陷是药品用量大,对环境污染大,整个实验过程用时长,并且产率不高,故此本文用微型化实验改进扑热息痛的制备实验教学,用新的理念探讨《扑热息痛的制备》的简便方法,为一些基本化学实验教学提供一定的借鉴意义。
一、实验部分
(一)实验原理
参照文献[4]并改进,以对氨基苯酚为起始原料,在常温下合成了目标产物扑热息痛,图1详细地展示了合成路线。
(二)实验仪器与药品
微型实验仪器一套(云南大学研制);恒温磁力搅拌器,对氨基苯酚(AR),碳酸氢钠(AR),冰醋酸(AR),草酰氯(AR),二氯甲烷(AR)。
(三)实验步骤
1.扑热息痛的合成。常温下,在常规(半常量、微型)50mL(50mL、15mL)干燥的圆底烧瓶中加入25mL(10mL、5mL)二氯甲烷,10g(0.2g、0.1g)乙酸,然后慢慢滴加12.6g(0.252g、0.126g)草酰氯,搅拌15分钟,LC跟踪反应,无原料点出现,再加入16.5g(0.33g、165g)对氨基苯酚,继续常温搅拌15分钟,LC跟踪反应,无原料点出现,视为反应完全。抽滤,滤饼用饱和碳酸氢钠洗1—2次,收集滤饼干燥后得到白色粉末样粗产品。
2.粗产品的重结晶。往2mL的圆底瓶中加入一小型磁力搅拌子和上述微型法制备得到的粗产品,再加入0.7mL水溶液,装上微型回流冰凝管,磁力搅拌下升温至100℃,使粗产品完全溶解,得到一无色透明溶液。提前将一支塑料滴管口用棉花塞好,且将其气体挤压出来,在停止加热时,立即将其插入溶液中进行吸滤。当溶液冷却后析出结晶,这时需要对滴管底部进行轻轻的敲打,使晶体往底部沉降,剪去滴管的细颈部分,并吸掉除去上层清液。滴加1—2滴纯净水进行洗涤晶体,除去水分。将晶体取出放在滤纸上挤压、转移到表面皿上进行烘干,称重得到0.145g产品,产率高达96.03%。熔点在169.5—171.2℃(文献值168—171℃)。
二、结果与讨论
1.微型实验、半常实验和常规实验相比较。三种方式的实验效果,主要根据其试剂用量、产率、反应所需时间等指标比较得出,如表1所示。由表1可以看出,操作时间:常规法>半常量法>微型法;产率:半常量法≈常规法>微型法,微型法产率偏高。试剂用量:微型法试剂用量大大减少,试剂用量往往为常规量的几十分之一,乙酸的用量由10.0g减少至0.1g,草酰氯的用量由12.6g缩减至0.126g,对氨基苯酚的用量由16.5g降低到0.165g,且重结晶的水用量也大大减少,产率也有所升高,半常量法所用试剂也有所减少,为常规量的一半,反应时间相应的也缩短了。因此,通过综合评定,微型法优于常规法和半常量法。由此结果可见,微型下合成扑热息痛的时间缩短,学生有更加充裕的时间去认真思考问题,有利于克服实验中手忙脚乱的现象,同时也为开展更多有意义的实验创造了条件。此外,大大的缩减了实验经费,减少了污染,同時微型实验对学生进行规范操作也提出了更高、更严的要求,要求学生操作更加认真,要更仔细的观察。同时,仪器比较小巧玲珑使实验的趣味性有所增加,大大提高了学生实验的积极性,有利于培养学生严谨的科学态度和实验素质,并用绿色化学的实验理念进行规范操作。
2.温度对反应的影响。由表2可以看出,升温会导致反应收率稍有下降。随着温度的升高,乙酰氯的活性升高,酰化反应速率加快,但是由于乙酰氯的性质活泼,当室温>35℃时,乙酰氯开始分解或挥发,致使反应收率明显下降。分析表1可以得出结论:25℃为最佳反应温度,收率高达96.03%。
3.微型化重结晶的改进。安培法重结晶是微型化实验在过去用的比较多的方法,但是安培瓶的制作比较麻烦,而且吸滤过程中容易受冷,如果一次吸滤不完,就要进行再次加热,使产品再次结晶,这样就会引起损失,因此我们采用塑料滴管代替安培瓶进行吸率,操作迅速方便。
三、结论
本文探讨了常温下常规法、半常量法和微型法制备扑热息痛,即以对氨基苯酚为原料合成了目标产物扑热息痛,并用改进的微型化重结晶法提纯产品。结果表明,微型法由于常规法和半常量法,微型化实验使扑热息痛的产率由90%提高到了96.03%。此外,实验结果也表明,常温下反应操作更简单、更节能,且试剂用量减少后实验经费也减少了,进而实验时间也缩短了、污染也减少了,产量也提高了,实验效率也大大的得到了提升,并最终使学生养成了良好的科学实验操作习惯,提高了实验操作能力。
参考文献:
[1]郑虎.药物化学[M].第5版.北京:人民卫生出版社,2003:186.
[2]周宁怀,王德琳.微型有机化学实验[M].北京:科学出版社,1999.
[3]孙铁民.药物化学实验[M].北京:中国医药科学出版社,2008.
[4]张晓阳,辛纪衡,刘晓莲,等.常温下合成对乙酰氨基苯酚[J].煤炭与化工,2017,40(6):30-32.