巴比妥合成

巴比妥的合成与表征
一．实验目的
1.通过巴比妥的合成了解药物合成的基本过程。

2.掌握无水操作技术。

3.复习有机化学的基本操作，回流，蒸馏，减压蒸馏，重结晶。

二．实验原理
巴比妥为长时间作用的催眠药。

主要用于神经过度兴奋、狂躁或忧郁引起的失眠。

巴比妥化学名为5,5-二乙基巴比妥酸。

巴比妥为白色结晶或结晶性粉末，无臭，味微苦。

Mp189—192℃。

难溶于水，易溶于沸水及乙醇，溶于乙醚，氯仿及丙酮。

合成路线：
三．仪器与试剂
仪器：回流装置，蒸馏装置，磁力加热搅拌器，分液漏斗，恒压滴液漏斗，真空泵，抽滤瓶，克式蒸馏头。

试剂：无水乙醇，金属钠，邻苯二甲酸二乙酯，无水硫酸铜，丙二酸二乙酯，溴乙烷，乙醚，无水硫酸钠，尿素，浓盐酸。

四．实验步骤
（1）绝对乙醇的制备
在装有球形冷凝器（顶端附有CaCl2干燥管）的250mL圆底烧瓶中加入无水乙醇180mL，金属钠2g，几粒沸石，加热回流30min，加入邻苯二甲酸二乙酯6mL，再回流10min。

将回流装置改为蒸馏装置，蒸去前馏份。

先接收少量用无水硫酸铜检验是否含水，如不变色，用干燥的圆底烧瓶做接收器，蒸馏至几乎无液滴留出为止，醇密封贮存。

（2）二乙基丙二酸二乙酯的制备
在装有搅拌器、滴液漏斗及球形冷凝器（顶端附有CaCl2干燥管）的250mL 三颈瓶中，加入制备的绝对乙醇75mL，分次加入剪细的钠丝6g，此处不应过慢，免的纳被氧化二影响下一步的操作。

在应缓慢时，开始搅拌，用油浴加热（油温不超过90℃），金属钠消失后，由滴液漏斗加入丙二酸二乙酯18mL，在10-15min 内加完，回流15min，冷却至50℃以下后慢慢滴加溴乙烷20mL，约15min加完，持续回流2.5h。

将回流结束后将装置改为蒸馏装置，蒸去乙醇，但不要蒸干，放冷，药渣用40-45mL水溶解，转移到分液漏斗中分取酯层，水层以乙醚提取3次（每次用乙醚20mL），合并酯与醚提取液，再用20mL水洗涤一次，醚液倾入250mL锥形瓶中，加无水硫酸钠5g，放置。

（3）二乙基丙二酸二乙酯的蒸馏
将过滤过的二乙基丙二酸二乙酯乙醚溶液放入蒸馏装置中蒸去乙醚,瓶内剩余液体,在油浴上加热用水泵减压蒸馏,收集常压沸点为218~222℃的馏分，称重，密封贮存。

（4）巴比妥的制备
在装有搅拌磁子、球形冷凝器（顶端附有CaCl2干燥管）、温度计的250mL 三颈瓶中加入绝对乙醇50mL，分次加入钠丝2.6g，在反应缓慢时开始搅拌。

金属钠完全消失后加入二乙基丙二酸二乙酯10g，尿素 4.4g，加完后马上升温至80~82℃。

停止搅拌，保温反应80min（反应正常时，停止搅拌5~10min后，料液中有小气泡逸出，并逐渐呈微沸状态，有时较激烈）。

保温反应结束后将装置改为蒸馏装置，搅拌条件下蒸去乙醇，改为减压蒸馏使乙醇完全蒸出。

残渣用80mL水溶解，倾入盛有18mL稀盐酸（盐酸：水=1:1）的250ml烧杯中，调节
pH为3~4之间，析出结晶，抽滤得到粗品，
（5）精制
粗品称重，置于150ml锥形瓶中，用水加热使溶，加入活性炭少许，脱色15min 趁热抽滤，滤液冷至室温，析出白色晶体，抽滤，水洗，烘干测熔点，计算收率。

（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。

五．实验记录
8:00~8:30 先在搭好的实验装置的三颈烧瓶中加入75mL绝对乙醇，将钠剪成细丝；
8:30~9:05 将钠分次加入到三颈烧瓶中（不能太慢，否则钠丝会被氧化，影响后面的操作），制备乙醇钠。

加入钠丝后开始反应，溶液颜色变黄。

该反应比较慢，可能是钠生成氧化钠膜；
9:06~9:20 待没有钠时用油浴加热，由滴液漏斗先三颈烧瓶中滴加丙二酸二乙酯18mL，滴入后变成乳黄色；
9:20 滴加完毕；
9:35 回流15min，壁上有黄色的固体物；
9:50 回流结束，此时温度为85℃；
10:08~10:20 此时温度为55℃，加溴乙烷，颜色渐渐变白；
10:23 设置温度为90℃，开始回流，溶液为黄白色；
13:00 回流完毕，开始蒸馏。

此时溶液为黄白色；
13:15 当蒸馏温度为64℃时，开始出现液滴；
14:15 乙醇蒸馏完毕，蒸馏烧瓶中有白色固体物，溶液为黄色；
14:20 烧瓶中加水，白色固体溶解；
14:30 溶液呈橙黄色，转入分液漏斗，静置；
14:40 用乙醚洗水层；
15:00 萃取完成，醚提取液为淡黄色，提取液中加入无水硫酸钠，静置10min；
15:10~15:15 将制备的二乙基丙酸二乙酯过滤，溶液淡黄色，滤液蒸去乙醚；
15:27 此时出现液滴，温度为31℃；
16:40 瓶内剩余液减压蒸馏；
16:45 乙醚开始沸腾，真空表读数为0.09MPa；
16:50 设置温度为60℃，提取前馏分；
16:53 前馏分出现液滴，温度为30℃；
16:56 设置温度为70℃，实际温度为32℃；
17:03 设置温度为80℃，实际温度为37℃；
17:12 设置温度为85℃，实际温度为39℃；
17:18 设置温度为90℃，实际温度为31℃；
17:23 设置温度为95℃，实际温度为28℃；
17:25 设置温度为100℃，实际温度为28℃；
17:30 设置温度为110℃，实际温度为26℃；
17:35 设置温度为120℃，实际温度为40℃；
17:37 设置温度为130℃，实际温度为37℃；
17:47 设置温度为140℃，实际温度为130℃；温度剧增，真空表读数为：-0.095MPa。

18：29 蒸馏结束；
产物重为18.1g。

六．注意事项
1. 本实验中所有仪器均需彻底干燥。

由于无水乙醇有很强的吸水性，故操作及存放时，必须防止水分侵入。

2. 钠暴露在空气中易吸收空气中的水分剧烈反应，因此在取金属钠的时候要戴干燥的橡胶手套，在切分钠块的时候要严禁有水分的接触，防止发生火灾。

添加金属钠的时候要用镊子添加，未完全使用的钠要放回原瓶中，禁止随意丢弃。

3. 加入邻苯二甲酸二乙酯的目的是利用它和氢氧化钠进行酯的水解反应从而生成邻苯二甲酸和乙醇，避免了乙醇钠再和水反应，可以使制得的乙醇达到极高的纯度。

4. 减压蒸馏时所有接口要涂真空酯或凡士林来密封，且所有的瓶子均为圆底烧瓶，不可用锥形瓶替代。

七．注意事项
工业上怎样制备无水乙醇（99.5 %）？
通常工业用的95.5%的乙醇不能直接用蒸馏法制取无水乙醇，因95.5%乙醇和4.5%的水形成恒沸点混合物。

要把水除去，第一步是加入氧化钙（生石灰）煮沸回流，使乙醇中的水与生石灰作用生成氢氧化钙，然后再将无水乙醇蒸出。

这样得到无水乙醇，纯度最高越99.5%。