基于學(xué)生審辯式思維能力培養(yǎng)的藥學(xué)類化學(xué)實驗磺胺醋酰鈉合成研究

張 斌，方詩涵，陳安丹，張新波，許莉勇，張雅娟，秦永華

( 浙江醫(yī)藥高等專科學(xué)校，浙江 寧波 315000)

基于學(xué)生審辯式思維能力培養(yǎng)的藥學(xué)類化學(xué)實驗磺胺醋酰鈉合成研究

張 斌，方詩涵，陳安丹，張新波，許莉勇，張雅娟，秦永華

( 浙江醫(yī)藥高等專科學(xué)校，浙江 寧波 315000)

為了提高實驗的教學(xué)質(zhì)量，減少環(huán)境污染，對磺胺醋酰鈉的合成方法進行改進。以藥用磺胺為原料，醋酐為酰化劑，在堿性溶液中制備磺胺醋酰鈉。以芐基三乙基氯化銨為催化劑時，磺胺醋酰鈉的收率為56.1%。

磺胺醋酰鈉; 合成; 催化

磺胺醋酰鈉為白色結(jié)晶性粉末，易溶于水，微溶于乙醇、丙酮，主要用于由易感染引起的表淺性結(jié)膜炎、角膜炎、瞼膜炎等；也用于沙眼和衣原體感染的輔助治療，霉菌性角膜炎的輔助治療，以及眼外傷、慢性淚囊類，結(jié)膜角及內(nèi)眼手術(shù)的前、后預(yù)防感染。合成原料易得，反應(yīng)步驟少。實驗中常以藥用磺胺為原料，醋酐為酰化劑，在pH值 12～14 的堿性液中對N1進行選擇性酰化來制備和胺醋酰；精制后的磺胺醋酰用20%NaOH水溶液與其成鹽來制備磺胺醋酰鈉[1]。在實驗過程中，發(fā)現(xiàn)單純用醋酐酰化磺胺利用率不高，而成鹽一步操作較繁瑣且很難獲得產(chǎn)品，乙醇浪費嚴重等現(xiàn)象。在本次實驗設(shè)計中，我們以學(xué)生為主體，培養(yǎng)學(xué)生的審辯式思維能力，教師現(xiàn)場對學(xué)生的個性化指導(dǎo)。在文獻[1-3]報道的基礎(chǔ)上，以藥用磺胺為原料，醋酐為酰化劑，芐基三乙基氯化銨為催化劑，對磺胺醋酰鈉合成進行了研究。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

88-1大功率恒溫磁力攪拌器、真空干燥箱 DZF-6020型 、暗箱式紫外分析儀、磺胺(AR)、芐基三乙基氯化銨(AR)、乙酸酐(AR)，無水乙醇、氫氧化鈉(AR)、乙酸乙酯(AR)、石油醚(AR)、氫氧化鈉溶液，濃鹽酸、0.1 mol/LHCl標準溶液、甲基橙-亞甲基藍混合劑、活性炭。

1.2 磺胺醋酰的合成

在三頸圓底燒瓶中，加入磺胺8.6 g，22.5 %氫氧化鈉溶液7.7 mL，芐基三乙基氯化銨0.2 g，攪拌。待磺胺完全溶解后，加入乙酸酐1.8 mL，44% 氫氧化鈉溶液1mL。其中加料方式為分批滴加(每次間隔9min，分5次交替滴加40 %的NaOH溶液和醋酐，每次40 %的NaOH溶液0.8 mL，醋酐1 mL)，并且在加料期間反應(yīng)溫度需維持在50～55 ℃，反應(yīng)pH值控制在12～13。待反應(yīng)原料加料完畢之后，繼續(xù)保溫攪拌反應(yīng)45 min，以TLC監(jiān)控反應(yīng)進程。反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)液傾入100 mL燒杯中，加水12 mL稀釋，用濃鹽酸調(diào)至pH值 7，于冰水浴中冷卻放置15 min。并不時攪拌析出固體，抽濾除去磺胺。將得到的濾液用濃鹽酸調(diào)至pH值 4-5后，抽濾，得到單乙酰物和雙乙酰物的混合物。根據(jù)計算，將混合物溶解在70%的乙醇溶液中。抽濾除去雙乙酰物，將得到的濾液倒入梨型旋蒸瓶中，進行旋蒸，得到磺胺醋酰粗品。將的到的粗品加入6倍量的蒸餾水混合，水浴加熱至90 ℃溶解，活性炭脫色，趁熱過濾。濾液倒入燒杯中放置于冰水浴冷卻，析出固體，抽濾，得磺胺醋酰精品。

1.2 磺胺醋酰鈉的合成

根據(jù)磺胺醋酰的質(zhì)量，準確計算并配制質(zhì)量分數(shù)為3 %NaOH乙醇溶液溶解,將磺胺醋酰轉(zhuǎn)移至燒杯中，加入40 mL 3 %NaOH乙醇溶液溶解，進行旋蒸，刮出固體放于表面皿，放入紅外干燥箱干燥15 min，得到磺胺醋酰鈉，稱量為7.1g。

1.3 磺胺醋酰鈉紅外光譜鑒定

取干燥的磺胺醋酰鈉約1 mg，加入磨細干燥的溴化鉀粉末，混合均勻后，壓成 0.5 mm 的薄片，檢測紅外光譜圖。

2 實驗結(jié)果

2.1 磺胺醋酰的結(jié)構(gòu)確證

磺胺醋酰的結(jié)構(gòu)均經(jīng)IR和HPLC確證，合成產(chǎn)品和磺胺醋酰鈉標品的紅外光譜基本吻合，IR紅外光譜中，可以發(fā)現(xiàn)3472 cm-1和3381cm-1處有中等強度的吸收峰，為NH的伸縮振動，1685 cm-1處為COCH3的伸縮振動，1640 cm-1處為NH2的伸縮振動，1596 cm-1，1505 cm-1和1470 cm-1為苯環(huán)的骨架振動，1323 cm-1處為SO2的骨架振動。經(jīng)液相色譜外標法測定，磺胺醋酰鈉的純度為93.19%。經(jīng)計算收率為56.1%。

圖1 磺胺醋酰鈉的合成路線

2.2 實驗討論

對單、雙乙酰化物分離過程進行優(yōu)化，磺胺醋酰在體積分數(shù)為70%～75 %的乙醇溶液中溶解度最大，而雙乙酰化產(chǎn)物溶解度極小，故用乙醇溶解磺胺醋酰，分離出雙乙酰化產(chǎn)物，然后蒸出乙醇和水，得到目標產(chǎn)物。其優(yōu)點為不經(jīng)過酸堿中和反應(yīng)，直接利用待分離物的溶解性差異進行分離，減少了分離步驟，蒸出的乙醇可以套用，減少了對環(huán)境的污染，提高產(chǎn)率。

對成鹽過程進行優(yōu)化，根據(jù)磺胺醋酰鈉溶于乙醇的物理性質(zhì)，用5%NaOH乙醇液取代20%NaOH水溶液，并按計算量進行控制，通過實驗驗證，此步操作是實驗簡單化，避免了熱水浴，冰鹽浴，只要在室溫中進行，所以乙醇可聽過蒸餾回收，重新利用，回收率可達98%以上。相對傳統(tǒng)的酰化反應(yīng)，在酰化過程使用催化劑后，反應(yīng)速率加快，操作更簡便安全，產(chǎn)率提升。

2.3 注意事項

在交替加入44 %氫氧化鈉溶液和醋酐時，先加氫氧化鈉溶液，再加醋酐，加料采取滴加方式，并保持持續(xù)攪拌。

在反應(yīng)交替加料過程時，應(yīng)使反應(yīng)溶液pH值始終保持在12～13，反應(yīng)溫度控制在50～55℃，以減少副產(chǎn)物的增加。

若堿性過強，其結(jié)果是磺胺較多，磺胺醋酰次之，磺胺雙醋酰較少；若堿性過弱，其結(jié)果是磺胺雙醋酰較多，磺胺醋酰次之，磺胺較少。

3 結(jié)語

通過磺胺醋酰鈉的合成，引導(dǎo)學(xué)生提出解決問題的方法，并將設(shè)想進行驗證，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。實現(xiàn)實驗過程綠色化，并通過催化劑的加入，操作簡便安全，取得了較高的磺胺醋酰鈉收率。

[1] 金學(xué)平，武瑩浣. 藥物化學(xué)實訓(xùn)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010:131-135.

[2] 詹長娟,徐 偉,王 華, 等. ZH001 磺胺醋酰鈉合成工藝的改進[J].應(yīng)用化工, 2015,41(1):119-121.

[3] 劉座杓. ZH005 淺談藥物化學(xué)實驗中磺胺醋酰鈉的合成[J]. 中國石油和化工標準與質(zhì)量,2012,33(16):30.

[3] 李 零, 胡倫香. ZH006 藥學(xué)專業(yè)學(xué)生實驗教學(xué)磺胺醋酰鈉合成工藝的改進[J].貴陽醫(yī)學(xué)院學(xué)報,2010,35(6):646-647.

ThePharmaceuticalChemistryExperimentofSulfacetamideSodiumSynthesisBasedonDevelopmentofStudentsThinkingAbilityTraining

ZhangBin,FangShihan,ChenAndan,ZhangXinbo,XuLiyong,ZhangYajuan,QinYonghua

(Zhejiang Pharmaceutical College, Ningbo 315000, China)

The synthesis method of sulfacetamide sodium was carried to improve the teaching quality, reduce environmental pollution. The experiment was carried under alkaline condition with medicinal sulfadiazine as raw material, acetic anhydride as acylating agent in alkaline solution. The yield of sulfacetamide sodium was 56.1 % when benzyl triethyl ammonium chloride was used as catalyst.

sulfacetamide sodium; synthesis;catalysis

2017-06-21

浙江省2015年度高等教育課堂教學(xué)改革項目(kg2015624)；浙江省2015年度高等教育教學(xué)改革項目(jg2015258)

張 斌(1966—)，浙江舟山人，大學(xué)，教授，化工方向。

O643

A

1008-021X(2017)18-0166-02

(本文文獻格式張斌，方詩涵，陳安丹，等.基于學(xué)生審辯式思維能力培養(yǎng)的藥學(xué)類化學(xué)實驗磺胺醋酰鈉合成研究[J].山東化工，2017，46(18)：166-167.)