对氨基苯甲酸的制备

Preparation of p-Am inobenzoic Acid

【目的要求】

学习以对甲苯胺为原料，经乙酰化、氧化和酸性水解，制取对氨基苯甲酸的原理和方法。

【基本原理】

对氨基苯甲酸是一种与维生素B有关的化合物(又称PABA)，它是维生素Bc(叶酸)的组成部分。细菌把PABA作为组分之一合成叶酸，磺胺药则具有抑制这种合成的作用。

对氨基苯甲酸的合成涉及三个反应:

第一个反应是对甲苯胺用乙酸酐处理转变为相应的酰胺，这是一个制备酰胺的标准方法，其目的是在第二步高锰酸钾氧化反应中保护氨基，避免氨基被氧化，形成的酰胺在所用氧化条件下是稳定的。

第二个反应是对甲基乙酰苯胺中的甲基被高锰酸钾氧化为相应的羧基。氧化过程中，紫色的高锰酸盐被还原成棕色的二氧化锰沉淀。鉴于溶液中有氢氧根离子的生成，故要加入少量的硫酸镁作缓冲剂，使溶液碱性不致变得太强而使酰胺基发生水解。反应产物是羧酸盐，经酸化后可使生成的羧酸从溶液中析出。

最后一步反应是酰胺的水解，除去起保护作用的乙酰基，此反应在稀酸溶液中很容易进行。反应式:

【仪器与试剂】

仪器:可调电炉、熔点仪，抽滤装置，回流装置。

试剂:对甲苯胺，乙酸酐，高锰酸钾，三水合醋酸钠，七水合硫酸镁晶体［1］，20%硫酸，10%氨水，乙醇，18%盐酸。

【操作步骤】

1．对甲基乙酰苯胺的制备

在300 mL烧杯中，加入对甲苯胺3．75 g(0．035 mol)，88 mL水，3．7 mL浓盐酸，必要时在水浴上温热搅拌促使溶解。若溶液颜色较深，可加适量的活性炭脱色后过滤。同时配置6 g三水合醋酸钠［1］溶于10 mL水的溶液，必要时温热至所有的固体溶解。将脱色后的盐酸对甲苯胺溶液加热至50℃，加入4 mL(0．043 mol)醋酸酐，并立即加入预先配置好的醋酸钠溶液，充分搅拌后将混合物置于冰浴中冷却，此时应析出对甲基乙酰苯胺的白色固体。抽滤，用少量冷水洗涤，干燥后称重，产量约3．8 g。纯的对甲基乙酰苯胺的熔点为154℃。

2．对乙酰氨基苯甲酸的制备

在500 mL的烧杯中，加入上述制得的约3．8 g对甲基乙酰苯胺、10 g (0．04 mol)七水合结晶硫酸镁和175 mL水，将混合物在水浴上加热到约85℃。同时配制10．3 g(0．065 mol)高锰酸钾溶于35 mL沸水的溶液。在充分搅拌下，将热的高锰酸钾溶液在20 min内分批加到对甲基乙酰苯胺的混合物中，以免氧化剂局部浓度过高破坏产物。加完后，继续在85℃搅拌15 min。混合物变成深棕色，趁热用两层滤纸抽滤以除去二氧化锰沉淀，并用少量热水洗涤二氧化锰沉淀。若滤液呈紫色，可加入2～3 mL乙醇煮沸直至紫色消失，将滤液再用折叠滤纸过滤一次［2］。冷却无色滤液，加20%硫酸(或18%盐酸)酸化至溶液呈酸性，此时应生成白色固体，抽滤，压干，干燥后得对乙酰氨基苯甲酸约5～6 g。纯化合物的熔点为250～252℃。湿产品可直接进行下一步合成。

3．对氨基苯甲酸的制备

称量上步得到的对乙酰氨基苯甲酸，将每克湿产品用5 mL 18%的盐酸进行水解。将反应物置于100 mL圆底烧瓶中，装上冷凝管，加热缓缓回流30 min。待反应物冷却后，加入15冷水，然后用15%氨水中和，使反应混合物对石蕊试纸恰成碱性［3］，切勿使氨水过量。每30 mL最终溶液加1 mL冰醋酸，充分振摇后置于冰浴中骤冷以引发结晶，必要时用玻璃棒摩擦烧瓶壁或放入晶种引发结晶。抽滤收集产物，干燥后以对甲苯胺为标准计算产率，测定产物的熔点。纯对氨基苯甲酸的熔点为186～187℃。实验得到的熔点略低一些［4］。

【注释】

［1］若用醋酸钠代替水合醋酸钠，用量为3．6 g;用硫酸镁代替水合硫酸镁，用量为5．0 g。

［2］由于此时产生的二氧化锰颗粒很细，若用抽滤，细小的固体很易进入滤液中，达不到分离目的。折叠滤纸的折叠方法参见“重结晶”。

［3］调节酸碱度析出结晶这一步很关键，弄不好很难出现结晶，要注意溶液的体积不能过大，若加氨水调节时即出现大量沉淀，可不再加冰醋酸。结晶时的pH值约为6。

［4］对氨基苯甲酸不必重结晶，对产物重结晶的各种尝试均未获得满意的效果，产物可直接用于合成苯佐卡因。

实验指导

【预习要求】

1．了解酰化、氧化和酸性水解反应的原理。

2．复习抽滤、扇形滤纸的折叠和熔点测定的基本操作。

【注意事项】

1．量取浓盐酸和浓氨水应在通风柜中进行。

2．用稀氨水中和时，先快后慢，小心调节，防止过量。

【思考题】

1．对甲苯胺用醋酐酰化反应中加入醋酸钠的目的何在?

2．对甲乙酰苯胺用高锰酸钾氧化时，为何加入硫酸镁结晶?

3．在氧化步骤中，若滤液有色，需加入少量乙醇煮沸，发生了什么反应?

4．在最后水解步骤中，用氢氧化钠代替氨水中和，可以吗?中和后加入醋酸的目的何在?