1.熟悉溴化、Delepine反应、乙酰化、羟化、Meerwein-Ponndorf-Verley羰基还原、水解、拆分、二氯乙酰化等反应的原理。
2. 掌握各步反应的基本操作和终点的控制。
3. 熟悉氯霉素及其中间体的立体化学。
4. 了解播种结晶法拆分外消旋体的原理,熟悉操作过程。
5. 掌握利用旋光仪测定光学异构体质量的方法。
二、实验原理氯霉素的化学名为1R,2-(-)-1-对基-2-二基-1,,(1R,2R)-(-)-p-nitropHenyl-2-dichloroacetamido-1,3-propanediol。氯霉素分子中有两个手性碳原子,有四个旋光异构体。化学结构式为:
上面四个异构体中仅1R,2R(-)〔或D(-)苏阿糖型〕有抗菌活性,为临床使用的氯霉素。
氯霉素为白色或微黄色的针状、长片状结晶或结晶性粉末,味苦。mp.149~153℃。易溶于、、丙酮或丙二醇中,微溶于水。比旋度〔α〕25-25.5°(乙酯);〔α〕D25+18.5°~21.5°(无水)。
合成路线如下:
三、实验方法
(一)对α-溴代乙酮的制备
在装有搅拌器、温度计、冷凝管、滴液漏斗的 250 mL四颈瓶中,加入对乙酮10 g,75 mL,于25~28℃搅拌使溶解。从滴液漏斗中滴加溴9.7 g 。首先滴加溴2~3滴,反应液即呈棕红色,10 min内褪成橙色表示反应开始;继续滴加剩余的溴,约1~1.5 h加完,继续搅拌1.5 h,反应温度保持在25~28℃。反应完毕,水泵减压抽去溴化约30 min,得对α-溴代乙酮溶液,备用。
注释:
1. 制备氯霉素的二、实验原理除以对乙酮为原料的二、实验原理(对酮法)外,还有成肟法、法、肉桂醇法、法以及丝氨酸法等。
2. 冷凝管口上端装有气体吸收装置,吸收反应中生成的溴化。
3. 所用仪器应干燥,试剂均需无水。少量水分将使反应诱导期延长,较多水分甚至导致反应不能进行。
4. 若滴加溴后较长时间不反应,可适当提高温度,但不能**过50℃,当反应开始后要立即降低到规定温度。
5. 滴加溴的速度不宜太快,滴加速度太快及反应温度过高,不仅使溴积聚易逸出,而且还导致二溴化合物的生成。
6. 溴化应尽可能除去,以免下步消耗六亚四胺。
思考题:
1. 溴化反应开始时有一段诱导期,使用溴化反应机理说明原因?操作上如何缩短诱导期?
2. 本溴化反应不能遇铁,铁的存在对反应有何影响?
(二)对α-溴化乙酮六亚四胺盐的制备
在装有搅拌器、温度计的 250 mL三颈瓶中,依次加入上步制备好的对α-溴代乙酮和20 mL,冷却至15℃以下,在搅拌下加入六亚四胺()粉末8.5 g,温度控制在28℃以下,加毕,加热至35~36℃,保温反应1 h,测定终点。如反应已到终点,继续在35~36℃反应20 min,即得对α-溴代乙酮六亚四胺盐(简称成盐物),然后冷至16~18℃,备用。
注释:
1. 此反应需无水条件,所用仪器及原料需经干燥,若有水分带入,易导致产物分解,生成胶状物。
2. 反应终点测定:取反应液少许,过滤,取滤液1 mL,加入等量4% 六亚四胺溶液,温热片刻,如不呈混浊,表示反应已经完全。
3. 对α-溴代乙酮六亚四胺盐在空气中及干燥时较易分解,因此制成的复盐应立即进行下步反应,不宜**过12 h。
4. 复盐成品:mp.118~120℃(分解)。
思考题:
1. 对-α-溴代乙酮与六亚四胺生成的复盐性质如何?
2. 成盐反应终点如何控制?根据是什么?
(三)对-α-乙酮盐的制备
在上步制备的成盐物溶液中加入精制食盐3 g,浓17.2 mL,冷至6~12℃,搅拌3~5 min,使成盐物呈颗粒状,待溶液澄清分层,分出。立即加入37.7 mL,搅拌,加热,0.5 h后升温到32~35℃,保温反应5 h。冷至5℃以下,过滤,滤饼转移到烧杯中加水19 mL,在32~36℃搅拌30 min,再冷至-2℃,过滤,用预冷到2~3℃的6 mL洗涤,抽干,得对-α-乙酮盐(简称水解物),mp.250℃(分解),备用。
注释:
1. 对-α-溴代乙酮与六亚四胺()反应生成季铵盐,然后在酸性条件下水解成对-α-乙酮盐。该反应称Delepine反应。
加入精盐在于减小对-α-乙酮盐的溶解度。
3. 成盐物水解要保持足够的酸度,所以与的摩尔比应在3以上。用量不仅导致生成醛等副反应(Sommolet反应),而且对-α-乙酮游离碱本身亦不稳定,可发生双分子缩合,然后在空气中氧化成紫红色吡嗪化合物。此外,为保持水解液有足够酸度,应先加后加,以免生成醛等副反应。
4. 温度过高也易发生副反应,增加醛等副产物的生成。
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