Procaïnewaterstofchloride (hcl)is wit kristallijn poeder, geurloos, lichtjes bittere smaak, zeer oplosbaar in water, lichtjes oplosbaar in ethylalcohol en chloroform. Het molecuulgewicht van de verbinding is 272,77 g/mol, het smeltpunt is 153-156 graden en het kookpunt is 373,6 graden. Ook bekend als Novocaïne. Het is een organische verbinding die in de geneeskunde wordt gebruikt om pijn te verminderen door zenuwsignalen te blokkeren. Vanwege de chemische eigenschappen van procaïnehydrochloride heeft het een breed scala aan toepassingen in de geneeskunde en farmacie, maar het heeft ook veel reactieve eigenschappen.
De pH ligt meestal tussen de 4.5-6. Deze pH is erg belangrijk, zowel voor de stabiliteit als voor hoe het zich in het lichaam gedraagt. Het is een relatief zachte substantie, meestal tussen de 1-2 molaire hardheid. Dit betekent dat het oppervlak gevoeliger is voor krassen en beschadigingen. Het vochtgehalte is zeer kritisch voor de kwaliteit ervan. Een te hoog en te laag vochtgehalte heeft invloed op de stabiliteit en activiteit. Gewoonlijk moet het vochtgehalte tussen 1-2 procent liggen.
Procaïnehydrochloride is een lokaal anestheticum dat ook wordt gebruikt als vrij verkrijgbaar geneesmiddel om milde pijn, zoals kiespijn, te verlichten. Het wordt veel gebruikt in de medische industrie omdat het een veilige en effectieve plaatselijke verdoving is. Verschillende methoden voor de synthese van procaïnehydrochloride zullen hier worden besproken.
1. Reactie van para-aminobenzoëzuur (PABA) en diethylaminoethanol:
De vroegste bereidingsmethode van Procaine-hydrochloride is om PABA en diethylaminoethanol onder alkalische omstandigheden te laten reageren om procaïne te vormen. Deze methode werd in 1905 ontdekt door Ernest Fourneau en Pierre Refrain.
Eerst wordt PABA aangezuurd met geconcentreerd zwavelzuur om het overeenkomstige amide te vormen, en vervolgens reageert het met ethyleendiamine onder invloed van natriumhydroxide om procaïnebase te vormen. Ten slotte wordt de procaïnebase geneutraliseerd met zoutzuuroplossing om procaïnehydrochloride te verkrijgen.
2. Reactie van Procaïnamide en PABA:
Procaïnamide is een geavanceerd psychotroop geneesmiddel dat wordt verkregen door sulfonering van procaïne. Daarom reageert procaïne met p-tolueensulfonzuur en H2SO4 om 14-gemethyleerd procaïnamide te genereren, en reageert het met PABA om HCL-zout te genereren.
3. Procaïne en benzoëzuurreactie:
Procaïne-hydrochloride kan worden bereid door de reactie van procaïne en benzoëzuur op 300 graden te verhitten.
4. De reactie tussen Procaine en p-amino Benzoic Acid ethyl ester:
Reageer procaïne en p-aminobenzoëzuurethylester in methanol en gebruik vervolgens een zoutzuuroplossing in water om ionen neer te slaan om direct procaïnehydrochloride te bereiden.
5. Reactie van BOC-beschermd ethyleendiamine:
BOC-beschermd ethyleendiamine kan reageren met PABA, een diazotiseringsreactie uitvoeren in aanwezigheid van natriumbicarbonaat, vervolgens reageren met procaïnamide om procaïne te verkrijgen en uiteindelijk omzetten in procaïnehydrochloride.
5.1. OC-beschermd ethyleendiamine is een op diamine gebaseerde verbinding met een chemische formule van C6H14N2O2. Het wordt bereid door ethyleendiamine te laten reageren met BOC-OSu (N-alkoxycalenylchloride). De reactievergelijking is als volgt:
H2NCH2CH2NH2plus BOC-OSu → H2N(CH2)2NHBoc plus HCl plus CO2
Onder hen zijn HCl en CO2 bijproducten van de reactie, en BOC-beschermd ethyleendiamine is het doelproduct.
5.2. Reacties met procaïnehydrochloride:
BOC-beschermd ethyleendiamine kan reageren met procaïnehydrochloride om nieuwe verbindingen te vormen met een hogere biologische activiteit. De reactievergelijking is als volgt:
H2N(CH2)2NHBoc plus C13H20N2O2Cl → C19H30N4O3plus HCl plus Boc-NH2
Onder hen C19H30N4O3is het doelproduct en Boc-NH2 is het bijproduct van de reactie.
5.3. Reactie stappen
(1) Los BOC-beschermd ethyleendiamine op in 5 ml droge chloroform, voeg 2,2 mmol AlMe3 toe en roer zachtjes bij kamertemperatuur gedurende 2 uur.
(2) Los procaïnehydrochloride op in 5 ml droge chloroform, voeg N,N-dimethylformamide (DMF) en 30% natriumhydroxideoplossing (NaOH) toe om de pH in te stellen op 9-10.
(3) De bovenstaande twee reactiesystemen werden gemengd en gedurende 4 uur verwarmd op 60 °C.
(4) Na afkoelen werd het mengsel gewassen met water en overgebracht naar een scheitrechter.
(5) Extraheer de organische fase driemaal met chloroform.
(6) De organische fasen werden gecombineerd en gedroogd boven watervrij Na2S04.
(7) Chloroform werd verwijderd met behulp van een rotatieverdamper en het residu werd opgelost in een kleine hoeveelheid chloroform en gefiltreerd.
(8) Het product werd verzameld en ruw geëxtraheerd met diethylether, daarna gewassen met een 70 procent water-methanol mengsel (v/v).
(9) Het oplosmiddel werd verwijderd met behulp van een roterende verdamper en het residu werd onder vacuüm gedroogd.
(10) Bepaal de fysische en chemische eigenschappen van het product en detecteer de absorptiepieken met een UV-Vis-spectrometer.
5.4. Conclusie:
Door procaïnehydrochloride te beschermen met een N-alkoxycarbenylgroep en BOC-beschermd ethyleendiamine te gebruiken om te reageren, kunnen nieuwe verbindingen met een hogere biologische activiteit worden bereid. Tijdens het reactieproces moet aandacht worden besteed aan de controle van de reactieomstandigheden, waaronder temperatuur, pH-waarde, reactietijd, enz., om de zuiverheid en opbrengst van het product te waarborgen. Het product kan worden geïdentificeerd en geanalyseerd door de fysische en chemische eigenschappen van het product te meten en de absorptiepiek te detecteren met een ultraviolet-zichtbare spectrometer.
6. Veresteringsmethode:
Procaïne-hydrochloride kan worden bereid met behulp van de veresteringsmethode. Laat PABA eerst reageren met propaanzuuranhydride of benzoylchloride om procaïnemethylester of procaïnebenzylester te verkrijgen. Vervolgens wordt ethyleendiamine of propyleenglycol gebruikt om te reageren met procaïnemethylester of procaïnebenzylester om procaïnebase te verkrijgen. Ten slotte wordt het geneutraliseerd met een zoutzuuroplossing om procaïnehydrochloride te bereiden. Deze synthetische methode kan worden gerealiseerd door de volgende stappen.
6.1. Bepalen van de selectie van alcohol en zuur voor verestering
Allereerst moet een geschikte veresterde alcohol worden gekozen voor reactie met een zuur. Gewoonlijk is de hydroxylgroep van de geselecteerde alcohol actiever en gemakkelijk te reageren met het zuur. Bij de synthese van procaïnehydrochloride kan de veresterde alcohol worden gekozen als procaïnamide en het zuur kan worden gekozen als dimethylcarbaminezuur (DMAMC). Het mechanisme van de veresteringsreactie is het genereren van vetzuurester door de zuurgekatalyseerde reactie van hydroxyl- en carboxylgroepen.
6.2. Bepaal de reactiecondities
Gewoonlijk moet de veresteringsreactie worden uitgevoerd onder een bepaalde temperatuur, druk en reactietijd, en deze omstandigheden moeten tijdens het experiment worden bepaald om producten met een hoge opbrengst en een hoge zuiverheid te verkrijgen. Bij de synthese van procaïnehydrochloride is de reactietemperatuur {{0}} graden, de reactiedruk 1,5-2,0 atm en de reactietijd 16-24 uur.
6.3. Voorbereiding van experimentele opstelling en reactanten
Bereid de benodigde experimentele apparatuur en materialen voor, inclusief reactieketel, magnetische roerder, reactordeksel, vacuümbuis, sealer, weeginstrument, enz. De veresterde alcohol en het zuur die nodig zijn voor de reactie worden gemengd volgens een bepaalde molaire verhouding en opgelost in een geschikte oplosmiddel.
6. 4. Veresteringsreactie
Giet de gemengde reagentia in een reactieketel, voeg een veresteringskatalysator toe bij kamertemperatuur, verwarm vervolgens tot de reactietemperatuur en roer. Meestal wordt aan het begin van de reactie een grote hoeveelheid gas geproduceerd en wordt een zuur sorptiemiddel gebruikt om het zuur en het water te absorberen. Nadat de reactie was voltooid, werd de reactieoplossing afgekoeld tot kamertemperatuur en werd het veresteringsproduct afgescheiden door vacuümdestillatie.
6.5. Vervolg verwerkingsstappen
Nadat het veresteringsproduct is afgescheiden, zijn daaropvolgende behandelingen, waaronder ontkleuring, kristallisatie en zuivering, vereist. Gewoonlijk wordt het veresteringsproduct opgelost in een organisch oplosmiddel, ontkleurd door adsorptiemiddel met actieve kool, vervolgens gekristalliseerd en gezuiverd, en uiteindelijk wordt het product verfijnd door hogedrukvloeistofchromatografie (HPLC) en andere technieken.
Nadat de bovenstaande stappen zijn voltooid, kunnen procaïne-hydrochloride-esterverbindingen met een hogere zuiverheid worden verkregen. Deze synthesemethode kan het onderzoek naar procaïnehydrochloride vergemakkelijken en kan ook een referentie zijn voor de synthese van andere esterverbindingen.