Procainhydrochlorid (HCL)ist weißes kristallines Pulver, geruchlos, leicht bitterer Geschmack, sehr gut wasserlöslich, schwer löslich in Ethanol und Chloroform. Das Molekulargewicht der Verbindung beträgt 272,77 g/mol, der Schmelzpunkt beträgt 153-156 Grad und der Siedepunkt beträgt 373,6 Grad. Auch als Novocain bekannt. Es handelt sich um eine organische Verbindung, die in der Medizin zur Schmerzlinderung durch Blockierung von Nervensignalen eingesetzt wird. Aufgrund der chemischen Eigenschaften von Procainhydrochlorid hat es ein breites Anwendungsspektrum in der Medizin und Pharmazie, weist aber auch viele reaktive Eigenschaften auf.
Sein pH-Wert liegt normalerweise zwischen 4,5-6. Dieser pH-Wert ist sowohl für seine Stabilität als auch für sein Verhalten im Körper sehr wichtig. Es handelt sich um eine relativ weiche Substanz, die üblicherweise eine molare Härte von 1-2 aufweist. Dadurch ist die Oberfläche anfälliger für Kratzer und Beschädigungen. Der Feuchtigkeitsgehalt ist für die Qualität von entscheidender Bedeutung. Ein zu hoher und ein zu niedriger Feuchtigkeitsgehalt beeinträchtigen seine Stabilität und Aktivität. Normalerweise sollte sein Feuchtigkeitsgehalt zwischen 1-2 Prozent liegen.
Procainhydrochlorid ist ein Lokalanästhetikum, das auch als rezeptfreies Arzneimittel zur Linderung leichter Schmerzen, beispielsweise Zahnschmerzen, eingesetzt wird. Es wird in der medizinischen Industrie häufig verwendet, da es ein sicheres und wirksames Lokalanästhetikum ist. Hier werden verschiedene Methoden zur Synthese von Procainhydrochlorid besprochen.
1. Para-Aminobenzoesäure (PABA) und Diethylaminoethanol-Reaktion:
Die früheste Herstellungsmethode von Procainhydrochlorid besteht darin, PABA und Diethylaminoethanol unter alkalischen Bedingungen zu Procain umzusetzen. Diese Methode wurde 1905 von Ernest Fourneau und Pierre Refrain entdeckt.
Zunächst wird PABA mit konzentrierter Schwefelsäure angesäuert, um das entsprechende Amid zu bilden, und dann wird es mit Ethylendiamin unter Einwirkung von Natriumhydroxid zur Reaktion gebracht, um eine Procainbase zu bilden. Abschließend wird die Procainbase mit Salzsäurelösung neutralisiert, um Procainhydrochlorid zu erhalten.
2. Reaktion von Procainamid und PABA:
Procainamid ist ein fortschrittliches Psychopharmaka, das durch Sulfonierung von Procain gewonnen wird. Daher reagiert Procain mit p-Toluolsulfonsäure und H2SO4 unter Bildung von 14-methyliertem Procainamid und reagiert mit PABA unter Bildung von HCL-Salz.
3. Procain- und Benzoesäure-Reaktion:
Procainhydrochlorid kann durch Erhitzen der Reaktion von Procain und Benzoesäure auf 300 Grad hergestellt werden.
4. Die Reaktion zwischen Procain und p-Aminobenzoesäureethylester:
Reagieren Sie Procain und p-Aminobenzoesäureethylester in Methanol und verwenden Sie dann eine wässrige Salzsäurelösung, um Ionen auszufällen und so direkt Procainhydrochlorid herzustellen.
5. Reaktion von BOC-geschütztem Ethylendiamin:
BOC-geschütztes Ethylendiamin kann mit PABA reagieren, in Gegenwart von Natriumbicarbonat eine Diazotierungsreaktion durchführen, dann mit Procainamid reagieren, um Procain zu erhalten, und schließlich in Procainhydrochlorid umwandeln.
5.1. OC-geschütztes Ethylendiamin ist eine Verbindung auf Diaminbasis mit der chemischen Formel C6H14N2O2. Es wird durch Reaktion von Ethylendiamin mit BOC-OSu (N-Alkoxycalenylchlorid) hergestellt. Die Reaktionsgleichung lautet wie folgt:
H2NCH2CH2NH2plus BOC-OSu → H2N(CH2)2NHBoc plus HCl plus CO2
Unter diesen sind HCl und CO2 Reaktionsnebenprodukte, und BOC-geschütztes Ethylendiamin ist das Zielprodukt.
5.2. Reaktionen mit Procainhydrochlorid:
BOC-geschütztes Ethylendiamin kann mit Procainhydrochlorid reagieren und neue Verbindungen mit höherer biologischer Aktivität bilden. Die Reaktionsgleichung lautet wie folgt:
H2N(CH2)2NHBoc plus C13H20N2O2Cl → C19H30N4O3plus HCl plus Boc-NH2
Unter ihnen C19H30N4O3ist das Zielprodukt und Boc-NH2 ist das Nebenprodukt der Reaktion.
5.3. Reaktionsschritte
(1) BOC-geschütztes Ethylendiamin in 5 ml trockenem Chloroform auflösen, 2,2 mmol AlMe3 hinzufügen und 2 Stunden lang vorsichtig bei Raumtemperatur rühren.
(2) Procainhydrochlorid in 5 ml trockenem Chloroform auflösen, N,N-Dimethylformamid (DMF) und 30-prozentige Natriumhydroxidlösung (NaOH) hinzufügen, um den pH-Wert auf 9-10 einzustellen.
(3) Die beiden oben genannten Reaktionssysteme wurden gemischt und 4 Stunden lang auf 60 °C erhitzt.
(4) Nach dem Abkühlen wurde die Mischung mit Wasser gewaschen und in einen Scheidetrichter überführt.
(5) Extrahieren Sie die organische Phase dreimal mit Chloroform.
(6) Die organischen Phasen wurden vereinigt und über wasserfreiem Na2SO4 getrocknet.
(7) Chloroform wurde mit einem Rotationsverdampfer entfernt und der Rückstand wurde in einer kleinen Menge Chloroform gelöst und filtriert.
(8) Das Produkt wurde gesammelt und grob mit Diethylether extrahiert, dann mit einer 70-prozentigen Wasser-Methanol-Mischung (v/v) gewaschen.
(9) Das Lösungsmittel wurde mit einem Rotationsverdampfer entfernt und der Rückstand im Vakuum getrocknet.
(10) Bestimmen Sie die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Produkts und erfassen Sie seine Absorptionspeaks mit einem UV-Vis-Spektrometer.
5.4. Abschluss:
Durch den Schutz von Procainhydrochlorid mit einer N-Alkoxycarbenylgruppe und die Verwendung von BOC-geschütztem Ethylendiamin zur Reaktion können neue Verbindungen mit höherer biologischer Aktivität hergestellt werden. Während des Reaktionsprozesses muss auf die Kontrolle der Reaktionsbedingungen, einschließlich Temperatur, pH-Wert, Reaktionszeit usw., geachtet werden, um die Reinheit und Ausbeute des Produkts sicherzustellen. Das Produkt kann identifiziert und analysiert werden, indem die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Produkts gemessen und sein Absorptionspeak mit einem Ultraviolett-sichtbaren Spektrometer erfasst werden.
6. Veresterungsmethode:
Procainhydrochlorid kann mithilfe der Veresterungsmethode hergestellt werden. Zuerst wird PABA mit Propansäureanhydrid oder Benzoylchlorid umgesetzt, um Procainmethylester oder Procainbenzylester zu erhalten. Anschließend wird Ethylendiamin oder Propylenglykol verwendet, um mit Procainmethylester oder Procainbenzylester zu reagieren, um eine Procainbase zu erhalten. Abschließend wird es mit Salzsäurelösung neutralisiert, um Procainhydrochlorid herzustellen. Diese Synthesemethode kann durch die folgenden Schritte realisiert werden.
6.1. Bestimmung der Auswahl von Alkohol und Säure für die Veresterung
Zunächst sollte ein geeigneter veresterter Alkohol für die Reaktion mit einer Säure ausgewählt werden. Normalerweise ist die Hydroxylgruppe des ausgewählten Alkohols aktiver und reagiert leichter mit der Säure. Bei der Procainhydrochlorid-Synthese kann der veresterte Alkohol Procainamid und die Säure Dimethylcarbaminsäure (DMAMC) sein. Der Mechanismus der Veresterungsreaktion besteht darin, durch die säurekatalysierte Reaktion von Hydroxyl- und Carboxylgruppen Fettsäureester zu erzeugen.
6.2. Bestimmen Sie die Reaktionsbedingungen
Normalerweise muss die Veresterungsreaktion bei einer bestimmten Temperatur, einem bestimmten Druck und einer bestimmten Reaktionszeit durchgeführt werden. Diese Bedingungen sollten während des Experiments festgelegt werden, um Produkte mit hoher Ausbeute und hoher Reinheit zu erhalten. Bei der Procainhydrochlorid-Synthese beträgt die Reaktionstemperatur {{0}} Grad, der Reaktionsdruck 1,5-2,0 atm und die Reaktionszeit 16-24 Stunden.
6.3. Vorbereitung des Versuchsaufbaus und der Reaktanten
Bereiten Sie die notwendigen experimentellen Geräte und Materialien vor, einschließlich Reaktionskessel, Magnetrührer, Reaktorabdeckung, Vakuumröhre, Versiegelung, Waage usw. Der für die Reaktion erforderliche veresterte Alkohol und die Säure werden in einem bestimmten Molverhältnis gemischt und in einer geeigneten Lösung gelöst Lösungsmittel.
6. 4. Veresterungsreaktion
Gießen Sie die gemischten Reaktanten in einen Reaktionskessel, geben Sie bei Raumtemperatur einen Veresterungskatalysator hinzu, erhitzen Sie dann auf Reaktionstemperatur und rühren Sie um. Typischerweise entsteht zu Beginn der Reaktion eine große Menge Gas, und zur Absorption der Säure und des Wassers wird ein saures Sorptionsmittel verwendet. Nach Abschluss der Reaktion wurde die Reaktionslösung auf Raumtemperatur abgekühlt und das Veresterungsprodukt durch Vakuumdestillation abgetrennt.
6.5. Nachfolgende Bearbeitungsschritte
Nachdem das Veresterungsprodukt abgetrennt wurde, sind weitere Behandlungen einschließlich Entfärbung, Kristallisation und Reinigung erforderlich. Normalerweise wird das Veresterungsprodukt in einem organischen Lösungsmittel gelöst, mit einem Aktivkohleadsorbens entfärbt, dann kristallisiert und gereinigt und schließlich wird das Produkt durch Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) und andere Techniken verfeinert.
Nach Abschluss der oben genannten Schritte können Procainhydrochloridesterverbindungen mit höherer Reinheit erhalten werden. Diese Synthesemethode kann die Erforschung von Procainhydrochlorid erleichtern und auch als Referenz für die Synthese anderer Esterverbindungen dienen.