Прокаин хидрохлорид (hcl)е бял кристален прах, без мирис, леко горчив вкус, много разтворим във вода, слабо разтворим в етанол и хлороформ. Молекулното тегло на съединението е 272,77 g/mol, точката на топене е 153-156 градуса, а точката на кипене е 373,6 градуса. Известен също като новокаин. Това е органично съединение, използвано в медицината за намаляване на болката чрез блокиране на нервните сигнали. Благодарение на химичните свойства на прокаин хидрохлорида, той има широк спектър от приложения в медицината и фармацията, но има и много реактивни свойства.
pH обикновено е между 4.5-6. Това рН е много важно както за неговата стабилност, така и за това как се държи в тялото. Това е относително меко вещество, обикновено между 1-2 моларна твърдост. Това означава, че повърхността му е по-податлива на драскотини и повреди. Съдържанието на влага е много критично за неговото качество. Твърде високото и твърде ниското съдържание на влага ще повлияе на неговата стабилност и активност. Обикновено съдържанието на влага трябва да бъде между 1-2 процента.
Прокаин хидрохлорид е локален анестетик, който се използва и като лекарство без рецепта за облекчаване на лека болка, като зъбобол. Той се използва широко в медицинската индустрия, тъй като е безопасен и ефективен локален анестетик. Тук ще бъдат обсъдени няколко метода за синтез на прокаин хидрохлорид.
1. Пара-аминобензоена киселина (PABA) и реакция на диетиламиноетанол:
Най-ранният метод за получаване на прокаин хидрохлорид е реакцията на PABA и диетиламиноетанол при алкални условия за образуване на прокаин. Този метод е открит през 1905 г. от Ърнест Фурно и Пиер Рефрен.
Първо, PABA се подкислява с концентрирана сярна киселина, за да се образува съответният амид, и след това реагира с етилендиамин под действието на натриев хидроксид, за да се образува прокаинова основа. Накрая прокаиновата основа се неутрализира с разтвор на солна киселина, за да се получи прокаинов хидрохлорид.
2. Реакция на прокаинамид и PABA:
Прокаинамидът е усъвършенствано психотропно лекарство, получено чрез сулфониране на прокаин. Следователно прокаинът реагира с р-толуенсулфонова киселина и H2SO4, за да генерира 14-метилиран прокаинамид, и реагира с PABA, за да генерира HCL сол.
3. Реакция на прокаин и бензоена киселина:
Прокаин хидрохлорид може да се получи чрез реакция на нагряване на прокаин и бензоена киселина при 300 градуса.
4. Реакцията между прокаин и етилов естер на р-амино бензоена киселина:
Взаимодействайте с етилов естер на прокаин и р-аминобензоена киселина в метанол и след това използвайте воден разтвор на солна киселина за утаяване на йони за директно получаване на прокаин хидрохлорид.
5. Реакция на ВОС-защитен етилендиамин:
BOC-защитеният етилендиамин може да реагира с PABA, да извърши реакция на диазотиране в присъствието на натриев бикарбонат, след това да реагира с прокаинамид за получаване на прокаин и накрая да се превърне в прокаин хидрохлорид.
5.1. OC-защитеният етилендиамин е съединение на базата на диамин с химична формула C6H14N2O2. Получава се чрез взаимодействие на етилендиамин с BOC-OSu (N-алкоксикаленил хлорид). Уравнението на реакцията е както следва:
H2NCH2CH2NH2плюс BOC-OSu → H2N(CH2)2NHBoc плюс HCl плюс CO2
Сред тях HCl и CO2 са странични продукти на реакцията, а BOC-защитеният етилендиамин е целевият продукт.
5.2. Реакции с прокаин хидрохлорид:
BOC-защитеният етилендиамин може да реагира с прокаин хидрохлорид, за да образува нови съединения с по-висока биологична активност. Уравнението на реакцията е както следва:
H2N(CH2)2NHBoc плюс C13H20N2O2Cl → C19H30N4O3плюс НС1 плюс Вос-NH2
Сред тях C19H30N4O3е целевият продукт, а Boc-NH2 е страничният продукт на реакцията.
5.3. Реакционни стъпки
(1) Разтворете ВОС-защитен етилендиамин в 5 mL сух хлороформ, добавете 2,2 mmol AlMe3 и разбъркайте внимателно при стайна температура в продължение на 2 часа.
(2) Разтворете прокаин хидрохлорид в 5 mL сух хлороформ, добавете N,N-диметилформамид (DMF) и 30 процента разтвор на натриев хидроксид (NaOH), за да коригирате рН до 9-10.
(3) Горните две реакционни системи се смесват и се нагряват при 60 ºC в продължение на 4 часа.
(4) След охлаждане, сместа се промива с вода и се прехвърля в делителна фуния.
(5) Органичната фаза се екстрахира три пъти с хлороформ.
(6) Органичните фази се комбинират и се сушат над безводен Na2S04.
(7) Хлороформът се отстранява с помощта на ротационен изпарител и остатъкът се разтваря в малко количество хлороформ и се филтрува.
(8) Продуктът се събира и грубо се екстрахира с диетилов етер, след което се промива със 70 процента смес вода-метанол (v/v).
(9) Разтворителят се отстранява с помощта на ротационен изпарител и остатъкът се изсушава под вакуум.
(10) Определете физичните и химичните свойства на продукта и открийте неговите пикове на абсорбция с UV-Vis спектрометър.
5.4. Заключение:
Чрез защита на прокаин хидрохлорид с N-алкоксикарбенилова група и използване на ВОС-защитен етилендиамин за реакция, могат да бъдат получени нови съединения с по-висока биологична активност. По време на реакционния процес е необходимо да се обърне внимание на контрола на реакционните условия, включително температура, рН стойност, време на реакция и т.н., за да се гарантира чистотата и добива на продукта. Продуктът може да бъде идентифициран и анализиран чрез измерване на физичните и химичните свойства на продукта и откриване на пика му на абсорбция с ултравиолетово видим спектрометър.
6. Метод на естерификация:
Прокаин хидрохлорид може да бъде получен чрез използване на метода на естерификация. Първо реагирайте на PABA с пропанов анхидрид или бензоил хлорид, за да получите прокаин метилов естер или прокаин бензилов естер. Впоследствие се използва етилендиамин или пропилей гликол за реакция с прокаин метилов естер или прокаин бензилов естер за получаване на прокаинова основа. Накрая се неутрализира с разтвор на солна киселина, за да се получи прокаин хидрохлорид. Този синтетичен метод може да бъде реализиран чрез следните стъпки.
6.1. Определяне на избора на алкохол и киселина за естерификация
На първо място трябва да се избере подходящ естерифициран алкохол за реакция с киселина. Обикновено хидроксилната група на избрания алкохол е по-активна и лесно реагира с киселината. При синтеза на прокаин хидрохлорид естерифицираният алкохол може да бъде избран като прокаинамид, а киселината може да бъде избрана като диметилкарбаминова киселина (DMAMC). Механизмът на реакцията на естерификация е генериране на естер на мастна киселина чрез киселинно катализирана реакция на хидроксилни и карбоксилни групи.
6.2. Определете условията на реакцията
Обикновено реакцията на естерификация трябва да се проведе при определена температура, налягане и време за реакция и тези условия трябва да се определят по време на експеримента, за да се получат продукти с висок добив и висока чистота. При синтеза на прокаин хидрохлорид реакционната температура е {{0}} градуса, реакционното налягане е 1.5-2.0 atm, а реакционното време е 16-24 часа.
6.3. Подготовка на експериментална постановка и реактиви
Подгответе необходимото експериментално оборудване и материали, включително реакционен котел, магнитна бъркалка, капак на реактора, вакуумна тръба, уплътнител, теглилен инструмент и др. Естерифицираният алкохол и киселината, необходими за реакцията, се смесват в съответствие с определено моларно съотношение и се разтварят в подходящ разтворител.
6. 4. Реакция на естерификация
Изсипете смесените реагенти в реакционен съд, добавете естерификационен катализатор при стайна температура, след това загрейте до реакционната температура и разбъркайте. Обикновено в началото на реакцията се произвежда голямо количество газ и се използва киселинен сорбент за абсорбиране на киселината и водата. След завършване на реакцията реакционният разтвор се охлажда до стайна температура и продуктът на естерификацията се отделя чрез вакуумна дестилация.
6.5. Последващи стъпки за обработка
След като продуктът на естерификацията бъде отделен, са необходими последващи обработки, включително обезцветяване, кристализация и пречистване. Обикновено продуктът на естерификацията се разтваря в органичен разтворител, обезцветява се с адсорбент с активен въглен, след това кристализира и се пречиства и накрая продуктът се рафинира чрез високоефективна течна хроматография (HPLC) и други техники.
След приключване на горните етапи могат да се получат естерни съединения на прокаин хидрохлорид с по-висока чистота. Този метод на синтез може да донесе удобство при изследването на прокаин хидрохлорид и може също така да предостави справка за синтеза на други естерни съединения.