氯霉素（Chloramphenicol）的合成
C11H12Cl2N2O5 323.13
本品化学名为D－苏式－（－）－N－[α-(羟基甲基)－β－羟基－对硝基苯乙基]－2，2－二氯乙酰胺]; [D–threo-(-)-N[α-(hydroxymethyl)-β-hydroxy-p-nitrophenthyl]-2,2-dichloro acetamine]
本品为白或微带黄绿针状、长片状结晶或结晶性粉末，味苦。易溶于甲醇、乙醇、丙酮或丙二醇，在水中微溶。mp.149~153℃；〔α〕D25 18.5°~21.5°（无水乙醇，50mg/mL）。本品性质稳定，能耐热。但在强酸性和强碱性溶液中，都可引起水解。 本品对革兰氏阴性菌及阳性菌都有作用，但对前者效力强于后者，也用于支原体，衣原体
、立克次体，螺旋体和一些厌氧菌感染。临床主要用于伤寒、副伤寒和其他沙门菌、脆弱拟杆菌感染。但长期和多次应用可损害骨髓造血功能引起再生障碍性贫血等。
一、实验目的
1.掌握氯霉素的制备和光学异构体的拆分方法（诱导结晶法）
二、实验原理
氯霉素含有两个手性碳原子，有四个旋光异构体，其中仅1R，2R（-）或D（-）苏阿糖型（threoo）有抗菌活性，为临床使用的氯霉素。含等量右旋体（1R，2R（-））和无效左旋体（1S，2S（＋））的混旋体为合霉素，已经淘汰不用。
光学异构体的结构为：
D-（－）-threp(苏阿糖型) L-（＋）-threp(苏阿糖型)
D-（＋）-erythro(赤藓糖型) L-（－）-erythro(赤藓糖型)
氯霉素的合成是以对硝基苯乙酮为原料，经溴化生成对硝基-α-溴代苯乙酮，与环六亚甲基 四胺成盐后，以盐酸水解得对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐，用醋酐乙酰化再与甲醛缩合，羟甲基化得对硝基-α-乙酰胺基-β-羟基苯丙酮，再以异丙醇铝还原得（±）- 苏阿糖型-1-对硝基苯基-α-乙酰胺基丙二醇，经盐酸水解脱去乙酰基，以碱中和得（±）苏阿糖型-1-对硝基苯基-α氨基丙二醇（氨基物），用诱导结晶法进行拆分得D-（-）苏阿糖型氨基物，最后用二氯代乙酸甲酯进行二氯乙酰化即得。
合成路线如下：
三、实验材料
药品：对硝基苯乙酮、氯苯、溴、六亚甲基四胺（乌洛托品）、精制食盐、盐酸、醋酸钠、醋酐、乙醇、甲醛、碳酸钠、铝片、无水异丙醇、无水三氯化铝、活性炭、氢氧化钠
仪器：搅拌器、温度计、冷凝管、100mL滴液漏斗、250 mL四颈瓶、250 mL三颈瓶、球型冷凝器、减压过滤装置(水泵、吸滤瓶、布氏漏斗、滤纸、玻璃塞、剪刀、玻璃棒)、称量纸、红外灯、表面皿、熔点测定仪、天平、50 mL量筒、100 mL量筒、50 mL烧杯、100mL 烧杯、200mL烧杯、滴管 真空泵
四、实验方法
（一）对硝基α-溴代苯乙酮的制备
在装有搅拌器、温度计、冷凝管、滴液漏斗的 250 mL四颈瓶中，加入对硝基苯乙酮10 g，氯苯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，10 min内褪成橙表示反应开始；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，水泵减压抽去溴化氢约30 min，得 对硝基α-溴代苯乙酮氯苯溶液，备用。
注释：
1. 制备氯霉素实验原理除以对硝基苯乙酮为原料外，还有成肟法、苯乙烯法、肉桂醇法、溴苯乙烯法以及苯丝氨酸法等。
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氢。
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，但不能超过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. 溴化氢应尽可能除去，以免下步消耗六亚甲基四胺。
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）对硝基α-溴化苯乙酮六亚甲基四胺盐的制备
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硝基α-溴代苯乙酮和氯苯20 mL，冷却至15℃以下，在搅拌下加入六亚甲基四胺（乌洛托品）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，即得对硝基α-溴代苯乙酮六亚甲基四胺盐（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% 六亚甲基四胺氯仿溶液，温热片刻，如不呈混浊，表示反应已经完全。
3. 对硝基α-溴代苯乙酮六亚甲基四胺盐在空气中及干燥时极易分解，因此制成的复盐应立即进行下步反应，不宜超过12 h。
4. 复盐成品：mp.118~120℃（分解）。
思考题：
1. 对硝基-α-溴代苯乙酮与六亚甲基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）对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐的制备
在上步制备的成盐物氯苯溶液中加入精制食盐3 g，浓盐酸17.2 mL，冷至6~12℃，搅拌3~5 min，使成盐物呈颗粒状，待氯苯溶液澄清分层，分出氯苯。立即加入乙醇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乙醇洗涤，抽干，得对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐（简称水解物），mp.250℃（分解），备用。
注释：
1. 对硝基-α-溴代苯乙酮与六亚甲基四胺（乌洛托品）反应生成季铵盐，然后在酸性条件下水解成对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐。该反应称Delepine反应。
加入精盐在于减小对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐的溶解度。
3. 成盐物水解要保持足够的酸度，所以与盐酸的摩尔比应在3以上。用量不仅导致生成醛等副反应（Sommolet反应），而且对硝基-α-氨基苯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吡嗪化合物。此外，为保持水解液有足够酸度，应先加盐酸后加乙醇，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。
思考题：
1. 本实验中Delepine反应水解时为什么一定要先加盐酸后加乙醇，如果次序颠倒，结果会怎样？
2. 对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐是强酸弱碱生成的盐，反应需保持足够的酸度，如果酸度不足对反应有何影响？
（四）对硝基-α-乙酰胺基苯乙酮的制备
在装有搅拌器、回流冷凝器、温度计和滴液漏斗的 250 mL四颈瓶中，放入上步制得的水解物及水20 mL，搅拌均匀后冷至0~5℃。在搅拌下加入醋酐9 mL。另取40% 的醋酸钠溶液29 mL，用滴液漏斗在30 min内滴入反应液中，滴加时反应温度不超过15℃。滴毕，升温到14~15℃，搅拌1 h（反应液始终保持在pH 3.5~4.5），再补加醋酐1mL，搅拌10 min，测定终点。如反应已完全，立即过滤，滤饼用冰水搅成糊状，过滤，用饱和碳酸氢钠溶液中和至pH 7.2~7.5，抽滤，再用冰水洗至中性，抽干，得淡黄结晶（简称乙酰化物），mp.161~163℃。
注释：
1. 该反应需在酸性条件下（pH 3.5~4.5）进行，因此必须先加醋酐，后加醋酸钠溶液，次序不能颠倒。
2. 反应终点测定：取反应液少许，加入NaHCO3中和至碱性，于40~45℃温热30 min，不应呈红。若反应未达终点，可补加适量的醋酐和醋酸钠继续酰化。
乙酰化物遇光易变红，应避光保存。
思考题：
1. 乙酰化反应为什么要先加醋酐后加醋酸钠溶液，次序不能颠倒 ？
2. 乙酰化反应终点怎样控制，根据是什么？
（五）对硝基-α-乙酰胺基-β-羟基苯丙酮的制备
在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计的250 mL三颈瓶中，投入乙酰化物及乙醇15 mL，甲醛4.3 mL，搅拌均匀后用少量NaHCO3饱和溶液调pH 7.2~7.5。搅拌下缓慢升温，大约40 min达到32~35℃，再继续升温至36~37℃，直到反应完全。迅速冷却至0℃，过滤，用25
mL冰水分次洗涤，抽滤，干燥得对硝基-α-乙酰胺基-β-羟基苯丙酮（简称缩合物），mp.166~167℃。
注释：
1. 本反应碱性催化的pH值不宜太高，pH 7.2~7.5较适宜。pH过低反应不易进行，pH大于7.8时有可能与两分子甲醛形成双缩合物。
甲醛的用量对反应也有一定影响，如甲醛过量太多，亦有利于双缩合物的形成；用量过少，可导致一分子甲醛与两分子乙酰化物缩合。
为了减少上述副反应，甲醛用量控制在过量40%左右（摩尔比约为1 ：1.4）为宜。
2. 反应温度过高也有双缩合物生成，甚至导致产物脱水形成烯烃。
3. 反应终点测定：用玻棒蘸取少许反应液于载玻片上，加水1滴稀释后置显微镜下观察，如仅有羟甲基化合物的方晶而不到乙酰化物的针晶，即为反应终点（约需3 h）。
思考题：
1. 影响羟甲基化反应的因素有那些？如何控制？
2. 羟甲基化反应为何选用NaHCO3作为碱催化剂？能否用NaOH，为什么？
3. 羟甲基化反应终点如何控制？
（六）异丙醇铝的制备
在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计的三颈瓶中依次投入剪碎的铝片2.7 g，无水异丙醇63 mL和无水三氯化铝0.3 g。在油浴上回流加热至铝片全部溶解，冷却到室温，备用。
注释：
1. 所用仪器、试剂均应干燥无水。
2. 回流开始要密切注意反应情况，如反应太剧烈，需撤去油浴，必要时采取适当降温措施。
3. 如果无水异丙醇、无水三氯化铝质量好，铝片剪得较细，反应很快进行，约需1-2 h，即可完成。
（七）DL-苏阿糖型-1-对硝基苯基-2-氨基-1，3-丙二醇的制备
在上步制备异丙醇铝的三颈瓶中加入无水三氯化铝1.35 g，加热到44~46℃，搅拌30 min。降温到30℃，加入缩合物10 g。然后缓慢加热，约30 min内升温到58~60℃，继续反应4 h。冷却到10℃以下，滴加浓盐酸70 mL。滴毕，加热到70~75℃，水解2 h（最后0.5 h加入活性炭脱），趁热过滤，滤液冷至5℃以下，放置1 h。过滤析出的固体，用少量20% 盐酸（预冷至5℃以下）8 mL洗涤。然后将固体溶于12 mL水中，加热到45℃，滴加15% NaOH溶液到pH 6.5~7.6。过滤，滤液再用15% NaOH调节到pH 8.4~9.3，冷却至5℃以下，放置1 h。抽滤，用少量冰水洗涤，干燥，得DL-苏阿糖型-1-对硝基苯基-2-氨基-1，3-丙二醇（DL-氨基物），mp.143~145℃。
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