辅酶催化法合成安息香-溶液pH值对合成安息香产率的影响.doc

辅酶催化法合成安息香-溶液pH值对合成安息香产率的影响 实验人员学号：姓名 ：笑天专业班级：高分子 10-1班指导老师姓名：黑晓明目录摘要3关键词3第一章 前言31.1安息香的结构与性质31.2安息香的用途31.3安息香的合成方法3第二章 实验部分42.1实验仪器与药品42.2实验装置42.3实验步骤52.4实验注意事项6第三章 数据处理73.1理论产率73.2 pH对产率的影响73.3安息香的熔点测定83.4晶体的I-R图9第四章 结果与讨论94.1 pH对产率的影响94.2熔点分析104.3晶体的I-R图分析11参考文献12摘要以苯甲醛为原料，辅酶 VB1 为催化剂，利用缩和反应制备安息香，实验采用单因素法，寻找不同催化剂用量对安息香合成的产率的影响，得出了最佳反应条件： 碱性环境 pH =910 ，苯甲醛用量为15ml， VB1的用量为1.8g，反应时间为75min，反应温度为6075。在此反应条件下，反应产率可达到 22%24%，测得熔点在133136之间，符合安息香的熔点范围，而且的得到I-R图和安息香的标准I-R图基本上相近。关键词：苯甲醛,安息香缩合反应,安息香,催化剂VB1,碱性条件。第一章 前言11安息香的结构与性质结构：C6H5-CO-CHOH-C6H5 性质：安息香（英文：Benzoin） 又称苯偶姻、二苯乙醇酮、2-羟基-2-苯基苯乙酮或2-羟基-1,2-二苯基乙酮，是一种无色或白色晶体。12安息香的用途安息香可用于配制止咳药和感冒药还可制成局部用药。等级较好的安息香提取后用于生产香皂、香波、护肤霜、浴油、气溶胶、爽身粉、液体皂、空气清新剂、织物柔顺剂、洗衣粉和洗涤剂等日用化学品。安息香配剂用作吸人剂, 可减轻粘膜炎、支气管炎等上呼吸道病症。安息香还是一种主要的食用香精。安息香是一种重要的化工原料，广泛用作感光性树脂的光敏剂、染料中间体和粉末涂料的防缩孔剂,也是一种重要的药物合成中间体,如抗癫痫药物二苯基乙内酰脲的合成以及二苯基乙二酮、二苯基乙二酮肟、乙酸安息香类化合物的。1.3安息香的合成方法安息香缩合是人们用氰化钠催化生成安息香，芳香醛在氰化钠（钾）催化下，分子间发生缩合生成二苯羟乙酮或称安息香的反应，称为安息香缩合。这是一个碳负离子对羰基的亲核加成反应。其它取代芳醛如甲基苯甲醛、对甲氧基苯甲醛和呋喃甲醛等也可发生类似的缩合，生成相应的对称性二芳基羟乙酮。这种方法的优点是效果好，不过氰化钠有毒和反应产率低。20世纪70年代后，开始采用具有生物活性的辅酶维生素B1 代替氰化物作催化剂进行缩合反应。以维生素B1作催化剂具有操作简单，节省原料，耗时短，污染轻等特点。但是反应需要在冰水浴中操作，而且反应收率往往比较低。本实验以苯甲醛为原料，VB1为催化剂，利用缩合反应合成安息香。采用单因素实验法，寻找体系在不同pH时对产率的影响。第二章 实验部分2.1 实验仪器与药品1）仪器：100ml圆底烧瓶（2个），天平（称量纸），量筒,玻璃棒，烧杯（300ml两个、50ml一个），电热套，温度计，冷凝管(乳胶管)，抽滤瓶，布氏漏斗，滴管，热过滤漏斗，pH试纸，滤纸，毛细管若干，长玻璃管一个，橡皮圈一个，酒精灯，提勒熔点测定管，铁夹、架圈一套，。2）装置：加热回流装置，抽滤装置，热过滤装置，熔点测定装置，红外测定装置3）药品：VB1，固体氢氧化钠，95%乙醇，苯甲醛，沸石，活性炭，冰块。2.2实验装置 1，加热回流装置 2. 热过滤装置3抽滤装置 4熔点测定2.2实验装置1.NaOH溶液的配制用天平称取氢氧化钠固体7.5g，然后向烧杯中加入50ml水溶解，搅拌，摇匀待用。2配制反应液：在室温下，在100ml圆底烧瓶中，加入1.8gVB1，6ml水，15ml工业乙醇和15ml苯甲醛。3调节pH：用上面配置的氢氧化钠溶液，慢慢滴加到混合溶液，并充分摇匀混合液，将pH调到8，并三分钟内不变褪色为止。4.加热回流按照由下往上，自左向右的顺序将回流装置安装好，打开水龙头，让冷凝水由球形冷凝管的下部流入，上部流出。启动电热套，用水浴加热，并且保持温度在6075之间，加热75min。反应混合物呈桔黄（红）色均相溶液。5.冰浴回流完毕，取出蒸馏瓶，将蒸馏烧瓶置于空气中冷却片刻，再将蒸馏瓶放在装有冰块的烧杯中冷却，直到有晶体全部析出。6.抽滤将布氏漏斗洗净，并放入两张小的圆形滤纸，启动水泵，向滤纸上滴加几滴水，然后将冰浴得到的物质倒入漏斗中进行抽滤，并用冷水分两次洗涤结晶，等到没有滤液滴出时停止抽滤。注意，一定要先拿来开布氏漏斗才能关闭水泵。7.粗称用托盘天平称量抽虑所得的粗产品，并记录数据。8.重结晶将抽虑所得的粗产品放入圆底烧瓶中，加入适量95%乙醇（1克粗产品对应6ml乙醇），将液体加热沸腾至溶解，如产物为黄色，可稍微冷却加入活性炭脱色，加热约5分钟，同时加热准备好的热过滤漏斗趁热过滤。过滤过程中继续加热圆底烧瓶以免晶体析出造成浪费。 热过滤装置如图所示：9.结晶抽滤将过滤得到的滤液冷却结晶，按步骤6抽滤，得到纯产品。10.称量称量所得产品的质量,并记录。11.测熔点将准备好的毛细管一端放在酒精灯。火焰边缘,慢慢旋转加热,毛细管因玻璃熔融而封口。注意，转速要均匀，使封口严密且厚薄均匀，要避免毛细管烧弯或溶化为小球。填装样品时，一定要把样品填装均匀，密实，使样品的填装高度为23mm。安装装置时，倒入的导热油液面位于提勒管叉口处，温度计的水银球位于提勒管上下叉管中间，而试样位于水银球的中部，且橡皮圈要在导热液以上。安装完成后，开始加热，记下药品开始坍塌时和完全熔化时的温度即可。再重复两次, 且相隔温度不应超过1。12. 重复上述实验，不过要将步骤三中的pH调至9、10、11。再做三次实验。13测量该晶体的I-R图。2.4 实验注意事项（1）VB1酸性条件下稳定，易吸水，在水溶液中已被氧化失效，且在滴加氢氧化钠时，要冷却的氢氧化钠，以防止VB1开环失效（2）调节pH时，溶液一定要摇匀，并且三分钟内不退色 。(3)在加热回流过程中，温度不能超过75，温度过高会使维生素分解，影响产率，所以在回流过程中应严格控制温度。（4）加入活性炭之前，一定要冷却，以防引起暴沸。（5）热过滤一定要迅速，防止冷却，热过滤时一定要将酒精灯移走防止失火。(6)在不到保温时间就有产物析出，属正常现象。（7）测准熔点必须注意的问题：1、仪器因素：温度计要校正；熔点管要干净，管壁要薄。2、操作因素：样品必须干燥并研磨细、装填紧密；严格控制升温速度观察准确。第三章 数据处理3.1 理论产量计算安息香的理论产量：由反应式可得：安息香理论产量15ml1.0415g/ml106.12 2212.25 = 15.62g3.2pH对产率的影响理论值（g）PH值溶液现象粗产品重量（g）精产品重量（g）产率（%）15.628上层浅黄绿色下层黄色11.59.609不分层橘黄色8.52.717.2910上层浅黄色下层橙红色5212.8011上层橙黄色下层金黄色0003.3 安息香的熔点测定熔点pH值你，。？g塌落/初熔/全熔/熔程8132134134.8133-135.1132134.5135.5133134135均值132.33134.17135.19132133.5134.3132135131135136132134135均值131.17134.17135.110均值135135.5136.5133135.1132134.1135132133133.8133134.2135.1113.4测量得到的该晶体的I-R图第四章 结果与讨论4.1pH对产率影响1.整体概述：通过所得的柱形图显示，pH在89 间时安息香的产率呈现上升趋势，在910间安息香的产率呈现下降趋势。当溶液的pH在9 时，产量最大。当调节溶液的pH达到10时，产量减少并且当调节溶液的pH到11时，没有得到安息香，产率为零。可以得出结论：溶液的pH值对安息香产率有影响2.催化机理:绝大多数生化过程都是在特殊条件下进行的化学反应，酶的参与可以使反应更巧妙、更有效及在更温和的条件下进行。维生素B1在生化过程中可对形成偶姻（如-羟基酮）反应发挥辅酶作用。VB1分子最主要的部分是噻唑环，其C2上的质子由于受氮和硫原子的影响，有明显的酸性，在碱作用下，质子容易解离下去，产生碳负离子反应中心，形成苯偶姻。碱性在 910 间，VB1在1.8g时催化效率最高（碱性在910 时，辅酶活性最好）。3.实验偏差分析在实验操作过程中，由于对操作过程不熟悉，造成了浪费，而且抽滤也有些不完全，也出现了热过滤时析出大量结晶的现象，导致以后的产量忽高忽低，并不能得到安息香的产率随pH的变化而呈现的较为准确的变化趋势。总之本次实验以15ml苯甲醛为基准，在910 的碱性环境下，当VB1的用量为1.8g，反应时间为75min，反应温度为6075时反应产率达到最高。4.2 熔点分析：安息香的标准熔点是137，本实验所测得的物质的熔点在133135之间，两者之间相差比较小，可以初步判断此合成物质为安息香。详细来看，合成的安息香的熔程在133-135之间，符合安息香在浓度范围内对标准熔点的偏差，因此，我们可以得出结论，合成的物质即为安息香。有很多原因会导致合成的安息香的熔点偏小，如晶体干燥补充不充分，装的固体多了，重结晶损耗太多，操作规范性与读数误差等都会造成熔点的偏差。4.3晶体的I-R图分析1.安息香的特征结构：-OH，-CH，C=O，苯环，C-O2.图形分析 由安息香的标准IR谱图1和样品IR谱图6知，通过对比，可以看出这两幅图的非常相似，但也有不同之处，从样品IR谱图知，在3412.08和3375.43处有强吸收峰可知样品中有-OH，在3059.10和2931.80处有吸收峰知样品中有-CH，在样品IR谱图1678.07处有吸收知样品中有C=O键，在1595.13和1448.54处有吸收说明有苯环，在1263.37和1207.44处有吸收说明有C-O键。通过以上分析，所测物质的特征结构与标准的安息香的特征结构的数据范围相当接近，可以认为晶体为安息香。但在实验过程中可能会有杂质，有点误差是难免的，所以得到最终结论：该晶体就是安息香。实验过程及结果总结以苯甲醛为原料，VB1为催化剂，利用缩合反应合成安息香。采用单因素实验法，寻找体系在不同pH时对产率的影响。得出了最佳反应条件： 碱性环境 pH =910 ，苯甲醛用量为15ml， VB1的用量为1.8g，反应时间为75min，反应温度为6075。在此反应条件下，反应产率可达到 22%24%，测得熔点在133136之间，符合安息香的熔点范围，而且的得到I-R图和安息香的标准I-R图基本上相近，很容易推出此晶体就是安息香的结论。用辅酶(维生素B1)作催化剂，价廉易得,操作安全,效果良好,但实验中产率较低或有时得不到产品,影响后续实验的进行,因此在实验中可以采用四丁基溴化铵作为相转移催化剂,通过控制反应体系的pH和反应温度,安息香产率可以进一步提高，实验成功率也大大提高。参考文献1 杜登学、马万勇等.基础化学实验简明教程.化学工业出版社，2007.82 张国升、程俊等安息香缩合反应的改进J安徽中医学院学报.2003.22(6)46-473 何强芳,伍光仲,朱洁民. 安息香缩合反应的影响因素J. 大学化学. 2010年03期4 李中华,