安息香的辅酶合成及转化.doc

江南大学化工学院短学期实验论文论文题目： 安息香的辅酶合成及转化_ 作 者：_学 号：_0000000000_班 级：_- _指导教师：_学 院：_化学与材料工程学院_2012年7月1日 星期日目录摘要-2ABSTRACT-2第一章 前言-21.1安息香的简介-21.2生物催化-3第二章 实验部分-32.1实验原理-32.2实验装置图-62.3安息香的辅酶法合成-7 2.3.1实验试剂-7 2.3.2实验步骤-7 2.3.3实验现象-82.4二苯乙二酮的制备-8 2.4.1实验试剂-8 2.4.2实验步骤-8 2.4.3实验现象-92.5二苯乙二酮酸的制备-10 2.5.1实验试剂-10 2.5.2实验步骤-10 2.5.3实验现象-11第三章 数据处理-113.1相关有机化合物的物理常数-113.2数据处理-11参考文献-12致谢-13摘要 本文介绍了安息香的辅酶合成及转化。经典的安息香合成采用NaCN或NaK为催化剂，虽然产率高，但毒性很大。维生素B1催化的辅酶合成解决了环境污染问题。由此说明生物催化在有机合成中的重要作用。该实验巩固了学生配制溶液、加热回流、冰浴冷却、抽滤、重结晶、测熔点等有机化学单元操作及技能，锻炼查阅文献，培养和训练学生组织写作能力。同时，培养了学生科学的工作态度、科学的工作方法及自我保护的能力。 【关键词】安息香、生物催化、回流、抽滤、重结晶、测熔点ABSTRACT This article describes the the benzoin coenzyme synthesis and conversion . Classic benzoin synthesis using NaCN or NaK as a catalyst , although the high yields , but very toxic . The catalysis of coenzyme synthesis of vitamin B1 to solve environmental problems. It showed the important role of biocatalysis in organic synthesis . The experiment to consolidate the students preparation solution was refluxed , the ice bath cooling , filtration , recrystallization , the measured melting point of organic chemical unit operations and skills , exercise, access to literature , training organization and training of student writing skills . At the same time , cultivate the students scientific attitude, scientific methods of work and the ability to protect themselves .【Key words】benzoin , biocatalysis , reflux , filtration , recrystallization , measured melting point第一章 前言1.1安息香的简介安息香（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，可作为药物和润湿剂的原料，还可用作生产聚酯的催化剂。安息香由两分子苯甲醛在热的氰化钾或氰化钠的乙醇溶液中通过安息香缩合而成。本品可刺激呼吸道粘膜，使其分泌增加，稀释痰液，促进痰液的排出，而达到祛痰的目的。安息香的酊剂为刺激性祛痰药，置于热水中吸入其蒸气，则能直接刺激呼吸道粘膜而增加其分泌；可用于支气管炎以促进痰液排出。吸入时应避免蒸气的浓度过高而刺激眼、鼻、喉等。此外尚有防腐作用。它还可外用作局部防腐剂。1.2生物催化 生物催化，即利用某种生物材料，主要是酶（包括辅酶）或微生物来催化进行化学反应。其核心是生物催化剂。生物催化有各种不同的类型，包括游离的酶、固定化形式的酶、微生物细胞等。与传统化学催化剂相比，生物催化剂是一种高效的催化剂，具有高效进行区域或立体专一选择催化的特点。在相同条件下，有生物催化剂参加的反应速率要快一百万倍或几百万倍。生物催化剂几乎能应用于所有的有机化学反应，对于有些很难进行，甚至不能进行的化学反应也能应用。它以涉及加成、取代、脱水、氧化、还原和水解等各类有机化学反应。第二章 实验部分2.1实验原理 安息香（英文：Benzoin，化学名称二苯羟乙酮）是一种无色或白色晶体，可作为药物和润湿剂的原料，还可用作生产聚酯的催化剂。在有机合成中常被用作中间体。它既可被氧化成-二酮，又可在一定条件下被还原成二醇、烯和酮等。作为双官能团的化合物可以发生许多反应。早期，安息香由两分子苯甲醛在热的氰化钾或氰化钠的乙醇溶液中通过安息香缩合而成。芳香醛在NaCN（或KCN）作用下，分子间发生缩合生成安息香（二苯羟乙酮）的反应称为安息香缩合。因为NaCN（或KCN）为剧毒药品，使用不方便，改用维生素B1代替氰化物催化安息香缩合反应，反应条件温和、无毒且产率高。反应式如下：维生素B1又称硫胺素或噻胺，是一种辅酶，作为生物化学反应的催化剂，在生命过程中起着重要作用。其结构如下：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。在生化过程中，VB1主要在-酮酸脱羧和形成偶姻（-羟基酮）等三种酶促反应中发挥辅酶作用。从化学角度看，VB1分子最主要的部分是噻唑环，噻唑环上的氮原子和硫原子之间的氢原子有较强的酸性，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。反应机理如下：第一步：碱作用下第二步：亲核加成烯醇加合物第三步：亲核加成辅酶加合物第四步：辅酶复原利用铜盐可将安息香氧化为二苯乙二酮，后者用浓碱作用，发生重排反应，生成二苯乙醇酸：2.2实验装置图 图1-加热回流装置 图2-Thiele熔点测定装置 图3-抽滤装置 2.3安息香的辅酶法合成2.3.1实验试剂苯甲醛10mL(10.4g,0.1mol),维生素B1 1.8g,95%乙醇，10%NaOH溶液各两份2.3.2实验步骤 （1）合成 在100mlL圆底烧瓶中，加入1.8gVB1,5mL水和15mL95%乙醇。将圆底烧瓶置于冰浴中冷却。同时取5mL10%NaOH溶液于小烧杯中也置于冰浴中冷却。另一份试剂做相同操作。 在冰浴中，将10%NaOH溶液在10min内滴加至圆底烧瓶中。使溶液pH值为910。另一份试剂做相同操作。 室温下，在烧瓶中加入10mL苯甲醛并加入几粒沸石。按图1安装回流装置。另一份试剂做相同操作。 两份同时加热至回流并保持温度在72反应1.5h. （2）分离和提纯 将反应物自然冷却，再水浴冷却，析出晶体。 待结晶完全后，抽滤，并用50mL水分两次洗涤结晶。 粗产品用95%乙醇重结晶。 重结晶后经烘干得到白色针状晶体。称重并计算产率。（3）产物测定 产物可以通过熔点和红外光谱来进行测定，本实验通过熔点测定产物。2.3.3实验现象（1）溶液pH值为910时，溶液呈黄色。（2）产物冷却后，一份产物有淡黄色晶体析出，另一份没有晶体析出，呈油状。（3）重结晶：加热，晶体溶于乙醇；冷却有白色针状晶体析出。2.4二苯乙二酮的制备 2.4.1实验试剂安息香4.3g(0.02mol),硝酸铵2g(0.025mol),冰醋酸，95%乙醇，2%CuAc2溶液。2.4.2实验步骤 （1）合成 在100mlL圆底烧瓶中，加入4.3g安息香、12.5mL冰醋酸2g粉状硝酸铵和2.5mL2%CuAc2溶液。并加入几粒沸石。 按图1安装反应装置。 缓慢加热并间歇震荡反应装置。当反应物溶解，开始放出氮气后，继续回流1.5h。 （2）分离和提纯 将反应物冷却至5060，搅拌下倾倒在20mL冰水中，析出黄色晶体。待充分冷却后，抽滤并用冷水洗涤粗产品。 重结晶：用95%乙醇溶解粗产品；然后加水至浑浊出现且浑浊不再消失;最后滴加乙醇至浑浊消失。冷却结晶，烘干产品，称重并计算产率。 （3）产物测定产物可以通过熔点和红外光谱来进行测定，本实验通过熔点测定产物。2.4.3实验现象（1）加热一段时间后，固体溶解，且蓝色溶液变为绿色。（2）有气体蒸出，球形冷凝管管口变为棕红色。（3）反应物冷却后有淡黄色晶体析出。（4）重结晶：加95%乙醇加热一段时间后，晶体溶解，溶液呈金黄色；加入一定量水后，溶液变浑浊，之浑浊不再消失，加入95%乙醇，溶液变澄清。（5）冷却，有针状淡黄色晶体析出。2.5二苯乙醇酸的制备 2.5.1实验试剂 二苯乙二酮2.5g(0.012m0l),KOH2.5g(0.037mol),95%乙醇，浓HCl，活性炭，刚果红试纸。2.5.2实验步骤 （1）合成 在50mlL圆底烧瓶中溶解2.5gKOH于5mL水中，再加入7.5mL95%乙醇，混合均匀后加入2.5g二苯乙二酮。并加入几粒沸石。按图1安装反应装置。待烧瓶中固体溶解，溶液呈深紫色后，加热回流反应约15min。（2）分离提纯和酸化将反应物转移到小烧杯中，在冰水浴中放置1h，至析出二苯乙醇酸钾晶体。将析出的晶体抽滤，并用少量乙醇洗涤。将晶体溶于70mL水中，用滴管加两滴浓HCl，在加入适量活性炭并搅拌数分钟，抽滤得含二苯乙醇酸钾的滤液。滤液用HCl溶于酸化至刚果红出现沉淀且不再消失，二苯乙醇酸晶体析出。结晶完全后，抽滤，并用冷水洗涤数次。粗产品用水重结晶，重结晶后烘干产品，称重并计算产率。（3）产物测定产物可以通过熔点和红外光谱来进行测定，本实验通过熔点测定产物。2.5.3实验现象 （1）加热，固体溶解，且溶液呈深紫色。一段时间后，溶液呈紫黑色。（2）冰水浴冷却，有颗粒状绿色晶体析出。（3）抽滤，得墨绿色晶体。（4）晶体溶于70mL水中后，溶液呈淡黄色。（5）抽滤得淡黄绿色滤液，加入少量浓HCl,溶液变为白色乳浊液。乳浊液使刚果红试纸变蓝。冷却，有白色晶体析出。（6）用水重结晶，静置过夜，析出针状透明晶体。第三章 数据处理3.1相关有机化合物的物理常数名称化学式相对分子质量折射率相对密度熔点/沸点/溶解度水中乙醇中乙醚中苯甲醛C6H5CHO106.131.54631.0415-26178.10.3安息香C14H12O2212.251.310137194slssl二苯乙二酮C14H10O2210.231.0849596347(分解)难溶ss二苯乙醇酸C14H12O3228.25151180(分解)slss3.2数据处理 （1）安息香的辅酶法合成将反应物冷却后，两份反应物，只有一份有晶体析出。原因可能是：在冰浴中低价NaOH溶液调节pH时，NaOH的量太少，导致结果反应后不能析出晶体。重结晶后经烘干得到白色针状晶体1.35g熔点：134136；136143m(理论)=212.2510.4/2/106.13g=10.4gm(实)=1.35g所以w= m(实)/ m(理论)=12.98%（2）二苯乙二酮的制备重结晶后经烘干得到针状淡黄色晶体2.62 gm(理论)=4.26gm(实)=2.62g所以w= m(实)/ m(理论)=61.5%熔点：96100；9598（3）二苯乙二酮酸的制备重结晶后经烘干得到白色晶体0.87g熔点：148152 ；149152m(理论)=2.71gm(实)=0.87g所以w= m(实)/ m(理论)=32.1%参考文献【1】 刘湘，刘士荣编著有机化学实验（第1版）北京：化学工业出版社2