安息香缩合实验操作关键因素讨论

安息香缩合实验操作关键因素讨论安息香缩合实验操作关键因素讨论 一 实验目的一 实验目的 1 学习安息香缩合反应的原理 2 了解维生素 B1 的催化原理 3 掌握应用以 VB1 为催化剂合成安息香的实验方法 4 在第一次实验中我们组有少量的产品 这次主要探究安息香合成失败的 原因 以提高安息香的产率 主要考察失败因素中 PH 控制 药品质量问题 反 应温度等 了解安息香合成过程中注意的问题 二二 实验原理实验原理 安息香 二苯羟乙酮 在有机合成常作为反应中间体 既可被氧化成 二 酮 二苯乙二酮 后经浓碱处理 发生重排反应 生成二苯羟乙酸 也可被 还原成二醇 烯 酮等 安息香缩合 采用氰化钾 钠 作催化剂 在碳负离 子作用下 芳香醛 如苯甲醛 发生分子间缩合反应生成 但氰化物是剧毒品 危害性较强 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 反应条件温和 无毒且产率高 维生素 B1 又称硫胺素或噻胺 它是一种生物辅酶 常作为生物化学反应的催化剂 CHO C C H OHO VB1 OH C2H5OH H2O 加 加 N N N S H3C H3C CH2CH2OH NH2 ClHCl 从化学角度看 VB1 分子中最主要部分是噻唑环 噻唑环上的氮 硫原子 之间的氢具有明显的酸性 在碱的作用下 质子容易被除去 生成的碳负离子 作为反应中心 从而形成苯偶姻 其反应机理如下 NS H3C R R NS H3C R R B H NS H3C R R O H NS H3C R R CPhO H NS H3C R R C PhOH NS H3C R R C PhOH O H NS H3C R R CPhOH CHOPh H PhC H C Ph OH OH NS H3C R R PhC H C Ph OH O NS H3C R R CPhOH CHOPh H NS H3C R R H 三三 实验仪器与试剂实验仪器与试剂 仪器 三颈烧瓶 直形冷凝管 布氏漏斗 抽滤瓶 抽气泵等 试剂 维生素 B1 苯甲醛 新蒸 95 乙醇 10 氢氧化钠等 四四 实验步骤实验步骤 1 加料 在 50 ml 三颈烧瓶中 加入 1 75g 维生素 B1 和 3 5 ml 水 使其 溶解 再加入 15 ml 95 乙醇 在冰浴冷却下 边摇动边逐滴加入 5 ml 左右 冷透的 10 氢氧化钠 事先用冰水浴冷却 约需 10min 调节 PH 9 10 溶液呈浅黄色 量取 10ml 10 4g 0 1mol 苯甲醛 倒入反应混 合物中 2 反应 加入沸石 装上回流冷凝管 于 60 76 水浴上加热 90 min 或 用塞子把瓶口塞住于室温放置 48h 以上 反应过程中注意搅拌并保持溶液的 pH 为 9 10 间 反应混合物 呈桔黄色 经冷却后即有浅黄色晶体析出 3 纯化 待反应混合物结晶完全后 抽滤 分别用 20 ml 冷水洗涤 2 次 再用 95 乙醇 约 30ml 重结晶 烘干 得无色晶体 熔点 134 136 安息香在 95 乙醇中溶解度为 12 14g 100mL 五 第一次五 第一次实验记录实验记录 维生素 B1 质量0 878 克 95 的乙醇15ml 10 的氢氧化钠5ml 苯甲醛10ml 10 4g 0 1mol 初始 PH9 10 氢氧化钠加完时间9min 加入苯甲醛时刻15 20 反应开始时刻15 30 反应结束时刻17 00 水浴温度 70 72 产物性状白色晶体 质量0 806g 产率45 9 实验过程中没有控制 PH 结晶的时候用冰浴降温结晶 六 第一次实验产率少原因分析六 第一次实验产率少原因分析 上次实验 最终得出来的为油状物 具有苦杏仁气味 橙黄色 有少量晶 体析出 首先认为反应过程中 PH 控制未到 9 10 故需要考察反应过程中的 PH 由于水浴温度存在一定的偏差 导致反应液的温度未到达 60 76 故需 要考察反应温度的控制 药品可能存在问题 维生素 B1 氧化 苯甲醛也可能含 有苯甲酸 故需要考察药品质量问题 冰浴过程中温度未有控制好 使苯甲醛 挥发 还有可能是结晶时太快 使产品以油状物析出 所以设计第二次实验时 我们主要改变的条件是控制反应中的 PH 另外增加原料的的量为第一次的一倍 为使结晶较好 我们不用冰冷却结晶 而使其自然冷却结晶 其他的操作条件 基本一致 也是反应前在冰浴下调 PH 等 七 设计的第二次七 设计的第二次实验记录实验记录 维生素维生素 B1 质量质量1 757 克克 95 的乙醇15ml 10 的氢氧化钠5ml 苯甲醛10ml 10 4g 0 1mol 初始 PH10 氢氧化钠加完时间11min 加入苯甲醛时刻15 13 反应开始时刻15 20 反应结束时刻16 50 水浴温度 69 72 产物白色针状晶体 质量2 698g 产率76 5 实验过程中控制实验过程中控制 PH 在在 9 10 结晶的时候没用冰浴降温结晶结晶的时候没用冰浴降温结晶 八 实验总结八 实验总结 设计的第二个实验与第一个实验的最大不同之处是在实验中控制了 PH 在 9 10 之间 可能是苯甲醛的加入使 PH 的改变 影响了实验的结果 所以必须 控制反应的 PH 然后第二次实验也没有用冰冷却 使结晶更好 第一次实验的 晶体很少 白色固体多 第二次的实验明显有针状的无色晶体 而且产率提高 了很多 说明了未有控制 PH 而导致析不出晶体的假设是正确的 也从中汲取 做实验要仔细谨慎的教训 九九 注意事项注意事项 1 苯甲醛极易被空气中的氧所氧化 如发现实验中所使用的苯甲醛有固体 物苯甲酸存在 则必须重新蒸馏后使用 2 VB1 受热易变质 将失去催化作用 应放于冰箱内保存 使用时取出 用后及时放回冰箱中 VB1 在酸性条件下是稳控制定的 但易吸水 在水溶液 中易被氧化失效 光及铜 铁 锰等金属离子均可加速氧化 3 VB1 溶液和 NaOH 溶液在反应前应用冰水充分冷透 否则 VB1 的噻唑环 在碱性条件下易开环失效 此外 NaOH 溶液应逐滴加入 滴加速度不宜过快 4 水浴加热时应严格控制温度 切勿加热过剧 反应溶液 pH 应保持在 9 10 搅拌回流时间不能少于 1 5h 5 若反应混合物冷却太快 产物易呈油状析出 可重新加热溶解后再慢慢 冷却重新结晶 相关参数相关参数 苯甲醛 无色液体 苦杏仁香味 沸点 179 密度 1 046 微溶于水 混 溶于苯 醇 醚等有机溶剂 维生素 B1 白色结