实验21 扁桃酸的制备

扁桃酸的制备 实验二十一 在有机合成中遇到非均相反应 这类反应的通常速率很慢 收率低 20世纪70年代初 相转移催化技术得到发展 并广泛应用于医药 农药 香料 造纸和制革等行业 带来令人瞩目的经济效益和社会效益 在两相反应体系中 将一相中的反应物转移至另一相进行反应以提高反应速率的物质称为相转移催化剂 而其反应称为相转移催化反应 扁桃酸概述 扁桃酸又名苦杏仁酸 mandelicacid 是有机合成的中间体和口服治疗尿道感染的药物 它含有一个不对称碳原子 化学方法合成得到的是外消旋体 用旋光性的碱如麻黄素可拆分为具有旋光性的组分 扁桃酸传统上可用扁桃腈 C6H5 OH CN 和 二氯苯乙酮 C6H5COCHCl2 的水解来制备 但合成路线长 操作不便且欠安全 采用相转移 phasetransfer PT 催化反应 一步即可得到产物 显示了PT催化的优点 一 实验目的 1 掌握相转移催化反应的基本原理 2 掌握机械搅拌操作技术 3 掌握萃取和重结晶操作 合成路线 1 苯甲醛氰化法 方法1的报道较多但由于苯甲醛衍生物很容易发生安息香反应 存在产率低 产品纯度低 难以纯化等缺点 而且使用了剧毒的氰化物 操作不方便 且对环境有较大的污染 已逐渐被淘汰 2 苯乙酮衍生法 1 2 3 方法3原料中氯气有毒 比较难控制 且是多步反应 虽然三步反应每一步的收率都很高 该路线存在的问题是每一步使用的溶剂量大 产品的质量 外观及含量 不高 产品的成本降不下来 3 相转移催化法 该法反应条件温和 操作简单 催化剂一般情况可以循环使用 另外 如果用手性的相转移催化剂催化 可以得到单一对映异构体的扁桃酸 目前 大多数的手性扁桃酸是通过生物合成法得到的 而且 通常只能得到R构型的扁桃酸 用化学合成法制备手性扁桃酸的报道相对很少 较多的报道集中在扁桃酸的外消旋体产物的制备 而在这些报道中常用到的相转移催化剂为非手性的季胺盐 反应过程 即在非手性季胺盐等相转移催化剂存在下 由氯仿与氢氧化钠作用 生成三氯甲基碳负离子 被相转移催化剂转移到有机相中 在有机相中产生活泼中间体二氯卡宾 二氯卡宾对苯甲醛的羰基进行加成 加成产物经过重排 水解得到扁桃酸 化学反应式 反应机理一般认为是 反应中产生的二氯卡宾对苯甲醛的羰基加成 再经重排及水解 二 实验原理 相转移催化法 三 仪器和药品 药品 苯甲醛 5mL 0 05mol 氯仿 8mL 0 10mol 氢氧化钠 氯化苄基三甲铵TMBAC 0 5g 2 50mmol 乙醚 硫酸 甲苯 无水硫酸钠 仪器 机械搅拌器 温度计 三口烧瓶 量筒 恒压滴液漏斗 回流冷凝管 锥形瓶 烧杯 蒸馏头 圆底烧瓶 接引管 直形冷凝管 吸滤瓶 布氏漏斗 水泵 表面皿 分液漏斗 玻璃漏斗 在100mL装有搅拌器 1 回流冷凝管和温度计的三颈瓶中 加入5mL苯甲醛 0 5gTMBAC和8mL氯仿 开动搅拌 在水浴上加热 待温度上升至55 56 自冷凝管上口慢慢滴加配制的50 的氢氧化钠溶液 2 大约18ml 滴加过程中控制反应温度在60 65 约需45min到1h加完 加完后 保持此温度继续搅拌1h 3 将反应液用100mL水稀释 每次用30mL乙醚萃取两次 合并乙醚萃取液 倒入指定容器待回收乙醚 此时水层为亮黄色透明状 用50 硫酸酸化至pH为2 3后 再每次用40mL乙醚萃取两次 合并酸化后的乙醚萃取液 用无水硫酸钠干燥 在水浴上蒸干乙醚 并用水泵减压抽净残留的乙醚 产物在醚中溶解度大 得粗产物6 7g 将粗产物用甲苯进行重结晶 趁热过滤 母液在室温下放置使结晶慢慢析出 冷却后抽滤 并用少量石油醚 30 60 洗涤促使其快干 产品为白色结晶 产量4 5g 熔点118 119 四 实验步骤 1 可用电磁搅拌代替电动搅拌 效果更好 相转移催化剂是非均相反应 搅拌必须是有效和安全的 这是实验成功的关键 2 溶液呈浓稠状 腐蚀性极强 应小心操作 盛碱的分液漏斗用后要立即洗干净 以防活塞受腐蚀而粘结 3 此时可取反应液用试纸测其pH值