维生素B1催化酰化反应

1、摘要近年来对药物型催化剂的研究很多，尤其是对维生素c作为催化剂的研究已有很多相关报道。此类催化剂无毒，无污染，易得，高效等特点是符合绿色环保概念的，是我们工业生产所需要的，开发研究此类催化剂的应用范围是非常有必要的，我们尝试应用维生素b作为催化剂来催化乙酸叔丁酯的合成。乙酸叔丁酯的制备可以用具有亲核作用的催化剂，也可以用一些路易斯酸作为催化剂，但是这些催化剂存在制备复杂，价格较高，不易回收利用，环保程度不够等问题。我们应用维生素b作为催化剂从而克服以上缺点，这方面的研究目前还未见报道。本实验应用维生素b作为催化剂，首先对催化剂进行了差热-热重表征，然后用此催化剂催化合成乙酸叔丁酯，并通过实验考

2、察了反应时间，反应温度，催化剂用量和酐醇的摩尔比对产品产率 的影响。实验研究结果表明，维生素b1 作为催化剂有着较好的催化活性和应用前景。当反应条件为：反应时间 5 h , 反应温度60 ， 酐醇摩尔比1 ： 1.1 ， 催化剂用量0.8 g 时， 乙酸叔丁酯的收率可达88.4 。产品经红外光谱、核磁共振进行了分析，且通过气相色谱分析得知产品纯度较高。关键字：乙酸叔丁酯，维生素bi,酰化反应2abstractin recent years, the study of drug catalyst for many, especially in vitamin c as a catalyst ha

3、s a lot of relevant reports. the catalyst characteristics of non-poisonous， non-pollution, easy to get and efficient are fit for the green environmental protection concept and industrial production requirements, it is very necessaryto research and development the scope of application of these cataly

4、sts. synthesis tert-butyl acetate we can use nucleophilic function catalyst, also we can use some lewis acid as a catalyst, but these catalysts are complicated preparation, high price, difficult to recycle, or environmental protection degree is not enough. so our purpose is use vitamins 1bas the cat

5、alyst to overcome these shortcomings.this experimental use of vitamin b1 as a catalyst, which was characterized by tg-dta. then tert-butyl acetate was synthesized using the catalytic, we have investigated that the effects of reaction time, reaction temperature, catalyst amount, anhydride /alcohols m

6、olar ratio to reaction yield. the results showed that choose vitamin b1 as catalyst have better catalytic activity and application. the experiment results showed that the best of reaction condition are as follows: reaction time is 1.5 h, reaction temperature is 60 , anhydride /alcohols molar ratio i

7、s 1:1.1, catalyst amount is 0.8 g, the yield of tert-butyl acetate could come up to 88.4 %. the products was analyzed by ir, 1h-nmr and gc which analysis products with high purity.keyword ： tert-butyl acetate, vitamin b 1, acylation reaction1 前言 12 文献综述 32.1 乙酸叔丁酯的简介 32.1.1 乙酸叔丁酯的制备方法 32.1.2 乙酸叔丁酯的表

8、征 72.2 维生素系列在有机合成中的良好催化作用 72.2.1 维生素简介 72.2.2 维生素c催化剂的简介 82.2.3 维生素c 的催化作用 92.2.4 维生素c含量的检测 112.2.5 维生素b12 的催化作用 122.2.6 维生素e 的催化作用 142.3 维生素b1 的简介 142.3.1 维生素b物理性质简介 142.3.2 维生素b1 的制备方法 152.2.3 维生素b1 的化学结构式 152.2.4 维生素b在生物体内的催化作用 162.2.5 维生素b在安息香缩合反应中的催化作用 172.2.6 维生素b催化安息香缩合的催化机理 202.2.7 维生素b含量的检测

9、 212.2.8 维生素b1 的的新用途 223 实验部分 253.1 主要试剂及仪器 253.2 实验方法 253.2.1 维生素b1 的热分析 253.2.2 乙酸叔丁酯的催化合成 263.3 结果与讨论 273.3.1 维生素bi对叔丁醇脱水的影响 273.3.2 反应时间对酯收率的影响 273.3.3 催化剂用量对酯收率的影响 283.3.4 反应温度对酯收率的影响 283.3.5 乙酸酐与叔丁醇的摩尔比对酯收率的影响 293.3.6 乙酸叔丁酯的红外分析 303.3.7 乙酸叔丁酯的核磁共振分析 313.3.8 乙酸叔丁酯的气相色谱分析 314 结论 33致谢 34参考文献 35ii

10、维生素b1 催化酰化反应1 前言乙酸叔丁酯是一种工业上优良的汽油抗爆添加剂，可用作合成中间体、保护剂、萃取剂等，如：氨基酸保护剂、安普那韦中间体、紫杉醇萃取剂等；也用作硝酸纤维素的溶剂；还可用作涂布热塑性基材如：聚异氰酸酯涂料、聚氨酯涂料、溶剂性油墨等；还可又做航空、航天工业机械，精细机械设备的清洗剂等。通常由叔丁醇和乙酸酐在催化剂作用下发生酰化反应而得。乙酸叔丁酯是一种典型的高位阻酯，合成条件较为严格，尤其不能用具有脱水效果的催化剂，同时反应温度不能高以防止发生副反应。酰化反应机理是一种亲核过程，我们需要找到具有亲核作用的催化剂，4-二甲氨基叱噬（dmap和4-四氢基叱咯基叱噬都是较为高效的

11、亲核试剂，对高位组醇酰化有很好的催化作用，但是其合成方法复杂，产率较低，难以纯化且具有急性毒性。近些年将一些路易斯酸作为酰化催化剂的研究也取得了成功，例如：氯化亚铈、溴化铜、高氯酸锂等，不仅反应条件温和，反应时间较短，而且酯的收率较高，但是这些催化剂存在价格较高，不易回收利用，环保程度不够等问题。我们希望找到一种既容易得到，催化效果又好，并且环保的新型催化剂。目前对于维生素类催化剂的研究较多，尤其是维生素c的催化作用。维生素类催化剂容易得到，价格便宜，对环境无污染，催化效率高，且在合成实验中操作简单，条件温和，因此开发研究此类催化剂的应用范围是很有意义的。基于维生素 b1 的化学分子结构，我们

12、选用其作为高位阻醇酰化作用的催化剂，并对其催化作用进行考察研究。目前维生素b1 催化安息香缩合反应的实验及研究很多，其代替了以往有毒的氟化物做催化剂都取得了较好的效果。维生素b作为酰化反应的催化剂，这在国内还是首次。本实验首先对维生素 b1 的热稳定性进行考察，然后用其作为催化剂加入到乙酸酐和叔丁醇的混合溶液中，加热搅拌，用回流冷凝管回流冷凝。一定时间后结束，对产品洗涤，干燥，提纯，计算收率。通过实验考察了维生素b的催化性质,并研究了反应时间、反应温度、酐醇的摩尔比及催化剂用量对产品收率的影响情况。最后对产品乙酸叔丁酯进行了红外光谱分析和气相色谱分析，证明得到的产物纯度较高，较为理想。292

13、文献综述2.1 乙酸叔丁酯的简介乙酸叔丁酯是一种无色液体，不溶于水，溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂。是一种优良的汽油防爆添加剂，也是硝酸纤维素的溶剂，还可以用作医药萃取剂、医药中间体、工业清洗剂等。2.1.1 乙酸叔丁酯的制备方法目前，主要研究的是在催化剂作用下，用乙酸酐和叔丁醇酰化作用合成乙酸叔丁酯。叔丁醇空间位阻很大，故乙酸叔丁酯是一种典型的高位阻酯；叔丁醇又极易发生分子内脱水生成烯烃或是分子间脱水生成醚，所以合成乙酸叔丁酯的反应要求较高，产率较低，且副反应多。尤其不能使用有脱水能力的催化剂，催化剂的选择很严格。(1) 传统型的催化剂最传统的方法制备乙酸叔丁酯是以无水氯化锌为催化剂的 1 ,

14、 将乙酸酐和叔丁醇按比例放入烧瓶中混合均匀 , 再加入无水氯化锌, 加热 , 回流反应 3 h 左右。这种方法得到的产率很低，一般小于 10 ，而且氯化锌易吸潮，催化效果很不好。有机胺如：吡啶、三乙胺等也对乙酸叔丁酯的合成有催化作用，用与上述方法相同的操作我们可以得到产物。但是产率较低，而且有机胺均有刺激臭味和一定的毒性，且成本高，需要我们进一步开发新型催化剂。2)亲核试剂型催化剂本世纪60年代发现的一种新型高效的亲核反应催化剂2 ： 4- 二甲氨基吡啶， 简称dmap它是一浅黄色或近无色的晶体,与其它碱性催化剂相比，dmap化反应 具有用量少、反应条件温和、反应时间短、产物收率高、溶剂选择范

15、围广等特点。尤其是反应物的空间位阻较大时，用吡啶等碱性催化剂，产物收率多小于 10 ，改为dmap,产物收率可提高到80 %上。再加之dma自身无毒、无异味、储存稳 定，被广泛应用于有机合成领域。dmap为催化剂可使乙酸酊与叔丁醇顺利进行酯化反应，这是由于dmap与乙酸酐形成n- 乙酰基中问体，该中间体具有较强的亲核活性，可与空间位阻较大的叔丁醇中的羟基顺利完成乙酰化反应。在回流温度下，反应 4.5 h , 乙酸叔丁酯收率可高达87 以上。(3) 路易斯酸型催化剂近年来用路易斯酸催化剂在有机合成中备受关注 , 各种各样的路易斯酸催化反应已得到发展，且许多已被应用于工业中。氯化亚铀 氯化亚铀(c

16、ecl3 7ho)作为环境友好型路易斯酸在有机合成中的催化作用得到重视。 氯化亚铈是乙酸酐和叔丁酯酰化反应较适宜的催化剂 3 ， 在温和的反应条件下，少量的氯化亚铈就能很好的催化合成乙酸叔丁酯，且反应时间短，后处理简单，产品纯度好，是不可多得的清洁催化剂，在绿色催化进程中有良好的应用前景。溴化铜 溴化铜对合成乙酸叔丁酯也有很好的催化作用 4 ， 在回流温度下， 酐醇摩尔比为1.4 ： 1 , 催化剂在醇中的摩尔分数为 0.5 ，反应 2 h , 乙酸叔丁酯收率达 83.46 。反应温和，操作简单，分离提纯容易，可行性较好的催化剂。高氯酸锂 高氯酸锂对醇的酰化反应有催化作用5虽然乙酸叔丁酯的产率

17、可达83.9 % ，但是其催化合成反应时间较长6 ，需要24小时才能使反应达到平衡。氯化锂 所以接下来考察了氯化锂对叔丁醇和乙酸酐的酰化反应催化效果7结果表明，氯化锂有较好的催化活性，当反应条件为：反应温度为 60 ；反应 时间为4 h;酊醇摩尔比为2: 1;催化剂摩尔分数为12 %时，乙酸叔丁酯的分离收 率可达到 67.7 ，且所得产品无色透明，具有很高的纯度。四氯化锡 无水四氯化锡为催化剂 8 ， 向装有冷凝管和干燥管的烧瓶中加入乙酸酐、叔丁醇、四氯化锡，充分混合，将混合物加热至回流，保持缓和回流2.5 h，混合物经分储，在温度为8090 c时，回收过量叔丁醇进行再利用。收集 92 c以上

18、的粗品，用水洗涤，再用 20 ml10 的碳酸钾洗涤，直到酯层为中性。干燥，然后进行分馏，收集馏分，得无色液体，即乙酸叔丁酯，产率高达93 。硝酸铈铵 硝酸铈铵作为催化剂 9 ，在温度 45 下反应 30 h , 酐醇摩尔比1:1 ，催化剂摩尔分数为 1 时乙酸叔丁酯的分离收率到达84.2 。此方法催化剂用量小，操作简便，后处理过程简单，但是反应时间过长，有待继续研究。(4) 载体型催化剂有文献报道单质碘在叔丁酯的合成上表现出良好的催化活性 10 ，但由于碘易升华且有一定的毒性，故给使用和后处理工作带来很大的麻烦且不能重复利用。近年来以聚苯胺作为载体的新型环保催化剂在催化领域益受到人们的关注1

19、1 ，聚苯胺以其独特的掺杂现象及良好的稳定性为催化载体的选择又增加了一个新的研究方向。所以选用碘掺杂的聚苯胺作催化剂 12 ，具有很好的创新。通过红外光谱， xrd 和 tg 的检测，我们确定聚苯胺的碘掺杂反应发生在分子链中的醌亚胺结构单元上，对苯式结构的影响不大，且聚苯胺有较好的热稳定性，则催化剂的热稳定性也较高。当反应温度为 55 ，反应时间为 6 h ，酐醇摩尔比 1:1 , 催化剂质量分数为 7.0 时乙酸叔丁酯的分离率可达到 87.6 ，且催 化剂能较好的重复使用。(5) 药物型催化剂4- 二甲氨基吡啶和 4- 四氢吡咯基吡啶对合成高位阻酯具有很好的催化效果。但是，合成这两种催化剂的

20、方法较复杂，产率较低，难以纯化且有急性毒性。而药物作为催化剂来源容易，活性高，无污染等优点，为高位阻酯的合成提供了一条新的研究途径。通过对4- 二甲氨基吡啶和 4- 四氢吡咯基吡啶的结构和催化机理的研究，选择了几个具有类似有效结构的现有药物 13 ，如咖啡因、茶碱、氨茶碱等，作为合成高位阻酯的催化剂，取得了良好的效果。它们的结构中虽然没有吡啶环，但有相同结构的氮的存在，如： “ n= ”存在于芳环中，也许这就是催化的必备官能团。维生素b中也存在类似的结构，我们希望它具有催化乙酸叔丁酯的作用。(6) 碱金属盐型催化剂碱金属盐催化机理是利用金属盐的碱性中和生成的乙酸，促进反应向右进行，提高乙酸叔丁

21、酯的收率。实验中我们采用无水醋酸钠、无水碳酸钠、无水碳酸钾、碳酸氢钠等碱金属作为催化剂 , 最终我们发现催化顺序为 14 ：ch3coonana2co3 k2c03 nahc03若加入200 mmo叔丁醇，300 mmo匕酸酊反应，那么加入醋酸钠用量100 mmol 较恰当，且随反应时间的延长，产品收率逐渐提高。2.1.2 乙酸叔丁酯的表征a折光率 乙酸叔丁酯为无色透明液体，折光率 nd20为1.3853。b 红外光谱乙酸叔丁酯主要吸收峰（ r max， cm-1） ：1738（-co） ； 1256（-coo）； 1172（ch3） 3c-o）。c 核磁共振乙酸叔丁酯的1h nmr1征结果6

22、为：1.876 （s， 3h， ch3） ， 1.360 （s， 9h， 3ch3）2.2 维生素系列在有机合成中的良好催化作用2.2.1 维生素简介维生素是人和动物为维持正常的生理功能而必需从食物中获得的一类微量有机物质，在人体生长、代谢、发育过程中发挥着重要的作用。各种维生素的化学结构以及性质虽然不同，但它们却有着以下共同点：维生素均以维生素原（维生素前体）的形式存在于食物中；维生素不是构成机体组织和细胞的组成成分，它 也不会产生能量，它的作用主要是参与机体代谢的调节；大多数的维生素，机 体不能合成或合成量不足，不能满足机体的需要，必须经常通过食物中获得；人体对维生素的需要量很小，日需要量

23、常以毫克（mg）或微克（ng）计算，但一旦缺乏就会引发相应的维生素缺乏症，对人体健康造成损害。维生素是个庞大的家族，就目前所知的维生素就有几十种，大致可分为脂溶性和水溶性两大类。脂溶性的包括：维生素 a、维生素d （钙化醇）、维生素e （生 育酚）、维生素k （蔡酿类）等。水溶性的包括：维生素bi （硫胺素）、维生素b2（核黄素）、维生素b3 （烟酸）、维生素b5 （泛酸）、维生素b6 （叱哆醇）、维生素b （生物素）、维生素b9 （叶酸）、维生素bi2 （氟钻胺素）、维生素c （抗坏血酸） 等。维生素是人体代谢中必不可少的有机化合物。人体犹如一座极为复杂的化工厂，不断地进行着各种生化反应，其

24、反应与酶的催化作用有密切关系。酶要产生活性，必须有辅酶参加。已知许多维生素是酶的辅酶或者是辅酶的组成分子。因此，维生素是维持和调节机体正常代谢的重要物质。可以认为，最好的维生素是以“生物活性物质”的形式，存在于人体组织中。食物中维生素的含量较少，人体的需要量也不多，但却是绝不可少的物质。膳食中如缺乏维生素，就会引起人体代谢紊乱，以致发生维生素缺乏症。如 : 缺乏维生素a会出现夜盲症、干眼病和皮肤干燥；缺乏维生素d可患佝偻病；缺乏维生素b1 可得脚气病；缺乏维生素b2 可患唇炎、口角炎、舌炎和阴囊炎；缺乏维生素b12可患恶性贫血；缺乏维生素 c可患坏血病。2.2.2 维生素c催化剂的简介目前，关

25、于维生素c乍为催化剂的研究较多，而对维生素bl作为催化剂的研究 还比较少。它们都是水溶性维生素，通过对维生素 c的催化作用的了解，有助于我 们找到维生素b1 的一些催化性质。维生素c是一种无色晶体，显酸性，具有较强的还原性，加热或在溶液中易氧化分解；在碱性条件下更易被氧化 , 为己糖衍生物。维生素c最早是从动植物中提炼出来的，后来发展出化学制造法，以及发酵及化学共享的制造法。发酵法是用微生物或酶将有机化合物分解成其它化合物的方法。现在的维生素ct业制造法有两种，一种是 reichstein发明的一段发酵制造法，一种是尹光琳发明较新的两段发酵法。我国是最大的维生素c生产国和出口国，近年来国内维生

26、素 c勺生产相对过剩， 供大于求，开拓维生素 晒的应用领域，具有重要的意义2.2.3 维生素 c 的催化作用维生素c（又称抗坏血酸）是一种维生素类药物，作为催化剂已成功合成了缩醛 （酮）15和一些酯16。维生素c对化学试剂具有广泛的反应性能，不存在设备腐蚀和 环境污染；同时，它本身作为一种抗氧化剂，对人体无害，在后处理过程中，对维生素c勺分离就无需那么严格，操作步骤简化。所以，维生素c乍为催化剂是完全符合绿色化学要求的。维生素c催化合成缩酮环己酮乙二醇缩酮具有花木、薄荷香味，主要用于日用香精和食品香精的调味品中，经典的合成方法是由环己酮和乙二醇在硫酸（ 或磷酸） 作用下直接脱水而得，但存在反应

27、时间长，副反应多，对反应设备腐蚀严重，废液排放量大，后处理工艺复杂等问题17 o李永红等18人以维生素cm崔化剂，将 微波辐射和无溶剂有机合成技术应用于环己酮乙二醇缩酮的合成，并进行了工艺条件的优化，取得了较好的实验结果。该方法具有反应时间短（3 min） 、产率高（ 78.8 ） 、无污染等特点。维生素cf崔化合成乙酸丁酯乙酸丁酯是一种无色透明的液体，具有强烈的香蕉香味，天然品存在于香蕉、苹果、樱桃、葡萄、可可豆等水果和其它食品中，是我国gb27601996 规定为允许使用的食用香料。同时也可用作天然胶和合成树脂等的溶剂，在医药工业中还可作生产红霉素的有机溶剂，在涂料工业用作稀释剂及防潮剂等

28、。乙酸丁酯通常用正丁醇与乙酸在浓硫酸催化作用下进行酯化反应而得到，但浓硫酸作催化剂有副反应多、设备腐蚀严重、后处理工艺复杂、三废处理困难等缺点。人们对该反应使用的催化剂开展了许多研究，它们各有其优缺点。利用维生素c催化乙酸与正丁醇合成乙酸丁酯，并探讨了催化合成的反应条件，取得了预期的效果，在最佳反应条件下收率可达86.8 以上 19 。研究结果表明：维生素c对该反应的催化活性优于浓硫酸。维生素c催化合成乙酸环己酯乙酸环己酯是具有水果香味的无色透明液体，可用于配制食品和化妆品用香精，有良好的溶解性能，也常用作涂料、油漆等的溶剂 20 。通常乙酸环己酯是在浓硫酸催化下，由乙酸与环己醇直接酯化而得，

29、此法常引起一系列诸如脱水、碳化、重排、聚合等副反应，使产物色泽加深，产率不高，反应时间长，选择性差，对设备腐蚀严重，后处理繁琐，产生大量废酸，对环境极为不利，因此需寻找新型催化剂。近年来对甲基苯磺酸盐、三氯化铝、硫酸盐、杂多酸 、单酯碘、活性碳固载卤化物等多种催化剂已有报道，都取得了较好的效果。宋婷等 21采用维生素c作为催化剂合成乙酸环己酯，并用正交法设计实验方案，探讨了酯化的最佳条件: 酸醇摩尔比1 ： 1.4、催化剂0.4 g（即反应液质量的1.5 %）、带水剂用量为3 ml（反 应物质量的 10左右 ) 、回流时间为 3 h ，产物产率为 81.72 。维生素c催化合成尼泊金酯尼泊金酯

30、又称对羟基苯甲酸酯，是目前用途最广、用量最大、应用频率最高的安全有效的防腐剂。由于其毒性小，无刺激性，广谱以及可于较宽 ph 值范围内使用等特点而被广泛地应用于食品、化妆品及医药工业中。尼泊金正丁酯由对羟基苯甲酸和正丁醇反应而得的 22 ，合成的优化反应条件是：酸醇摩尔比为1: 3,维生素c用量为对羟基苯甲酸质量的12 %，反应时间2.5 h,在上述条件下，尼泊金正丁酯酯收率为 93.o 。尼泊金异丁酯合成的优化反应条件是：酸醇摩尔比为 l : 5,维生素c用量为对羟基苯甲酸质量的 15 ，反应时间 3 h ，尼泊金异丁酯收率为 91.3 。由于尼泊金异丁酯较尼泊金正丁酯存在较大的位阻，合成尼

31、泊金异丁酯的反应条件更为苛刻。维生素c催化合成阿司匹林阿司匹林(aspirin)是水扬酸类解热镇痛药的代表，用于临床已有近100年的历史，现仍广泛用于治疗伤风、感冒、头痛、神经痛、关节痛、急性和慢性风湿痛及类风湿痛等。阿司匹林通常用乙酸酐作酰化剂将水杨酸酰化而得，传统催化剂为硫酸。由于硫酸催化剂对设备腐蚀性强且存在废酸排放等问题，寻找新类催化剂很必要，以维生素c作为催化剂在60-80 c下，反应10-25 min 产品收率达87 以上 23 。2.2.4 维生素c含量的检测高效液相色谱法 流动相和试样提取液为 0.1 草酸溶液，紫外检测器，流速1.0 ml/min ,检测波长262 nm。在线

32、卜t范围24 o.05700.00仙g/m1 ,加标回收率为84.2 %至94.9 %, rsd 10 %,检出限为o.05仙g/ml。本方法操作简便、快速、数据可靠，适用于保健食品中片剂、胶囊、口服液、颗粒冲剂剂型；饮料中固体饮料、液体饮料、浓缩饮料、营养饮用水等维生素c含量的检测。紫外分光光度法首先配制不同浓度的维生素的准系列溶液25,规定浓度在228g/ml之间，则相关系数 r=0.9846,当浓度在424 g/ml时，相关系数 r=0.9995 ，因此在此范围内 , 吸光度与含量呈良好的线性关系。采用本方法测定简单、准确、快速，可以满足食品工业分析的要求实验分析，有利于提高工作效率，与

33、高效液相色谱法比较误差非常小。2,6- 二氯靛酚滴定法将被测物质处理好后，用标定过的 2,6- 二氯靛酚溶液滴定 26 ， 直到溶液呈粉红色。 由于使用二甲苯分层， 整个过程相对其他方法来说操作时间长，易使提取液中的维生素cm化，使测定结果偏小，止匕外，二甲苯有很强的挥发性，气味对呼吸道有很大影响，对身体有害。如果被测得物质带有颜色, 滴定终点不易准确判定。比色法 如： 2,4- 二硝基苯肼比色法，钼蓝比色法，二甲苯-2,6- 二氯靓酚比色法等。根据所测的物质性质，进行所测定方法的选择。但存在操作麻烦、耗时较长等缺点。2.2.5 维生素b12 的催化作用(1) 维生素b12 简介维生素b12又

34、名钻胺素、鼠钻胺，谷胺酰和甲基谷氨是b2的两种辅酶形式，在 钻咻环平面上方钻离子与5, 6-2甲基苯基咪唾的n-3相连，在平面下方与5，-脱氧腺 昔的c5相连。一月应用的b12,和钻离子相连的是cn称为氟钻氨，为绿色结晶。维生素b12促进红细胞的发育和成熟，使肌体造血机能处于正常状态，预防恶 性贫血，维护神经系统健康；以辅酶的形式存在时，可以增加叶酸的利用率，促 进碳水化合物、脂肪和蛋白质的代谢可促进蛋白质的合成，它对婴幼儿的生长发 育有重要作用。维生素b2是我们人体不可缺少的物质。(2)维生素b12的催化作用维生素b12分解氯化物 日本研究人员开发出能在紫外线照射下高效分解ddt等剧毒有机氯

35、化物的催化剂27,利用维生素b2的脱氯作用，研发出了一种“维生 素b12 -氯化钛混合催化剂”，并证实它能迅速分解水中的 dd待剧毒有机氯化物。 他们准备了 3m含30克ddt勺酒精溶液，接着向溶液中添加2毫克这种催化剂，然 后将溶液置于室温环境下，并用波长365纳米的紫外线照射。24小时后，溶液中99 %的口口较分解，而目前使用的微生物催化剂完成同样的工作则需要几个月时 间。止匕外，新型催化剂还能高效分解致癌的三卤甲烷。研究人员希望进一步改良 这种催化剂，使之能在阳光照射下发挥同样的作用，并尽早生产出实用的土壤和 水质净化剂。维生素b12修饰电极 vb2与吓咻有着较为相似的催化性质，可用于胱

36、氨酸和氧 分子的氧化还原催化反应。本实验室曾利用化学吸附法制备了vb2修饰电极，发现它对no-的氧化具有良好的催化作用，但该法的缺陷是吸附的vb12膜不够稳定、容易脱落.本文28应用电化学聚合法将vb2修饰在电极表面，从而制成稳定性 好，寿命长的vb2修饰电极。2.2.6 维生素e 的催化作用维生素e通常为淡黄色油状，不溶于水，在无氧或氧化剂存在时，对光、酸、碱一般稳定，反之则氧化成醌类；对可见光稳定，但可被紫外光破坏；维生素 e 在人体内不能自行合成，必须由外界摄取。维生素 e 结构复杂，异构体种类多，分析测定困难，主要有：铈量法、分光光度法、液相色谱法、荧光法、脉冲电极法、示波极谱法、气相

37、色谱法、双波电量法、示差扫描电量法等29 。维生素 e 苯环上带羟基，本身轻易被氧化，维生素 e 醌不再具有维生素e 的生物活性，这给维生素 e 产品的制备、储存等带来许多不便。维生素 e 酯化修饰将维生素 e 转化成其衍生物形态，可改善其稳定性、解决其水溶性差问题、提高其表面活性等等。维生素 e 酯类衍生物在医药、化妆品、食品等领域的应用前景受到人们的日益关注，具有较高的研究价值和广阔的开发前景。2.3 维生素 b1 的简介2.3.1 维生素b物理性质简介维生素b又称硫胺素或抗神经炎素，由口密噬环和嚷唾环结合而成的一种b族维生素。为白色结晶或结晶性粉末，有微弱的特臭，露置在空气中，易吸收水分

38、。维生素 b1 在碱性溶液中容易分解变质，而在酸性溶液中很稳定，酸碱度在3.5 时可耐 100 高温，酸碱度大于 5.0 时则易失效。遇光和热效果下降，故应置于遮 光，凉处保存，不宜久贮。纯品大多数以盐酸盐或硫酸盐形式存在，盐酸硫胺素为白色结晶，有特殊香 味，在水中溶解度较大，在碱性溶液中加热极易分解破坏，而在酸性溶液中虽加 热到120 c也不被破坏。2.3.2 维生素b的制备方法维生素b主要存在于种子的外皮和胚芽中，如米糠和萩皮中含量很丰富，在酵母菌中含量也极丰富，瘦肉、白菜和芹菜中含量也较丰富。目前所用的维生素b都是化学合成的产品，由丙烯月青经过缩醛物、乙酰嚅噬、硝酸硫胺，再转化成盐 酸胺

39、。也可由乙-甲基吠喃和丁烯月青等，或由b-乙氧基丙酸乙酯和甲酸乙酯等合 成。2.2.3 维生素b的化学结构式图1维生素b化学结构式图2维生素盐酸盐形式图3维生素bi简写形式r2.2.4 维生素b在生物体内的催化作用维生素b的生物化学名称叫硫胺素，是一种水溶性维生素。它是生物体内a -酮酸（丙酮酸和a-酮戊二酸等）氧化脱竣时的一个重要辅酶。丙酮酸氧化脱竣是碳 水化合物代谢反应中重要的中间过程，丙酮酸还可以进行催化缩合、失竣和还原 反应3。所以维生素b是人体能量代谢，特别是糖代谢所必需的。当人体的能量 主要来源于糖类时，维生素b的需要量最大。维生素b还是维持心脏，神经及消化系统正常功能所必需的。

40、维生素b缺乏时, 可引起多种神经炎症，如脚气病菌；也可能引起多发性神经炎，患者的周围神经 末梢有发炎和退化现象，并伴有四肢麻木、肌肉萎缩、心力衰竭、下肢水月中等症2.2.5 维生素b在安息香缩合反应中的催化作用芳香醛在氟化钠（钾）催化下，分子间发生缩合生成二苯羟乙酮，称安息香 缩合，这是一个碳负离子对跋基的亲核加成反应。其它取代芳醛如甲基苯甲醛、 对甲氧基苯甲醛和吠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。除鼠离子外，嚷吩生成的季俊盐也对安息香缩合起催化作用。如用有生物 活性的维生素bi的盐酸代替氟化物催化安息香缩合反应，反应条件温和、无毒且 产率高。催化合成双糠醛 糠醛的自

41、身缩合产物-双糠醛，可以做还原剂、杀菌剂、 显影剂、增塑剂、单态氧的分子探测器等多种添加剂，传统方法是用氟化物作催 化剂，不符合绿色化学的要求，制约了大规模生产。李加新31用普通的维生素b作为催化剂，材料易得，且操作相对安全，但合成双糠醛的收率较低，而且催化 剂无法回收利用。所以笔者通过氧化硅介孔材料 32 ,采用浸渍蒸发法制得介孔负 载维生素b催化剂，用于催化合成双糠醛。这样催化剂可以回收利用，不会对环境 造成压力，是一种绿色的有机合成方法。反应式见图 4:0h7介孔vbjmsm、八口一、门/ u11 （j图4双糠醛的合成催化合成2-叱噬偶姻 2-叱噬偶姻是一种重要的精细化工中间体，被广泛的

42、 用于金属配合物的合成。传统的合成 2-叱噬偶姻的是用氟化钾作催化剂33,虽然 产率可达到95 %，但氟化钾有剧毒，对环境有很大危害；用三氟化硼催化 34,产 率较低且有副反应发生。所以找到维生素 b1作催化剂，在微波辐射下35催化2-叱 噬甲醛发生安息香缩合反应，结果成功合成 2-叱噬偶姻。反应式见图5:图5 2- 口比咤曝吩的合成催化合成2-嚷吩偶姻 2-嚷吩偶姻也是一种重要的精细化工中间体，具化学合成的主要方法是使曝吩甲醛在碱和催化剂作用下发生安息香缩合反应，生成嚷吩 偶姻。催化剂氟化钾毒性较大不适合应用，所以选择容易获得的维生素b作为催化 剂，三乙胺为碱进行制备36 o维生素b在中等强

43、度碱作用下可生成嚷哇盐，强碱如 氢氧化钠则偶姻产率非常低。反应式见图 6:图6 2-曝吩偶姻的合成催化合成芳偶姻尹爱萍等37用不同于生化试剂级的vb注射液催化合成了安息香和芳偶姻。他们使用维生素b注射液做催化剂，同时引入大量的水，实验结果并不比使用生化试剂维生素b的效果差，并且使用的注射液是过期的废针剂， 从而使反应条件温和，试剂购买和经济价格等都比较理想。反应式见图7:八%/cho vbi注射液一j xh2u ro o图7芳偶姻的合成催化合成对称二吠喃羟基乙酮 对称二吠喃羟基乙酮也称联糠醛，是重要的 化工合成中间体，可由吠喃甲醛通过安息香缩合而得。 维生素b催化剂材料易得且 操作方便，且与其

44、他合成方法比较，二吠喃羟基乙酮产率和纯度都比较理想。实 验时应使用新开瓶的或原密封、保管良好的维生素 b ,本文曾试图用保管不善的 维生素b做制备实验，都无法得到对称二吠喃羟基乙酮38。用维生素b在没有冷冻 的条件下加入氢氧化钠和吠喃甲醛，实验效果也不好。因为温度高就会使维生素b开环，实验中不能形成碳负离子，既而失效不能催化。反应式见图8:图8二吠喃羟基乙酮的合成2.2.6 维生素b催化安息香缩合的催化机理硫胺素分子中最主要的部分是嚷唾环，嚷晚环 c2上的氢原子由于受到氮原子核硫原子核的影响，具有明显的酸性，在碱的作用下，质子容易被除去，产生的负碳离子作为活性中心。然后与苯甲醛作用生成中间体（

45、形成烯醇中间体），上述产物再对其经过水解，就可得到最终产物。反应机理见图 9:图9维生素bi的催化过程2.2.7 维生素b含量的检测紫外分光光度法测定维生素b含量用紫外分光光度法测定维生素b的含量， 线性回归方程a=o.0416c+0.0039，相关系数r=0.9999 39,维生素b的含量在7.815 mg ml18.235 mg ml-1浓度范围内，浓度与吸光度成良好的线性关系，回收率在 可达99.98 %。用该法对维生素b片剂和针剂进行测定，并与药典标准方法测得值 比较，结果满意。荧光分析法测定维生素b含量 荧光分析法是根据物质的荧光谱线位置及其强度进行物质鉴定和物质含量测定的方法，其最

46、主要的优点是测定灵敏度高和选择性好。李松青等40进行了时间扫描动态荧光法测维生素b含量，记录荧光强度与 时间关系曲线，测得最大荧光强度，方法线性范围为5.404.32 x 103 ng/l ,相关系数为0.9998 ,检出限为1.44 ng/l,相对标准偏差为2.1 %(n=12),回收率 在95 %-104 %之间。该方法简化了操作手续，缩短了分析时间，适用于药物制 剂中维生素b的测定。高光恩等 41 报道了用荧光法及二阶导数荧光光谱法同时测定多种维生素中维生素 b1、 b2 和 b 6 的含量。用标准曲线法定量，该法简便、快速、灵敏、准确，用于复方制剂中维生素b的含量测定。电化学法测定维生

47、素b含量应用电化学原理进行物质成分分析的方法称为电化学分析法。电化学分析法具有设备简单、操作方便、方法多、应用范围广和便于推广等优点，另外，电化学分析法也有比较好的灵敏度、准确度与重现性。冯俊贤等提出两点电位滴定法42测定维生素b含量的新方法，在滴定终点前附近记录两次agno3 标准溶液体积和相应的电极电位值，利用两点法公式计算滴定终点，从而确定维生素b含量。本实验以银指示电极为正极，双盐桥饱和甘汞电极为负极，用agno3 标准溶液进行电位滴定。该法简便易行，数据处理简单，样品溶液不需过滤，特别适用于片剂中维生素b含量的测定。离子选择性电极电位滴定法 43 ，以氯离子选择性电极为指示电极，饱和

48、甘汞电极为参比电极，用浓度为 0.05 mol/l 的 agno3 标准溶液进行滴定，测定结果的相对偏差为0.8 %，该法操作简单，不需标样，用于维生素b含量的常规测定。色谱法测定维生素b1 含量薄膜色谱法具有设备简单、分离速度快、灵敏度高等优点，且试剂普通，大薄层板一次可分析多个样品，总时间较液相色谱法少。臧荣春等 44 采用胶束增溶技术，在薄层色谱法中引入荧光分析法，分析了植物材料中的维生素b含量。高效液相色谱法测定维生素b含量高效液相色谱法也是一种较为理想的测定方法 45 ， 其色谱条件为：流动相： 50 甲醇 / 磷酸盐缓冲液( ph =7.0) ；流速 1ml/min； m42娱光检

49、测器(360/425 nm),灵敏度4x;纸速0.5 cm/min ;外标法定 量分析。最小检出量为 0.1 ng ，回收率为 94.4 1.27 。该方法简化了样品前处理，大大缩短了分析时间，且sep-pak c18 小柱可以反复使用10次左右，成本可降低，因此是一个值得在实验室推广的快速分析方法。2.2.8 维生素 b1 的的新用途硫胺催化作用的新型生物传感器研究 近来， 为研究硫胺 ( 维生素 b1) 分子对酶 活性的影响，出现了一种新型的生物传感器：丙酮酸氧化酶(pox)生物传感器。此生物传感器以凝胶、交联试剂和戊二醛为原料，用溶氧探头化学共价固定法制备 的46。pox在磷酸盐和氧存在

50、下将丙酮酸盐转化为乙酰磷酸、co和h2o2。硫胺是pox的活化剂，这种生物传感器的的测量方法正是基于此，硫胺能增强生物传 感器的性能，且增强程度与硫胺浓度有关。硫胺浓度在0.0250.5 n mol/l范围内，传感器性能与硫胺浓度线性相关，响应时间是 2 min。优化实验中最优测定条件为 酶浓度2.5 u/cm3 , ph值为7.0,温度35 c 。维生素b自组装膜修饰金电极将处理好的金电极置于0.025 mol/l 维生素b溶液中，在室温避光自组装24 h,取出电极用水清洗，除去电极表面物理吸附 的维生素b分子，即得到vbi自组装膜修饰金电极（vbi-au/sams/cme。利用循 环伏安法

51、初步研究了此自组装单分子膜修饰电极的电化学行为。结果表明：vbi在金电极表面具有特性吸附。以fe（cn）6/4化还原电对为探针，考察了 vbi 自组装膜修饰金电极的电化学性质，vbi自组装膜的存在对fe（cn）6374一的电子 转移具有明显的阻碍作用。双磷维生素bi离子盐化合物硫胺素焦磷酸（tpp的催化作用依赖于曝唾环、 喀噬环及磷酸根3部分官能团。研究已合成的含有金属与维生素 b作用的化合物的 晶体结构发现，存在金属直接与维生素 bi配位的配合物和金属未与维生素 b配位 的离子化合物两种型。在这些化合物中，阴离子和维生素b中的曝晚和口密噬环之间的连接方式有如下 c2-h ?anion ?py

52、rimidine-ring（ 称为“阴离子孔洞i ”）、 n4-1-h ?anion ?thiazolium-ring（称为“阴离子孔洞 h）和 c6-h?anion?thiazolium-ring （ 称为“阴离子孔洞田”）,阴离子孔洞田比阴离子孔洞i和h 出现的几率小一些本文报道了48两个新的非金属离子盐型化合物tpp - c104 h2o (1)和tpp - pf6 ch3 oh(2)的合成、晶体结构及电子结构，通过元素分析、红外光谱及 x 射线衍射等方法对它们进行了表征，并进一步分析了化合物的活性及电子结构特征。结构分析表明，它们属于离子型化合物，而且硫胺素焦磷酸与高氯酸根，六氟磷酸根

53、形成了大量的氢键网络结构。3 实验部分3.1 主要试剂及仪器叔丁醇 （ 分析纯，沈阳新西试剂厂） ；乙酸酐 （ 分析纯，沈阳试剂一厂） ；维生素b （国药集团化学试剂有限公司）；差热-热重联用分析仪（美国ta公司，氧气保护，升温速率：10 c/min）；spectrum gx 红外光谱仪（perkin-elmer , kbr 压片）；gc789o型气相色谱仪（上海天美科学仪器有限公司）；arx-300型核磁共振波谱仪（瑞士 bruker公司，cdc3为溶剂，三甲基硅烷为 内标 ） ；wzs-1阿贝折光仪（上海分析仪器厂）；3.2 实验方法3.2.1 维生素b1 的热分析将维生素b置于差热-热重

54、联用分析仪中，维生素 b的热分析结果见图10。 从图10中可知，在dtg线上维生素b在239 c时有最快失重峰，这是维生素 b 的热分解过程，在tg线上可看出这一变化过程是从 200 c左右开始的，故维生素 b1 应在 200 以下使用，以免其分解而影响催化效果。图10维生素bi的热分析3.2.2 乙酸叔丁酯的催化合成向50 ml圆底烧瓶中按酊醇摩尔比1 ： 1.1分别加入乙酸酊、叔丁醇 0.1 mol和0.11 mol,再加入适量的催化剂维生素 b,在一定温度下水浴加热搅拌，用回流 冷凝管回流冷凝。在回流冷凝管上口接一气体测量装置来记录反应过程中由于叔 丁醇分子内脱水而产生的烯姓量。一定时间

55、后使反应结束，用 10% nahco容液洗 至无气泡产生，分去水层再水洗一次，用无水硫酸镁干燥后进行常压蒸储，收集 97100 c的微分，计算收率。3.3 结果与讨论3.3.1 维生素b对叔丁醇脱水的影响实验装置中回流冷凝管上口所接的气体测量装置用以记录叔丁醇脱水所产生 的烯姓量，这一装置应用在浓硫酸与叔丁醇反应产生异丁烯时，从记录到的气体 量可知装置是完全可靠的。然而在本文所涉及的所有实验中都没有观察到有气体 产生，说明选用维生素bi做催化剂基本上不会显著发生叔丁醇脱水的副反应。3.3.2 反应时间对酯收率的影响改变反应时间按酊醇摩尔比1 ： 1.1分别加入乙酸酊0.1 mol和叔丁醇0.11 mol和维生素b 0.8 g ,反应温度为60 c,结果见表1。由表1可知，随着时间 的增加酯收率提高，但超过 5 h以后，酯收率不再提高，说明反应在 5 h已基本 达到平衡状态。时间如继续延长将发生其他的副反应，从而破坏反应平衡使酰化 反应逆向进行，减少了酯收率。表1反应时间对酯收率的影响时间,h酯收率,%263.