《安息香的合成实验探究》3800字

前言安息香又称苯偶姻、二苯乙醇酮、2-羟基-2-苯基苯乙酮，是一种白色针状晶体ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>冯腾</Author><Year>2014</Year><RecNum>83</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[3]</style></DisplayText><record><rec-number>83</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vasszvd2zwsdv7eppzf5ws2g5e5e0feavvzz">83</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>冯腾</author><author>汪鹏飞</author></authors></contributors><auth-address>合肥工业大学化学工程学院;</auth-address><titles><title>苯偶姻的绿色工业化合成技术研究</title><secondary-title>现代农业科技</secondary-title></titles><periodical><full-title>现代农业科技</full-title></periodical><pages>152+155</pages><number>10</number><keywords><keyword>苯偶姻</keyword><keyword>农药中间体</keyword><keyword>复合催化剂</keyword></keywords><dates><year>2014</year></dates><isbn>1007-5739</isbn><call-num>34-1278/S</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[\o"冯腾,2014#83"3]，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。安息香还可以进一步氧化得到高分子固化光敏剂和药物合成中广泛使用的药物中间体苯偶酰。苯偶酰在有机合成、生物医药方面有着重要作用ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>王宇浩</Author><Year>2020</Year><RecNum>59</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[4]</style></DisplayText><record><rec-number>59</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vasszvd2zwsdv7eppzf5ws2g5e5e0feavvzz">59</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>王宇浩</author><author>董一凤</author><author>彭颖颖</author><author>曲哲哲</author><author>陈丽</author><author>李福荣</author></authors></contributors><auth-address>山东第一医科大学(山东省医学科学院);</auth-address><titles><title>安息香的绿色合成及其工艺研究</title><secondary-title>泰山医学院学报</secondary-title></titles><periodical><full-title>泰山医学院学报</full-title></periodical><pages>353-356</pages><volume>41</volume><number>05</number><keywords><keyword>相转移催化剂</keyword><keyword>维生素B_1</keyword><keyword>回流时间</keyword><keyword>反应温度</keyword><keyword>正交试验</keyword></keywords><dates><year>2020</year></dates><isbn>1004-7115</isbn><call-num>37-1199/R</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[\o"王宇浩,2020#59"4]。经典的安息香合成以氰化钠或氰化钾为催化剂,虽然产率较高，但氰化钠为剧毒药品，微量即可致死ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>高兰萍</Author><Year>2009</Year><RecNum>63</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[5]</style></DisplayText><record><rec-number>63</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vasszvd2zwsdv7eppzf5ws2g5e5e0feavvzz">63</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>高兰萍</author></authors></contributors><auth-address>包头师范学院化学学院;</auth-address><titles><title>安息香缩合实验中的催化剂</title><secondary-title>内蒙古石油化工</secondary-title></titles><periodical><full-title>内蒙古石油化工</full-title></periodical><pages>55-56</pages><volume>35</volume><number>10</number><keywords><keyword>安息香</keyword><keyword>实验</keyword><keyword>催化剂</keyword></keywords><dates><year>2009</year></dates><isbn>1006-7981</isbn><call-num>15-1156/TQ</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[\o"高兰萍,2009#63"5],合成的产物毒性也很大，易造成环境污染,损害人体健康ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>张国升</Author><Year>2003</Year><RecNum>60</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[6]</style></DisplayText><record><rec-number>60</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vasszvd2zwsdv7eppzf5ws2g5e5e0feavvzz">60</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>张国升</author><author>程俊</author><author>孙玉亮</author><author>钟永</author></authors></contributors><auth-address>安徽中医学院药学系,安徽中医学院药学系,安徽中医学院药学系,安徽中医学院药学系安徽合肥230038,安徽合肥230038,安徽合肥230038,安徽合肥230038</auth-address><titles><title>安息香缩合反应的改进</title><secondary-title>安徽中医学院学报</secondary-title></titles><periodical><full-title>安徽中医学院学报</full-title></periodical><pages>46-47</pages><number>06</number><keywords><keyword>安息香缩合</keyword><keyword>正交实验设计</keyword><keyword>反应条件</keyword></keywords><dates><year>2003</year></dates><isbn>1000-2219</isbn><call-num>34-1066/R</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[\o"张国升,2003#60"6]。因此本实验使用廉价易得、操作安全、效果良好的维生素B1作为催化剂，符合绿色化学的理念ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>杜欣</Author><Year>2020</Year><RecNum>54</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[7]</style></DisplayText><record><rec-number>54</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vasszvd2zwsdv7eppzf5ws2g5e5e0feavvzz">54</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>杜欣</author><author>王天泽</author><author>陈渡文</author><author>于景成</author><author>沙广燕</author></authors></contributors><auth-address>大连理工大学基础化学实验中心;</auth-address><titles><title>基于绿色化学理念的苯甲醛与安息香的相互转化</title><secondary-title>大学化学</secondary-title></titles><periodical><full-title>大学化学</full-title></periodical><pages>19-26</pages><volume>35</volume><number>04</number><keywords><keyword>绿色化学</keyword><keyword>安息香</keyword><keyword>苯甲醛</keyword><keyword>氧化-还原反应</keyword><keyword>相互转化</keyword></keywords><dates><year>2020</year></dates><isbn>1000-8438</isbn><call-num>11-1815/O6</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[\o"杜欣,2020#54"7]。维生素B1又叫硫胺素，它是一种生物辅酶，它在生化过程中主要是对α-酮酸的脱羧和生成偶姻等三种酶促反应发挥辅酶的作用，维生素B1分子中右边噻唑环上的氮原子和硫原子之间的氢有较大的酸性，在碱的作用下易被除去形成碳负离子，从而催化苯偶姻的形成，因此作为催化剂的维生素B1在反应过程中是不断循环利用的ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>何强芳</Author><Year>2010</Year><RecNum>61</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[8]</style></DisplayText><record><rec-number>61</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vasszvd2zwsdv7eppzf5ws2g5e5e0feavvzz">61</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>何强芳</author><author>伍光仲</author><author>朱洁民</author></authors></contributors><auth-address>广东教育学院化学系;</auth-address><titles><title>安息香缩合反应的影响因素</title><secondary-title>大学化学</secondary-title></titles><periodical><full-title>大学化学</full-title></periodical><pages>58-61</pages><volume>25</volume><number>03</number><keywords><keyword>安息香缩合反应</keyword><keyword>反应温度</keyword><keyword>反应时间</keyword></keywords><dates><year>2010</year></dates><isbn>1000-8438</isbn><call-num>11-1815/O6</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[\o"何强芳,2010#61"8]。近年来，有关安息香缩合反应及其应用研究的新技术、新方法、新催化剂等报道较多，这些研究对提高安息香缩合产率、扩大其应用范围具有重要的理论和实际意义ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>张康华</Author><Year>2009</Year><RecNum>64</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[9]</style></DisplayText><record><rec-number>64</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vasszvd2zwsdv7eppzf5ws2g5e5e0feavvzz">64</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>张康华</author><author>曹小华</author><author>陶春元</author><author>全民强</author></authors></contributors><auth-address>九江学院化学化工学院;江西省鄱阳湖生态经济研究中心;</auth-address><titles><title>安息香缩合与应用研究进展</title><secondary-title>安徽农业科学</secondary-title></titles><periodical><full-title>安徽农业科学</full-title></periodical><pages>14549-14551</pages><volume>37</volume><number>30</number><keywords><keyword>安息香</keyword><keyword>缩合反应</keyword><keyword>应用</keyword></keywords><dates><year>2009</year></dates><isbn>0517-6611</isbn><call-num>34-1076/S</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[\o"张康华,2009#64"9]。本选题通过对反应温度、催化剂的用量、10%氢氧化钠溶液的用量等实验条件的探究,来对其产率进行测定。最后通过数据分析，确定实验室制备安息香并且得到较高产率的反应条件。实验2.1试剂与仪器主要试剂：维生素B1（生化试剂）、95%乙醇、10%氢氧化钠溶液、苯甲醛（使用前新蒸馏）主要仪器：圆底烧瓶、回流冷凝管、布氏漏斗、抽滤瓶、DZTW型电子调温电热套、WRS-1B数字熔点测定仪、赛默飞iS50傅立叶红外光谱仪、SHZ-D（Ⅲ）循环水式真空泵2.2实验方法在50mL圆底烧瓶中，分别加入一定量的维生素B1、3.5mL蒸馏水和15mL95%乙醇，摇匀溶解后将烧瓶置于冰水浴中冷却，同时分别取一定量的10%氢氧化钠溶液于一只试管中，也置于冰水中冷却。在冰水浴中冷却下，将冷透的10%氢氧化钠溶液逐滴加入反应瓶中，然后加入10mL新蒸的苯甲醛，充分摇匀，调节反应液的pH为9~10.去掉冰水浴，加入几粒沸石，装上回流冷凝管，将混合物置于一定温度的水浴中温热1.5h(反应后期可将水浴温度升高到80~90℃),其间注意摇动反应瓶，并保持反应液的pH为9~10（必要时可滴加10%的氢氧化钠溶液），等反应混合物冷至室温后将烧瓶置于冰水中使结晶析出完全。抽滤，并用2x20mL冷水洗涤结晶，干燥，称量，得粗产品。计算产率。结果与讨论3.1单因素实验探究安息香缩合反应的最佳条件3.1.1维生素B1的用量对安息香缩合反应的影响[10]为了考察维生素B1的用量对安息香缩合反应的影响，其它条件不变的情况下，分别加入1.65g、1.75g、1.85g维生素B1，同时固定10%氢氧化钠溶液用量5mL、新蒸苯甲醛用量10mL，在70℃反应90min。反应结果如表1所示。表1维生素B1的用量对安息香缩合反应的影响Table1EffectsofVitaminB1B1Dosageonzoincondensation维生素B1的用量/g粗产品的颜色产量/g收率/%1.65微黄4.543.31.75微黄5.2501.85米黄4.947.1催化剂的作用是降低化学反应的活化能，从而加快反应速度。由表1可以看出，催化剂的用量在1.65~1.75g的范围内产率有明显的提高，但是继续增加催化剂的用量，产率并没有上升，而是开始逐渐下降。且随着维生素B1用量的增加，粗产品的颜色也在逐渐加深，杂质增多[11]。因此，催化剂的用量为1.75g比较合适。3.1.2反应温度对安息香缩合反应的影响为了考察反应温度对安息香缩合反应的影响，其它条件不变的情况下，根据表1，维生素的用量为1.75g，同时固定10%氢氧化钠溶液用量5mL、新蒸苯甲醛用量10mL，分别在60℃、70℃、80℃反应90min。反应结果如表2所示。表2反应温度对安息香缩合反应的影响Table2Effectsofreactiontemperatureonbenzoincondensation反应温度/℃产量/g收率/%604.139.4704.745.28000由表2可以看出，反应温度的控制对该实验的重要性。随着温度的升高，产率也在不断的提高。但是，当反应温度升高到80℃时，产率为0。这是因为该实验所用的催化剂是维生素B1，它是一种生物辅酶，反应加热时，水浴温度不应过高，否则使噻唑环开环，维生素B1失效[12]。其次，该实验是使用DZTW型电子调温电热套进行水浴加热，实验时，很难将反应温度控制在80℃，因此反应温度有时甚至会更高，从而导致没有产品生成。故反应温度为70℃较合适。3.1.310%氢氧化钠的用量对安息香缩合反应的影响考察10%氢氧化钠的用量对安息香缩合反应的影响，其它条件不变的情况下，根据表1，维生素的用量为1.75g，同时固定新蒸苯甲醛用量10mL，分别加入4mL、5mL、6mL10%氢氧化钠溶液，根据表2，在70℃反应90min为了。反应结果如表3所示。表310%氢氧化钠的用量对安息香缩合反应的影响Table3Effectof10%sodiumhydroxideonbenzoincondensationreaction10%氢氧化钠溶液的用量/mL产量/g收率/%44.442.355.149600由表3可以看出，随着10%氢氧化钠溶液的用量的增加，产率也在提升。但是，当氢氧化钠的用量为6mL时，产率为0。这是因为氢氧化钠的用量过多时，碱性加强，噻唑环容易受到破坏[13]而开环，维生素B1失效，因此导致没有产物生产。氢氧化钠的用量过少也不行，不到一定的碱性维生素B1分子中氮原子和硫原子之间的氢解离少，形成碳负离子难度增大，抑制安息香的催化生成。所以，在滴加氢氧化钠溶液时，注意缓慢滴加并用精密pH试纸，调节反应溶液pH=8~10。故10%氢氧化钠的用量为5mL比较合适。3.2安息香的合成根据上述实验方法，在单因素实验的基础上，固定维生素B1的用量为1.75g、10%氢氧化钠的用量为5mL，在70℃水浴温度下反应90min。可得安息香5.2g，收率为50%。3.3安息香的结构分析3.3.1安息香的熔点测定所得的安息香粗产品用95%乙醇溶液进行重结晶，得到白色针状结晶。将纯化后的安息香干燥、研细后，用WRS-1B数字熔点测定仪测定其熔点，测量3次得平均值为134.50℃，与安息香的熔点文献值相符合3.3.2安息香的红外光谱分析取1-2mg纯化后的安息香，加入在红外灯下烘干的100-200mg溴化钾粉末，在玛瑙研钵中充分磨细，使之混合均匀。取出混合物均匀铺洒在干净的压模内，于压片机上制成直径透明薄片。将此片装于固体样品架上，样品架插入红外光谱仪的样品池处，从4000-400cm-1进行波数扫描，得到红外吸收光谱。图1安息香红外光谱分析图Fig.1Theinfraredspectrumofbenzoin由图1的红外光谱图可见，在3414.32cm-1处出现了-OH伸缩振动吸收峰；3083.61cm-1、3059.52cm-1、3028.19cm-1处出现了苯环上的Ar-H伸缩振动吸收峰；2933.01cm-1处出现了苯环的α位-CH的不对称伸缩振动吸收峰；1678.85cm-1处出现了C=O的伸缩振动吸收峰，向低波数方向移动了30~40cm-1,说明C=O与苯环发生共轭现象；1595.23cm-1、1577.59cm-1、1490.65cm-1、1449.18cm-1处出现的四个吸收峰为芳环骨架振动，再次证明了有苯环存在；1092.66cm-1处出现的峰为仲醇的C-O伸缩振动峰；755.16cm-1、704.83cm-1处出现了单取代苯的伸缩振动吸收峰。结合熔点测定的结果，可确定实验所得的化合物就是安息香。结论实验采用维生素B1作为催化剂，其操作安全、廉价易得、效果良好。但是，维生素B1的质量对本实验的影响很大，应使用新开瓶或原密封、保管良好的维生素B1。维生素B1溶液和10%氢氧化钠溶液在反应前必需用冰水充分冷透[14]，否则，维生素B1的噻唑环在碱性条件下易开环失效[15]，使实验失败。用苯甲醛为原料，维生素B1为催化剂对实验条件的要求较高，苯甲醛在强碱性条件下通过Cannizzaro副反应可生成苯甲酸和苯甲醇[16]，致使产率降低，若反应温度过高，碱性过强，反应液混合前没有充分冷却[17]，滴加氢氧化钠溶液的速度过快等都会导致实验的失败。因此，该实验的重现性较差[18]，这是因为在实验初期失败过许多次。同时，产率相对较低。通过单因素实验法，得出合成安息香的最佳条件，即在其它条件不变的情况下，固定维生素B1的用量为1.75g、10%氢氧化钠溶液的用量为5mL，在70℃下水浴加热90min，收率可达到50%。参考文献ADDINEN.REFLIST[1] 成乐琴,陈雪婷,郭丹丹.碳酸钠溶液中V_(B1)催化制备安息香[J].广州化工,2016,44(21):89-90+3.[2] 成乐琴,张跃伟,王兆东.[BMim]Im催化的高效合成苯