「3-α-呋喃基丙烯酸的制備及含量測定」.doc

綜合實驗論文題目：3-呋喃基丙烯酸的制備及含量測定 院系： 專業(yè)年級：姓名： 學號：指導教師： 2015年11月17日（參考類）摘要-呋喃基丙烯酸是重要的有機合成中間體,可用來制取庚酮二酸、庚二酸、乙烯呋喃及其酯類,在醫(yī)藥工業(yè)上用于合成治血吸蟲病藥呋喃胺,它的衍生物主要是酯類,而且是重要香料,廣泛用于食品、化妝品香精中。-呋喃基丙烯酸是白色粉末或針狀結晶。熔點141，沸點286，117(1.06kPa)。溶于乙醇，乙醚，苯和乙酸。1g該品可溶于15的500ml水，不溶于二硫化碳。112時可在高真空中升華，能隨蒸氣揮發(fā)。現(xiàn)有其他合成方法：1.活性氫化合物與醛或酮之間的縮合反應（1）乙醛縮合法1 :由糠醛與乙醛在堿存在下縮合制得呋喃丙烯醛,后者在CuO - Ag2O 催化下經氧化、酸析而得呋喃丙烯酸:該工藝存在的缺點是乙醛沸點低,縮合反應損耗大、產率低(不超過70 %) ;第二步氧化反應條件不易控制,副產物多,產率亦低,兩步合起來產率不超過40 % ,因而在經濟上效益極差。（2）丙酮縮合法2 3 :在氫氧化鈉溶液中由糠醛與丙酮縮合得到亞糠基丙酮,后者再用漂白粉為氧化劑氧化得呋喃丙烯酸。該工藝副反應較多,產率也只有60 %左右。2. 與丙二酸的Knoevenagel反應：（1）以六氫吡啶為縮合劑，在吡啶介質中,通過糠醛與丙二酸的Knoevenagel 縮合反應合成-呋喃基丙烯酸，工藝具有操作簡單,反應時間短,后處理方便,反應產率高的優(yōu)點,是合成-呋喃基丙烯酸較為理想的方法。4將糠醛，丙二酸加入吡啶中，加熱回流2h，冷卻，加水，在攪拌下加入濃氨水直至酸幾乎全部溶解。將溶液過濾，濾餅用少量水洗滌，濾液和洗液合并，經鹽酸酸化后，再于沸水浴上加熱1.5-2h。將析出的沉淀濾出，用水洗滌，干燥而得成品，收率90-92%。(2)以中性氧化鋁作為固相載體，無溶劑，反應條件為800W微波輻射，6min，heated。收率：88%。5(3) 以碳酸銫礬負載催化劑，催化劑可回收，反應條件微波輻射（450W），使用密封管。C:Cs2CO3,S:H2O, 5 min,100。收率90%。64.呋喃丙烯醛氧化7反應條件1.1 R:DBU,R:O2,C:475578-19-9,S:H2O,S:MeCN, 16 h, rt 1.2R:HCl,S:H2O, rt收率87%5. 羧酸酯或硫代酯水解或氫解8一步反應，固體負載型催化劑，以Pd,PhSih3為催化劑，H2O，THF為溶劑，回流兩小時。收率61%， 合成用途:氮親核試劑酰化為羧酸，胺和膦的烷基化/硅烷化9Stages:1.1R:SOCl2, 1 h, rt; 2 h, rt 80C1.2 R:C5H5N,S:CH2Cl2, 30 min, 0C; 2 h, rt 1.3R:NaH,S:THF, 20 min, 0C; 20 min, rt1.4rt1.5 R:NH4Cl,S:H2O, rt關鍵詞-呋喃基丙烯酸，糠醛，Perkin反應Abstract -Furanacrylic Acid is an important organic synthetic intermediates and it can be used for synthesizing 2-furanacrylic acid, Pimelic acid , vinyl furan and its esters, in the pharmaceutical industry for synthetic the treatment of schistosomiasis medicine- furan amine, its mainly derivatives is esters. And it is one of the most important spices, widely used in food, cosmetics, fragrance.-Furanacrylic Acid is a white powder or needle like crystal. Keywords -Furanacrylic Acid Furfural Perkin Reaction引言 本實驗為-呋喃甲醛和醋酸酐在無水醋酸鉀的催化下作用共熱發(fā)生Perkin反應，得到產物3-呋喃基丙烯酸。實驗部分1、實驗原理Perkin反應，又稱普爾金反應，是由William Henry Perkin發(fā)展的。不含有-H的芳香醛（如苯甲醛）在催化劑（催化劑通常是相應酸酐的羧酸鹽，鈉或鉀鹽，有時也可以用碳酸鉀或叔胺代替）的催化下，與含有-H的酸酐（如乙酸酐、丙酸酐等）所發(fā)生的縮合反應，并生成, -不飽和羧酸鹽，后者經酸性水解即可得到, -不飽和羧酸。需要說明的是本反應要求無水，所有溶劑均經過處理。通過Perkin反應還能制取核反應的燃料，這是在核技術方面的重大突破。2、主要儀器及試劑主要實驗儀器：原底燒瓶，空氣冷凝管，電熱套，酸堿滴定管，布氏漏斗和吸濾瓶，砂芯漏斗，鐵架臺，燒杯（400mL、150mL、250mL），錐形瓶（250mL）兩個，量筒25mL，玻璃棒，濾紙 主要實驗試劑：呋喃甲醛，乙酸酐，無水碳酸鉀，鄰苯二甲酸氫鉀，氫氧化鈉，酚酞，95%乙醇，鹽酸3、實驗步驟3.1 3-呋喃基丙烯酸的制備在100mL圓底燒瓶中，依次加入5.0mL呋喃甲醛、14mL乙酸酐和6.0g無水碳酸鉀及沸石，用電熱套加熱緩慢升溫至回流1.5小時。在攪拌下趁熱將反應物倒入盛有100mL蒸餾水的燒杯中（留部分蒸餾水用于沖洗原底燒瓶），用固體碳酸鈉中和3-呋喃基丙烯酸至弱堿性（pH=89），產品變?yōu)殁c鹽溶于水，加入活性炭（約兩藥匙）后煮沸5-10分鐘，趁熱過濾，濾液在冰水浴中邊攪拌邊滴加鹽酸至無產品析出（pH約為1），使3-呋喃基丙烯酸析出，用砂芯漏斗抽濾，并用少量蒸餾水洗滌晶體2次。粗產品用適量1:3乙醇水溶液重結晶，抽濾、洗滌、盡量抽干，將產品移到貼有標簽的表面皿上，于100烘箱中烘干30分鐘后稱重，并將產品的重量及外觀統(tǒng)計。將產品用研缽研細，裝入稱量瓶中供純度測定用。3.2產品含量測定 用減量法準確稱取0.4-0.6g鄰苯二甲酸氫鉀基準物質兩份分別于兩個250mL錐形瓶中，加入40-50mL水使之溶解（必要時可加熱），加入2-3滴酚酞指示劑，用NaOH溶液滴定至微紅色，保持半分鐘不褪色，即為終點。計算每次標定的NaOH溶液的濃度，并計算相對誤差。用減量法準確稱取產品0.27-0.35g兩份分別于兩個250mL錐形瓶中，用20-30mL1:1乙醇水溶液溶解，加入2-3滴酚酞指示劑，用NaOH溶液滴定至微紅色，保持半分鐘不褪色，即為終點。平行測定兩次，計算每次測得樣品中3-呋喃基丙烯酸的百分含量，并計算相對誤差。結果討論1、NaOH溶液濃度的測定數(shù)據實驗序號 12鄰苯二甲酸氫鉀質量（g）0.40830.4335堿滴定管滴定初始刻度（mL）9.042.2堿滴定管滴定終了刻度（mL）28.421.6NaOH溶液的體積（mL） 19.420.6NaOH溶液濃度（molL-1） 0.10310.1030NaOH溶液濃度平均值（molL-1）0.1030絕對標準偏差0.0001相對標準偏差（%）0.092、3-呋喃基丙烯酸含量的測定數(shù)據實驗序號 12樣品質量（g） 0.27900.3207堿滴定管滴定初始刻度（mL） 4.023.2堿滴定管滴定終了刻度（mL） 23.245.2NaOH溶液的體積（mL）19.222.0樣品質量（g）0.27290.3127樣品百分含量（%） 97.8%97.5%樣品百分含量平均值（%） 97.7%絕對標準偏差0.0022相對標準偏差（%）0.23所得產品理論產量：n=m/M=1160（g/L）*0.005L/96.8（g/mol）=0.06molm=n*M=0.06mol*138.2g/mol=8.29g實際產量：4.96g產率：4.96g/8.29g*100%=59.8%反應現(xiàn)象：反應剛開始時有大量氣泡，后逐漸消失，并開始回流?；亓魍戤吅?，上層有咖啡色膨松固體，溶液為橙黃色，活性炭脫色后轉為淡黃色。產物為淡黃色針狀結晶。實驗討論及注意事項：文獻值：呋喃甲醛，相對分子質量96.08，淺黃色液體，密度1160kg/m3 ，熔點-38.7、沸點161.7，難溶于水，易溶于乙醇。1、反應回流開始時應控制加熱速度，由于逸出二氧化碳，最初有泡沫出現(xiàn)。由于實驗所用反應試劑沸點均較高，故使用空氣冷凝管即可，若使用回流冷凝管效果更好。2、在減壓過濾較強酸性溶液時，為防止濾紙受吸而破裂，最好使用兩層濾紙。3、 純糠醛是有杏仁味的無色的油狀液體，暴露于空氣中會快速變成黃色，故需用活性炭脫色，且產物仍為淡黃色。實驗反思：在本次實驗中，了解了Perkin反應制備, -不飽和芳香酸的合成原理，復習了酸堿中和滴定法測定物質含量的方法。整體實驗操作較簡單，但是由于抽濾操作時產物中仍殘留有少量的活性炭，影響了產物的外觀。滴定操作終點判斷的誤差對NaOH濃度的相對極差也有一定影響，從而影響產物純度的測定。在以后的實驗中應該多注意操作規(guī)范性，及理論知識在實驗中的實際應用。參考文獻1章思規(guī). 實用精細化學品手冊M . 北京: 化學工業(yè)出版社, 1996. 1400.2 劉秀娟. 糠醛的堿性縮合反應及其在香料合成中的應用J . 江西教育學院學報,2000 ,21 (6) :36 - 39.3 Diaz de Los Rios Manuel ,Gonzalez Jesus. 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