輔酶催化法合成安息香溶液pH值對(duì)合成安息香產(chǎn)率的影響

1、輔酶催化法合成安息香-溶液pH值對(duì)合成安息香產(chǎn)率的影響實(shí)驗(yàn)人員學(xué)號(hào)：姓名 ：笑天專業(yè)班級(jí)：高分子 10-1班指導(dǎo)老師姓名：黑曉明目錄摘要3關(guān)鍵詞3第一章 前言31.1安息香的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)31.2安息香的用途31.3安息香的合成方法3第二章 實(shí)驗(yàn)部分42.1實(shí)驗(yàn)儀器與藥品42.2實(shí)驗(yàn)裝置42.3實(shí)驗(yàn)步驟52.4實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)6第三章 數(shù)據(jù)處理73.1理論產(chǎn)率73.2 pH對(duì)產(chǎn)率的影響73.3安息香的熔點(diǎn)測(cè)定83.4晶體的I-R圖9第四章 結(jié)果與討論94.1pH對(duì)產(chǎn)率的影響94.2熔點(diǎn)分析104.3晶體的I-R圖分析11參考文獻(xiàn)12摘要以苯甲醛為原料，輔酶 VB1 為催化劑，利用縮和反應(yīng)制備安息香，實(shí)

2、驗(yàn)采用單因素法，尋找不同催化劑用量對(duì)安息香合成的產(chǎn)率的影響，得出了最佳反應(yīng)條件： 堿性環(huán)境 pH =910 ，苯甲醛用量為15ml， VB1的用量為1.8g，反應(yīng)時(shí)間為75min，反應(yīng)溫度為6075。在此反應(yīng)條件下，反應(yīng)產(chǎn)率可達(dá)到 22%24%，測(cè)得熔點(diǎn)在133136之間，符合安息香的熔點(diǎn)范圍，而且的得到I-R圖和安息香的標(biāo)準(zhǔn)I-R圖基本上相近。關(guān)鍵詞：苯甲醛,安息香縮合反應(yīng),安息香,催化劑VB1,堿性條件。第一章 前言11安息香的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)結(jié)構(gòu)：C6H5-CO-CHOH-C6H5性質(zhì)：安息香（英文：Benzoin）又稱苯偶姻、二苯乙醇酮、2-羥基-2-苯基苯乙酮或2-羥基-1,2-二苯基乙酮

3、，是一種無(wú)色或白色晶體。12安息香的用途安息香可用于配制止咳藥和感冒藥還可制成局部用藥。等級(jí)較好的安息香提取后用于生產(chǎn)香皂、香波、護(hù)膚霜、浴油、氣溶膠、爽身粉、液體皂、空氣清新劑、織物柔順劑、洗衣粉和洗滌劑等日用化學(xué)品。安息香配劑用作吸人劑, 可減輕粘膜炎、支氣管炎等上呼吸道病癥。安息香還是一種主要的食用香精。安息香是一種重要的化工原料，廣泛用作感光性樹(shù)脂的光敏劑、染料中間體和粉末涂料的防縮孔劑,也是一種重要的藥物合成中間體,如抗癲癇藥物二苯基乙內(nèi)酰脲的合成以及二苯基乙二酮、二苯基乙二酮肟、乙酸安息香類化合物的。1.3安息香的合成方法安息香縮合是人們用氰化鈉催化生成安息香，芳香醛在氰化鈉（鉀）

4、催化下，分子間發(fā)生縮合生成二苯羥乙酮或稱安息香的反應(yīng)，稱為安息香縮合。這是一個(gè)碳負(fù)離子對(duì)羰基的親核加成反應(yīng)。其它取代芳醛如甲基苯甲醛、對(duì)甲氧基苯甲醛和呋喃甲醛等也可發(fā)生類似的縮合，生成相應(yīng)的對(duì)稱性二芳基羥乙酮。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是效果好，不過(guò)氰化鈉有毒和反應(yīng)產(chǎn)率低。20世紀(jì)70年代后，開(kāi)始采用具有生物活性的輔酶維生素B1 代替氰化物作催化劑進(jìn)行縮合反應(yīng)。以維生素B1作催化劑具有操作簡(jiǎn)單，節(jié)省原料，耗時(shí)短，污染輕等特點(diǎn)。但是反應(yīng)需要在冰水浴中操作，而且反應(yīng)收率往往比較低。本實(shí)驗(yàn)以苯甲醛為原料，VB1為催化劑，利用縮合反應(yīng)合成安息香。采用單因素實(shí)驗(yàn)法，尋找體系在不同pH時(shí)對(duì)產(chǎn)率的影響。第二章 實(shí)驗(yàn)部分

5、2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品1）儀器：100ml圓底燒瓶（2個(gè)），天平（稱量紙），量筒,玻璃棒，燒杯（300ml兩個(gè)、50ml一個(gè)），電熱套，溫度計(jì)，冷凝管(乳膠管)，抽濾瓶，布氏漏斗，滴管，熱過(guò)濾漏斗，pH試紙，濾紙，毛細(xì)管若干，長(zhǎng)玻璃管一個(gè)，橡皮圈一個(gè)，酒精燈，提勒熔點(diǎn)測(cè)定管，鐵夾、架圈一套，。2）裝置：加熱回流裝置，抽濾裝置，熱過(guò)濾裝置，熔點(diǎn)測(cè)定裝置，紅外測(cè)定裝置3）藥品：VB1，固體氫氧化鈉，95%乙醇，苯甲醛，沸石，活性炭，冰塊。2.2實(shí)驗(yàn)裝置1，加熱回流裝置 2.熱過(guò)濾裝置3抽濾裝置4熔點(diǎn)測(cè)定2.2實(shí)驗(yàn)裝置1.NaOH溶液的配制用天平稱取氫氧化鈉固體7.5g，然后向燒杯中加入50ml水溶

6、解，攪拌，搖勻待用。2配制反應(yīng)液：在室溫下，在100ml圓底燒瓶中，加入1.8gVB1，6ml水，15ml工業(yè)乙醇和15ml苯甲醛。3調(diào)節(jié)pH：用上面配置的氫氧化鈉溶液，慢慢滴加到混合溶液，并充分搖勻混合液，將pH調(diào)到8，并三分鐘內(nèi)不變褪色為止。4.加熱回流按照由下往上，自左向右的順序?qū)⒒亓餮b置安裝好，打開(kāi)水龍頭，讓冷凝水由球形冷凝管的下部流入，上部流出。啟動(dòng)電熱套，用水浴加熱，并且保持溫度在6075之間，加熱75min。反應(yīng)混合物呈桔黃（紅）色均相溶液。5.冰浴回流完畢，取出蒸餾瓶，將蒸餾燒瓶置于空氣中冷卻片刻，再將蒸餾瓶放在裝有冰塊的燒杯中冷卻，直到有晶體全部析出。6.抽濾將布氏漏斗洗凈，

7、并放入兩張小的圓形濾紙，啟動(dòng)水泵，向?yàn)V紙上滴加幾滴水，然后將冰浴得到的物質(zhì)倒入漏斗中進(jìn)行抽濾，并用冷水分兩次洗滌結(jié)晶，等到?jīng)]有濾液滴出時(shí)停止抽濾。注意，一定要先拿來(lái)開(kāi)布氏漏斗才能關(guān)閉水泵。7.粗稱用托盤(pán)天平稱量抽慮所得的粗產(chǎn)品，并記錄數(shù)據(jù)。8.重結(jié)晶將抽慮所得的粗產(chǎn)品放入圓底燒瓶中，加入適量95%乙醇（1克粗產(chǎn)品對(duì)應(yīng)6ml乙醇），將液體加熱沸騰至溶解，如產(chǎn)物為黃色，可稍微冷卻加入活性炭脫色，加熱約5分鐘，同時(shí)加熱準(zhǔn)備好的熱過(guò)濾漏斗趁熱過(guò)濾。過(guò)濾過(guò)程中繼續(xù)加熱圓底燒瓶以免晶體析出造成浪費(fèi)。 熱過(guò)濾裝置如圖所示：9.結(jié)晶抽濾將過(guò)濾得到的濾液冷卻結(jié)晶，按步驟6抽濾，得到純產(chǎn)品。10.稱量稱量所得產(chǎn)品

8、的質(zhì)量,并記錄。11.測(cè)熔點(diǎn)將準(zhǔn)備好的毛細(xì)管一端放在酒精燈?；鹧孢吘?慢慢旋轉(zhuǎn)加熱,毛細(xì)管因玻璃熔融而封口。注意，轉(zhuǎn)速要均勻，使封口嚴(yán)密且厚薄均勻，要避免毛細(xì)管燒彎或溶化為小球。填裝樣品時(shí)，一定要把樣品填裝均勻，密實(shí)，使樣品的填裝高度為23mm。安裝裝置時(shí)，倒入的導(dǎo)熱油液面位于提勒管叉口處，溫度計(jì)的水銀球位于提勒管上下叉管中間，而試樣位于水銀球的中部，且橡皮圈要在導(dǎo)熱液以上。安裝完成后，開(kāi)始加熱，記下藥品開(kāi)始坍塌時(shí)和完全熔化時(shí)的溫度即可。再重復(fù)兩次, 且相隔溫度不應(yīng)超過(guò)1。12.重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，不過(guò)要將步驟三中的pH調(diào)至9、10、11。再做三次實(shí)驗(yàn)。13測(cè)量該晶體的I-R圖。2.4實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)（

9、1）VB1酸性條件下穩(wěn)定，易吸水，在水溶液中已被氧化失效，且在滴加氫氧化鈉時(shí)，要冷卻的氫氧化鈉，以防止VB1開(kāi)環(huán)失效（2）調(diào)節(jié)pH時(shí)，溶液一定要搖勻，并且三分鐘內(nèi)不退色 。(3)在加熱回流過(guò)程中，溫度不能超過(guò)75，溫度過(guò)高會(huì)使維生素分解，影響產(chǎn)率，所以在回流過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制溫度。（4）加入活性炭之前，一定要冷卻，以防引起暴沸。（5）熱過(guò)濾一定要迅速，防止冷卻，熱過(guò)濾時(shí)一定要將酒精燈移走防止失火。(6)在不到保溫時(shí)間就有產(chǎn)物析出，屬正?，F(xiàn)象。（7）測(cè)準(zhǔn)熔點(diǎn)必須注意的問(wèn)題：1、儀器因素：溫度計(jì)要校正；熔點(diǎn)管要干凈，管壁要薄。2、操作因素：樣品必須干燥并研磨細(xì)、裝填緊密；嚴(yán)格控制升溫速度觀察準(zhǔn)確。第

10、三章 數(shù)據(jù)處理3.1 理論產(chǎn)量計(jì)算安息香的理論產(chǎn)量：由反應(yīng)式可得：安息香理論產(chǎn)量15ml×1.0415g/ml÷106.12÷2×212.25 = 15.62g3.2pH對(duì)產(chǎn)率的影響理論值（g）PH值溶液現(xiàn)象粗產(chǎn)品重量（g）精產(chǎn)品重量（g）產(chǎn)率（%）15.628上層淺黃綠色下層黃色11.59.609不分層橘黃色8.52.717.2910上層淺黃色下層橙紅色5212.8011上層橙黃色下層金黃色0003.3 安息香的熔點(diǎn)測(cè)定熔點(diǎn)pH值你，。？g塌落/初熔/全熔/熔程8132134134.8133-135.1132134.5135.5133134135均值1

11、32.33134.17135.19132133.5134.3132135131135136132134135均值131.17134.17135.110均值135135.5136.5133135.1132134.1135132133133.8133134.2135.1113.4測(cè)量得到的該晶體的I-R圖第四章 結(jié)果與討論4.1pH對(duì)產(chǎn)率影響1.整體概述：通過(guò)所得的柱形圖顯示，pH在89間時(shí)安息香的產(chǎn)率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在910間安息香的產(chǎn)率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。當(dāng)溶液的pH在9 時(shí)，產(chǎn)量最大。當(dāng)調(diào)節(jié)溶液的pH達(dá)到10時(shí)，產(chǎn)量減少并且當(dāng)調(diào)節(jié)溶液的pH到11時(shí)，沒(méi)有得到安息香，產(chǎn)率為零。可以得出結(jié)論：溶液的pH

12、值對(duì)安息香產(chǎn)率有影響2.催化機(jī)理:絕大多數(shù)生化過(guò)程都是在特殊條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，酶的參與可以使反應(yīng)更巧妙、更有效及在更溫和的條件下進(jìn)行。維生素B1在生化過(guò)程中可對(duì)形成偶姻（如-羥基酮）反應(yīng)發(fā)揮輔酶作用。VB1分子最主要的部分是噻唑環(huán)，其C2上的質(zhì)子由于受氮和硫原子的影響，有明顯的酸性，在堿作用下，質(zhì)子容易解離下去，產(chǎn)生碳負(fù)離子反應(yīng)中心，形成苯偶姻。堿性在910間，VB1在1.8g時(shí)催化效率最高（堿性在910時(shí)，輔酶活性最好）。3.實(shí)驗(yàn)偏差分析在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，由于對(duì)操作過(guò)程不熟悉，造成了浪費(fèi)，而且抽濾也有些不完全，也出現(xiàn)了熱過(guò)濾時(shí)析出大量結(jié)晶的現(xiàn)象，導(dǎo)致以后的產(chǎn)量忽高忽低，并不能得到安息香的

13、產(chǎn)率隨pH的變化而呈現(xiàn)的較為準(zhǔn)確的變化趨勢(shì)。總之本次實(shí)驗(yàn)以15ml苯甲醛為基準(zhǔn)，在910的堿性環(huán)境下，當(dāng)VB1的用量為1.8g，反應(yīng)時(shí)間為75min，反應(yīng)溫度為6075時(shí)反應(yīng)產(chǎn)率達(dá)到最高。4.2 熔點(diǎn)分析：安息香的標(biāo)準(zhǔn)熔點(diǎn)是137，本實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的物質(zhì)的熔點(diǎn)在133135之間，兩者之間相差比較小，可以初步判斷此合成物質(zhì)為安息香。詳細(xì)來(lái)看，合成的安息香的熔程在133-135之間，符合安息香在濃度范圍內(nèi)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)熔點(diǎn)的偏差，因此，我們可以得出結(jié)論，合成的物質(zhì)即為安息香。有很多原因會(huì)導(dǎo)致合成的安息香的熔點(diǎn)偏小，如晶體干燥補(bǔ)充不充分，裝的固體多了，重結(jié)晶損耗太多，操作規(guī)范性與讀數(shù)誤差等都會(huì)造成熔點(diǎn)的偏差。4

14、.3晶體的I-R圖分析1.安息香的特征結(jié)構(gòu)：-OH，-CH，C=O，苯環(huán)，C-O2.圖形分析 由安息香的標(biāo)準(zhǔn)IR譜圖1和樣品IR譜圖6知，通過(guò)對(duì)比，可以看出這兩幅圖的非常相似，但也有不同之處，從樣品IR譜圖知，在3412.08和3375.43處有強(qiáng)吸收峰可知樣品中有-OH，在3059.10和2931.80處有吸收峰知樣品中有-CH，在樣品IR譜圖1678.07處有吸收知樣品中有C=O鍵，在1595.13和1448.54處有吸收說(shuō)明有苯環(huán)，在1263.37和1207.44處有吸收說(shuō)明有C-O鍵。通過(guò)以上分析，所測(cè)物質(zhì)的特征結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)的安息香的特征結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)范圍相當(dāng)接近，可以認(rèn)為晶體為安息香。但在

15、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能會(huì)有雜質(zhì)，有點(diǎn)誤差是難免的，所以得到最終結(jié)論：該晶體就是安息香。實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果總結(jié)以苯甲醛為原料，VB1為催化劑，利用縮合反應(yīng)合成安息香。采用單因素實(shí)驗(yàn)法，尋找體系在不同pH時(shí)對(duì)產(chǎn)率的影響。得出了最佳反應(yīng)條件： 堿性環(huán)境 pH =910 ，苯甲醛用量為15ml， VB1的用量為1.8g，反應(yīng)時(shí)間為75min，反應(yīng)溫度為6075。在此反應(yīng)條件下，反應(yīng)產(chǎn)率可達(dá)到 22%24%，測(cè)得熔點(diǎn)在133136之間，符合安息香的熔點(diǎn)范圍，而且的得到I-R圖和安息香的標(biāo)準(zhǔn)I-R圖基本上相近，很容易推出此晶體就是安息香的結(jié)論。用輔酶(維生素B1)作催化劑，價(jià)廉易得,操作安全,效果良好,但實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)率較低或有時(shí)得不到產(chǎn)品,影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,因此在實(shí)驗(yàn)中可以采用四丁基溴化銨作為相轉(zhuǎn)移催化劑,通過(guò)控制反應(yīng)體系的pH和反應(yīng)溫度,安息香產(chǎn)率可