《安息香的合成實驗探究》3800字

前言安息香又稱苯偶姻、二苯乙醇酮、2-羥基-2-苯基苯乙酮，是一種白色針狀晶體ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>馮騰</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>馮騰</author><author>汪鵬飛</author></authors></contributors><auth-address>合肥工業(yè)大學化學工程學院;</auth-address><titles><title>苯偶姻的綠色工業(yè)化合成技術研究</title><secondary-title>現(xiàn)代農業(yè)科技</secondary-title></titles><periodical><full-title>現(xiàn)代農業(yè)科技</full-title></periodical><pages>152+155</pages><number>10</number><keywords><keyword>苯偶姻</keyword><keyword>農藥中間體</keyword><keyword>復合催化劑</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"馮騰,2014#83"3]，一種重要的化工原料，廣泛用作感光性樹脂的光敏劑、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酰脲的合成。安息香還可以進一步氧化得到高分子固化光敏劑和藥物合成中廣泛使用的藥物中間體苯偶酰。苯偶酰在有機合成、生物醫(yī)藥方面有著重要作用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>董一鳳</author><author>彭穎穎</author><author>曲哲哲</author><author>陳麗</author><author>李福榮</author></authors></contributors><auth-address>山東第一醫(yī)科大學(山東省醫(yī)學科學院);</auth-address><titles><title>安息香的綠色合成及其工藝研究</title><secondary-title>泰山醫(yī)學院學報</secondary-title></titles><periodical><full-title>泰山醫(yī)學院學報</full-title></periodical><pages>353-356</pages><volume>41</volume><number>05</number><keywords><keyword>相轉移催化劑</keyword><keyword>維生素B_1</keyword><keyword>回流時間</keyword><keyword>反應溫度</keyword><keyword>正交試驗</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]。經典的安息香合成以氰化鈉或氰化鉀為催化劑,雖然產率較高，但氰化鈉為劇毒藥品，微量即可致死ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>高蘭萍</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>高蘭萍</author></authors></contributors><auth-address>包頭師范學院化學學院;</auth-address><titles><title>安息香縮合實驗中的催化劑</title><secondary-title>內蒙古石油化工</secondary-title></titles><periodical><full-title>內蒙古石油化工</full-title></periodical><pages>55-56</pages><volume>35</volume><number>10</number><keywords><keyword>安息香</keyword><keyword>實驗</keyword><keyword>催化劑</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"高蘭萍,2009#63"5],合成的產物毒性也很大，易造成環(huán)境污染,損害人體健康ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>張國升</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>張國升</author><author>程俊</author><author>孫玉亮</author><author>鐘永</author></authors></contributors><auth-address>安徽中醫(yī)學院藥學系,安徽中醫(yī)學院藥學系,安徽中醫(yī)學院藥學系,安徽中醫(yī)學院藥學系安徽合肥230038,安徽合肥230038,安徽合肥230038,安徽合肥230038</auth-address><titles><title>安息香縮合反應的改進</title><secondary-title>安徽中醫(yī)學院學報</secondary-title></titles><periodical><full-title>安徽中醫(yī)學院學報</full-title></periodical><pages>46-47</pages><number>06</number><keywords><keyword>安息香縮合</keyword><keyword>正交實驗設計</keyword><keyword>反應條件</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"張國升,2003#60"6]。因此本實驗使用廉價易得、操作安全、效果良好的維生素B1作為催化劑，符合綠色化學的理念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>王天澤</author><author>陳渡文</author><author>于景成</author><author>沙廣燕</author></authors></contributors><auth-address>大連理工大學基礎化學實驗中心;</auth-address><titles><title>基于綠色化學理念的苯甲醛與安息香的相互轉化</title><secondary-title>大學化學</secondary-title></titles><periodical><full-title>大學化學</full-title></periodical><pages>19-26</pages><volume>35</volume><number>04</number><keywords><keyword>綠色化學</keyword><keyword>安息香</keyword><keyword>苯甲醛</keyword><keyword>氧化-還原反應</keyword><keyword>相互轉化</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]。維生素B1又叫硫胺素，它是一種生物輔酶，它在生化過程中主要是對α-酮酸的脫羧和生成偶姻等三種酶促反應發(fā)揮輔酶的作用，維生素B1分子中右邊噻唑環(huán)上的氮原子和硫原子之間的氫有較大的酸性，在堿的作用下易被除去形成碳負離子，從而催化苯偶姻的形成，因此作為催化劑的維生素B1在反應過程中是不斷循環(huán)利用的ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>何強芳</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>何強芳</author><author>伍光仲</author><author>朱潔民</author></authors></contributors><auth-address>廣東教育學院化學系;</auth-address><titles><title>安息香縮合反應的影響因素</title><secondary-title>大學化學</secondary-title></titles><periodical><full-title>大學化學</full-title></periodical><pages>58-61</pages><volume>25</volume><number>03</number><keywords><keyword>安息香縮合反應</keyword><keyword>反應溫度</keyword><keyword>反應時間</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"何強芳,2010#61"8]。近年來，有關安息香縮合反應及其應用研究的新技術、新方法、新催化劑等報道較多，這些研究對提高安息香縮合產率、擴大其應用范圍具有重要的理論和實際意義ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>張康華</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>張康華</author><author>曹小華</author><author>陶春元</author><author>全民強</author></authors></contributors><auth-address>九江學院化學化工學院;江西省鄱陽湖生態(tài)經濟研究中心;</auth-address><titles><title>安息香縮合與應用研究進展</title><secondary-title>安徽農業(yè)科學</secondary-title></titles><periodical><full-title>安徽農業(yè)科學</full-title></periodical><pages>14549-14551</pages><volume>37</volume><number>30</number><keywords><keyword>安息香</keyword><keyword>縮合反應</keyword><keyword>應用</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"張康華,2009#64"9]。本選題通過對反應溫度、催化劑的用量、10%氫氧化鈉溶液的用量等實驗條件的探究,來對其產率進行測定。最后通過數據分析，確定實驗室制備安息香并且得到較高產率的反應條件。實驗2.1試劑與儀器主要試劑：維生素B1（生化試劑）、95%乙醇、10%氫氧化鈉溶液、苯甲醛（使用前新蒸餾）主要儀器：圓底燒瓶、回流冷凝管、布氏漏斗、抽濾瓶、DZTW型電子調溫電熱套、WRS-1B數字熔點測定儀、賽默飛iS50傅立葉紅外光譜儀、SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵2.2實驗方法在50mL圓底燒瓶中，分別加入一定量的維生素B1、3.5mL蒸餾水和15mL95%乙醇，搖勻溶解后將燒瓶置于冰水浴中冷卻，同時分別取一定量的10%氫氧化鈉溶液于一只試管中，也置于冰水中冷卻。在冰水浴中冷卻下，將冷透的10%氫氧化鈉溶液逐滴加入反應瓶中，然后加入10mL新蒸的苯甲醛，充分搖勻，調節(jié)反應液的pH為9~10.去掉冰水浴，加入幾粒沸石，裝上回流冷凝管，將混合物置于一定溫度的水浴中溫熱1.5h(反應后期可將水浴溫度升高到80~90℃),其間注意搖動反應瓶，并保持反應液的pH為9~10（必要時可滴加10%的氫氧化鈉溶液），等反應混合物冷至室溫后將燒瓶置于冰水中使結晶析出完全。抽濾，并用2x20mL冷水洗滌結晶，干燥，稱量，得粗產品。計算產率。結果與討論3.1單因素實驗探究安息香縮合反應的最佳條件3.1.1維生素B1的用量對安息香縮合反應的影響[10]為了考察維生素B1的用量對安息香縮合反應的影響，其它條件不變的情況下，分別加入1.65g、1.75g、1.85g維生素B1，同時固定10%氫氧化鈉溶液用量5mL、新蒸苯甲醛用量10mL，在70℃反應90min。反應結果如表1所示。表1維生素B1的用量對安息香縮合反應的影響Table1EffectsofVitaminB1B1Dosageonzoincondensation維生素B1的用量/g粗產品的顏色產量/g收率/%1.65微黃4.543.31.75微黃5.2501.85米黃4.947.1催化劑的作用是降低化學反應的活化能，從而加快反應速度。由表1可以看出，催化劑的用量在1.65~1.75g的范圍內產率有明顯的提高，但是繼續(xù)增加催化劑的用量，產率并沒有上升，而是開始逐漸下降。且隨著維生素B1用量的增加，粗產品的顏色也在逐漸加深，雜質增多[11]。因此，催化劑的用量為1.75g比較合適。3.1.2反應溫度對安息香縮合反應的影響為了考察反應溫度對安息香縮合反應的影響，其它條件不變的情況下，根據表1，維生素的用量為1.75g，同時固定10%氫氧化鈉溶液用量5mL、新蒸苯甲醛用量10mL，分別在60℃、70℃、80℃反應90min。反應結果如表2所示。表2反應溫度對安息香縮合反應的影響Table2Effectsofreactiontemperatureonbenzoincondensation反應溫度/℃產量/g收率/%604.139.4704.745.28000由表2可以看出，反應溫度的控制對該實驗的重要性。隨著溫度的升高，產率也在不斷的提高。但是，當反應溫度升高到80℃時，產率為0。這是因為該實驗所用的催化劑是維生素B1，它是一種生物輔酶，反應加熱時，水浴溫度不應過高，否則使噻唑環(huán)開環(huán)，維生素B1失效[12]。其次，該實驗是使用DZTW型電子調溫電熱套進行水浴加熱，實驗時，很難將反應溫度控制在80℃，因此反應溫度有時甚至會更高，從而導致沒有產品生成。故反應溫度為70℃較合適。3.1.310%氫氧化鈉的用量對安息香縮合反應的影響考察10%氫氧化鈉的用量對安息香縮合反應的影響，其它條件不變的情況下，根據表1，維生素的用量為1.75g，同時固定新蒸苯甲醛用量10mL，分別加入4mL、5mL、6mL10%氫氧化鈉溶液，根據表2，在70℃反應90min為了。反應結果如表3所示。表310%氫氧化鈉的用量對安息香縮合反應的影響Table3Effectof10%sodiumhydroxideonbenzoincondensationreaction10%氫氧化鈉溶液的用量/mL產量/g收率/%44.442.355.149600由表3可以看出，隨著10%氫氧化鈉溶液的用量的增加，產率也在提升。但是，當氫氧化鈉的用量為6mL時，產率為0。這是因為氫氧化鈉的用量過多時，堿性加強，噻唑環(huán)容易受到破壞[13]而開環(huán)，維生素B1失效，因此導致沒有產物生產。氫氧化鈉的用量過少也不行，不到一定的堿性維生素B1分子中氮原子和硫原子之間的氫解離少，形成碳負離子難度增大，抑制安息香的催化生成。所以，在滴加氫氧化鈉溶液時，注意緩慢滴加并用精密pH試紙，調節(jié)反應溶液pH=8~10。故10%氫氧化鈉的用量為5mL比較合適。3.2安息香的合成根據上述實驗方法，在單因素實驗的基礎上，固定維生素B1的用量為1.75g、10%氫氧化鈉的用量為5mL，在70℃水浴溫度下反應90min。可得安息香5.2g，收率為50%。3.3安息香的結構分析3.3.1安息香的熔點測定所得的安息香粗產品用95%乙醇溶液進行重結晶，得到白色針狀結晶。將純化后的安息香干燥、研細后，用WRS-1B數字熔點測定儀測定其熔點，測量3次得平均值為134.50℃，與安息香的熔點文獻值相符合3.3.2安息香的紅外光譜分析取1-2mg純化后的安息香，加入在紅外燈下烘干的100-200mg溴化鉀粉末，在瑪瑙研缽中充分磨細，使之混合均勻。取出混合物均勻鋪灑在干凈的壓模內，于壓片機上制成直徑透明薄片。將此片裝于固體樣品架上，樣品架插入紅外光譜儀的樣品池處，從4000-400cm-1進行波數掃描，得到紅外吸收光譜。圖1安息香紅外光譜分析圖Fig.1Theinfraredspectrumofbenzoin由圖1的紅外光譜圖可見，在3414.32cm-1處出現(xiàn)了-OH伸縮振動吸收峰；3083.61cm-1、3059.52cm-1、3028.19cm-1處出現(xiàn)了苯環(huán)上的Ar-H伸縮振動吸收峰；2933.01cm-1處出現(xiàn)了苯環(huán)的α位-CH的不對稱伸縮振動吸收峰；1678.85cm-1處出現(xiàn)了C=O的伸縮振動吸收峰，向低波數方向移動了30~40cm-1,說明C=O與苯環(huán)發(fā)生共軛現(xiàn)象；1595.23cm-1、1577.59cm-1、1490.65cm-1、1449.18cm-1處出現(xiàn)的四個吸收峰為芳環(huán)骨架振動，再次證明了有苯環(huán)存在；1092.66cm-1處出現(xiàn)的峰為仲醇的C-O伸縮振動峰；755.16cm-1、704.83cm-1處出現(xiàn)了單取代苯的伸縮振動吸收峰。結合熔點測定的結果，可確定實驗所得的化合物就是安息香。結論實驗采用維生素B1作為催化劑，其操作安全、廉價易得、效果良好。但是，維生素B1的質量對本實驗的影響很大，應使用新開瓶或原密封、保管良好的維生素B1。維生素B1溶液和10%氫氧化鈉溶液在反應前必需用冰水充分冷透[14]，否則，維生素B1的噻唑環(huán)在堿性條件下易開環(huán)失效[15]，使實驗失敗。用苯甲醛為原料，維生素B1為催化劑對實驗條件的要求較高，苯甲醛在強堿性條件下通過Cannizzaro副反應可生成苯甲酸和苯甲醇[16]，致使產率降低，若反應溫度過高，堿性過強，反應液混合前沒有充分冷卻[17]，滴加氫氧化鈉溶液的速度過快等都會導致實驗的失敗。因此，該實驗的重現(xiàn)性較差[18]，這是因為在實驗初期失敗過許多次。同時，產率相對較低。通過單因素實驗法，得出合成安息香的最佳條件，即在其它條件不變的情況下，固定維生素B1的用量為1.75g、10%氫氧化鈉溶液的用量為5mL，在70℃下水浴加熱90min，收率可達到50%。參考文獻ADDINEN.REFLIST[1] 成樂琴,陳雪婷,郭丹丹.碳酸鈉溶液中V_(B1)催化制備安息香[J].廣州化工,2016,44(21):89-90+3.[2] 成樂琴,張躍偉,王兆東.[BMim]Im催化的高效合成苯