《安息香的合成實(shí)驗(yàn)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(xué)化學(xué)工程學(xué)院;</auth-address><titles><title>苯偶姻的綠色工業(yè)化合成技術(shù)研究</title><secondary-title>現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技</secondary-title></titles><periodical><full-title>現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技</full-title></periodical><pages>152+155</pages><number>10</number><keywords><keyword>苯偶姻</keyword><keyword>農(nóng)藥中間體</keyword><keyword>復(fù)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(nèi)酰脲的合成。安息香還可以進(jìn)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(jī)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(xué)(山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)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(xué)院學(xué)報(bào)</secondary-title></titles><periodical><full-title>泰山醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)</full-title></periodical><pages>353-356</pages><volume>41</volume><number>05</number><keywords><keyword>相轉(zhuǎn)移催化劑</keyword><keyword>維生素B_1</keyword><keyword>回流時(shí)間</keyword><keyword>反應(yīng)溫度</keyword><keyword>正交試驗(yàn)</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(jīng)典的安息香合成以氰化鈉或氰化鉀為催化劑,雖然產(chǎn)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(xué)院化學(xué)學(xué)院;</auth-address><titles><title>安息香縮合實(shí)驗(yàn)中的催化劑</title><secondary-title>內(nèi)蒙古石油化工</secondary-title></titles><periodical><full-title>內(nèi)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(shí)驗(yàn)</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(chǎn)物毒性也很大，易造成環(huán)境污染,損害人體健康A(chǔ)DDINEN.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(xué)院藥學(xué)系,安徽中醫(yī)學(xué)院藥學(xué)系,安徽中醫(yī)學(xué)院藥學(xué)系,安徽中醫(yī)學(xué)院藥學(xué)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(yīng)的改進(jìn)</title><secondary-title>安徽中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)</secondary-title></titles><periodical><full-title>安徽中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)</full-title></periodical><pages>46-47</pages><number>06</number><keywords><keyword>安息香縮合</keyword><keyword>正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)</keyword><keyword>反應(yīng)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(shí)驗(yàn)使用廉價(jià)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(xué)的理念A(yù)DDINEN.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(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心;</auth-address><titles><title>基于綠色化學(xué)理念的苯甲醛與安息香的相互轉(zhuǎn)化</title><secondary-title>大學(xué)化學(xué)</secondary-title></titles><periodical><full-title>大學(xué)化學(xué)</full-title></periodical><pages>19-26</pages><volume>35</volume><number>04</number><keywords><keyword>綠色化學(xué)</keyword><keyword>安息香</keyword><keyword>苯甲醛</keyword><keyword>氧化-還原反應(yīng)</keyword><keyword>相互轉(zhuǎn)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(yīng)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(fù)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(yīng)過程中是不斷循環(huán)利用的ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>何強(qiáng)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(qiáng)芳</author><author>伍光仲</author><author>朱潔民</author></authors></contributors><auth-address>廣東教育學(xué)院化學(xué)系;</auth-address><titles><title>安息香縮合反應(yīng)的影響因素</title><secondary-title>大學(xué)化學(xué)</secondary-title></titles><periodical><full-title>大學(xué)化學(xué)</full-title></periodical><pages>58-61</pages><volume>25</volume><number>03</number><keywords><keyword>安息香縮合反應(yīng)</keyword><keyword>反應(yīng)溫度</keyword><keyword>反應(yīng)時(shí)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(qiáng)芳,2010#61"8]。近年來，有關(guān)安息香縮合反應(yīng)及其應(yīng)用研究的新技術(shù)、新方法、新催化劑等報(bào)道較多，這些研究對提高安息香縮合產(chǎn)率、擴(kuò)大其應(yīng)用范圍具有重要的理論和實(shí)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(qiáng)</author></authors></contributors><auth-address>九江學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院;江西省鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)研究中心;</auth-address><titles><title>安息香縮合與應(yīng)用研究進(jìn)展</title><secondary-title>安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)</secondary-title></titles><periodical><full-title>安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)</full-title></periodical><pages>14549-14551</pages><volume>37</volume><number>30</number><keywords><keyword>安息香</keyword><keyword>縮合反應(yīng)</keyword><keyword>應(yīng)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(yīng)溫度、催化劑的用量、10%氫氧化鈉溶液的用量等實(shí)驗(yàn)條件的探究,來對其產(chǎn)率進(jìn)行測定。最后通過數(shù)據(jù)分析，確定實(shí)驗(yàn)室制備安息香并且得到較高產(chǎn)率的反應(yīng)條件。實(shí)驗(yàn)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(diào)溫電熱套、WRS-1B數(shù)字熔點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(yīng)瓶中，然后加入10mL新蒸的苯甲醛，充分搖勻，調(diào)節(jié)反應(yīng)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?zé)?.5h(反應(yīng)后期可將水浴溫度升高到80~90℃),其間注意搖動(dòng)反應(yīng)瓶，并保持反應(yīng)液的pH為9~10（必要時(shí)可滴加10%的氫氧化鈉溶液），等反應(yīng)混合物冷至室溫后將燒瓶置于冰水中使結(jié)晶析出完全。抽濾，并用2x20mL冷水洗滌結(jié)晶，干燥，稱量，得粗產(chǎn)品。計(jì)算產(chǎn)率。結(jié)果與討論3.1單因素實(shí)驗(yàn)探究安息香縮合反應(yīng)的最佳條件3.1.1維生素B1的用量對安息香縮合反應(yīng)的影響[10]為了考察維生素B1的用量對安息香縮合反應(yīng)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(shí)固定10%氫氧化鈉溶液用量5mL、新蒸苯甲醛用量10mL，在70℃反應(yīng)90min。反應(yīng)結(jié)果如表1所示。表1維生素B1的用量對安息香縮合反應(yīng)的影響Table1EffectsofVitaminB1B1Dosageonzoincondensation維生素B1的用量/g粗產(chǎn)品的顏色產(chǎn)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(xué)反應(yīng)的活化能，從而加快反應(yīng)速度。由表1可以看出，催化劑的用量在1.65~1.75g的范圍內(nèi)產(chǎn)率有明顯的提高，但是繼續(xù)增加催化劑的用量，產(chǎn)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(chǎn)品的顏色也在逐漸加深，雜質(zhì)增多[11]。因此，催化劑的用量為1.75g比較合適。3.1.2反應(yīng)溫度對安息香縮合反應(yīng)的影響為了考察反應(yīng)溫度對安息香縮合反應(yīng)的影響，其它條件不變的情況下，根據(jù)表1，維生素的用量為1.75g，同時(shí)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(yīng)90min。反應(yīng)結(jié)果如表2所示。表2反應(yīng)溫度對安息香縮合反應(yīng)的影響Table2Effectsofreactiontemperatureonbenzoincondensation反應(yīng)溫度/℃產(chǎn)量/g收率/%604.139.4704.745.28000由表2可以看出，反應(yīng)溫度的控制對該實(shí)驗(yàn)的重要性。隨著溫度的升高，產(chǎn)率也在不斷的提高。但是，當(dāng)反應(yīng)溫度升高到80℃時(shí)，產(chǎn)率為0。這是因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)所用的催化劑是維生素B1，它是一種生物輔酶，反應(yīng)加熱時(shí)，水浴溫度不應(yīng)過高，否則使噻唑環(huán)開環(huán)，維生素B1失效[12]。其次，該實(shí)驗(yàn)是使用DZTW型電子調(diào)溫電熱套進(jìn)行水浴加熱，實(shí)驗(yàn)時(shí)，很難將反應(yīng)溫度控制在80℃，因此反應(yīng)溫度有時(shí)甚至?xí)?，從而?dǎo)致沒有產(chǎn)品生成。故反應(yīng)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(yīng)的影響考察10%氫氧化鈉的用量對安息香縮合反應(yīng)的影響，其它條件不變的情況下，根據(jù)表1，維生素的用量為1.75g，同時(shí)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(jù)表2，在70℃反應(yīng)90min為了。反應(yīng)結(jié)果如表3所示。表310%氫氧化鈉的用量對安息香縮合反應(yīng)的影響Table3Effectof10%sodiumhydroxideonbenzoincondensationreaction10%氫氧化鈉溶液的用量/mL產(chǎn)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(chǎn)率也在提升。但是，當(dāng)氫氧化鈉的用量為6mL時(shí)，產(chǎn)率為0。這是因?yàn)闅溲趸c的用量過多時(shí)，堿性加強(qiáng)，噻唑環(huán)容易受到破壞[13]而開環(huán)，維生素B1失效，因此導(dǎo)致沒有產(chǎn)物生產(chǎn)。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(fù)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(shí)，注意緩慢滴加并用精密pH試紙，調(diào)節(jié)反應(yīng)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(jù)上述實(shí)驗(yàn)方法，在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)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(yīng)90min。可得安息香5.2g，收率為50%。3.3安息香的結(jié)構(gòu)分析3.3.1安息香的熔點(diǎn)測定所得的安息香粗產(chǎn)品用95%乙醇溶液進(jìn)行重結(jié)晶，得到白色針狀結(jié)晶。將純化后的安息香干燥、研細(xì)后，用WRS-1B數(shù)字熔點(diǎn)測定儀測定其熔點(diǎn)，測量3次得平均值為134.50℃，與安息香的熔點(diǎn)文獻(xiàn)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(xì)，使之混合均勻。取出混合物均勻鋪灑在干凈的壓模內(nèi)，于壓片機(jī)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(jìn)行波數(shù)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(dòng)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(dòng)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(dòng)吸收峰；1678.85cm-1處出現(xiàn)了C=O的伸縮振動(dòng)吸收峰，向低波數(shù)方向移動(dòng)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(gè)吸收峰為芳環(huán)骨架振動(dòng)，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(dòng)峰；755.16cm-1、704.83cm-1處出現(xiàn)了單取代苯的伸縮振動(dòng)吸收峰。結(jié)合熔點(diǎn)測定的結(jié)果，可確定實(shí)驗(yàn)所得的化合物就是安息香。結(jié)論實(shí)驗(yàn)采用維生素B1作為催化劑，其操作安全、廉價(jià)易得、效果良好。但是，維生素B1的質(zhì)量對本實(shí)驗(yàn)的影響很大，應(yīng)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(yīng)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(shí)驗(yàn)失敗。用苯甲醛為原料，維生素B1為催化劑對實(shí)驗(yàn)條件的要求較高，苯甲醛在強(qiáng)堿性條件下通過Cannizzaro副反應(yīng)可生成苯甲酸和苯甲醇[16]，致使產(chǎn)率降低，若反應(yīng)溫度過高，堿性過強(qiáng)，反應(yīng)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(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗。因此，該實(shí)驗(yàn)的重現(xiàn)性較差[18]，這是因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)初期失敗過許多次。同時(shí)，產(chǎn)率相對較低。通過單因素實(shí)驗(yàn)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(dá)到50%。參考文獻(xiàn)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