安息香縮合及安息香的轉(zhuǎn)化

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上安息香縮合及安息香的轉(zhuǎn)化 摘 要：安息香縮合反應(yīng)芳香醛在乙醇-水溶液中發(fā)生雙分子縮合，生成1, 2-二苯基羥乙酮即安息香的反應(yīng)。其縮合產(chǎn)物主要有苯偶姻、糠偶姻、噻吩偶姻及其衍生物等,這些物質(zhì)在化學(xué)和醫(yī)藥工業(yè)等方面具有廣泛的應(yīng)用。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,但合成產(chǎn)物的毒性很大,易造成環(huán)境污染,損害人體健康。近年來,有關(guān)安息香縮合反應(yīng)及應(yīng)用研究的新技術(shù)、新方法、新催化劑有了較大進(jìn)步。本文主要涉及其輔酶合成及轉(zhuǎn)化。關(guān)鍵詞：安息香；縮合反應(yīng)； 二苯乙二酮；二苯乙醇酸 專心-專注-專業(yè)一 文獻(xiàn)綜述1.1 安息香及其縮合反應(yīng)簡介安息香（英文：Benz

2、oin）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，是一種無色或白色晶體。安息香是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合成1。芳香醛在乙醇-水溶液中發(fā)生雙分子縮合，生成1, 2-二苯基羥乙酮即安息香的反應(yīng)稱為安息香縮合反應(yīng)。安息香縮合反應(yīng)已有相當(dāng)長的歷史,其縮合產(chǎn)物主要有苯偶姻、糠偶姻、噻吩偶姻及其衍生物等,這些物質(zhì)在化學(xué)和醫(yī)藥工業(yè)等方面具有廣泛的應(yīng)用。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)

3、率較高,但合成產(chǎn)物的毒性很大,易造成環(huán)境污染,損害人體健康。近年來,有關(guān)安息香縮合反應(yīng)及應(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。21.2 安息香縮合催化劑應(yīng)用的研究芳醛縮合的一種產(chǎn)物, 但催化劑是芳醛縮合成安息香的必要條件。比較廣泛應(yīng)用的催化劑是氰化鈉或者維生素B1。1.2.1 維生素B1和氰化鈉兩種催化劑對安息香縮合實(shí)驗(yàn)的影響比較(1)催化原理的不同 維生素B1為催化劑的催化原理如下: 氰化鈉為催化劑的催化原理如下: (2)安全性的不同氰化鈉為劇毒藥品, 微量即可致死, 故使用時(shí)必須戴好口罩、手套, 投入氰化鈉前,

4、一定要用20%NaOH調(diào)至pH= 8, 否則可產(chǎn)生劇毒的氰化氫氣體。因此, 用氰化鈉為催化劑安全性很差, 而用維生素B1為催化劑安全性非常好。(3)價(jià)格和得到難易程度的不同氰化鈉為劇毒藥品, 價(jià)格較貴, 不經(jīng)濟(jì), 而且, 購買、運(yùn)輸和保管都非常不方便, 作為一般實(shí)驗(yàn)使用,很不合適。維生素B1為普通藥品, 價(jià)格低廉, 容易購買、運(yùn)輸和保管。作為一般實(shí)驗(yàn)使用, 非常合適。3實(shí)驗(yàn)室一般采用最簡單的維生素B1催化法。1.2.2安息香的輔酶合成芳香醛在NaCN（或KCN）作用下，分子間發(fā)生縮合生成安息香（二苯羥乙酮）的反應(yīng)稱為安息香縮合。因?yàn)镹aCN（或KCN）為劇毒藥品，使用不方便，改用維生素B1代替

5、氰化物催化安息香縮合反應(yīng)，反應(yīng)條件溫和、無毒且產(chǎn)率高。反應(yīng)式如下：維生素B1又稱硫胺素或噻胺，是一種輔酶，作為生物化學(xué)反應(yīng)的催化劑，在生命過程中起著重要作用。其結(jié)構(gòu)如下：絕大多數(shù)生化過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在生化過程中可對形成偶姻（如-羥基酮）反應(yīng)發(fā)揮輔酶作用。從化學(xué)角度看，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。反應(yīng)機(jī)理如下：第一步：在堿作用下，產(chǎn)生的碳負(fù)離子和鄰位帶正電荷的氮原子形成穩(wěn)定的兩性離子內(nèi)鎓鹽或稱

6、葉立得（ylid）。第二步：噻唑環(huán)上碳負(fù)離子與苯甲醛的羰基發(fā)生親核加成，形成烯醇加合物環(huán)上帶正電荷的氮原子起了調(diào)節(jié)電荷的作用。第三步：烯醇加合物再與苯甲醛發(fā)生親核加成形成一個(gè)新的輔酶加合物。第四步：輔酶加合物離解成安息香，輔酶復(fù)原 1.3 安息香的轉(zhuǎn)化有安息香制備二苯乙醇酸有兩種方法：先將安息香氧化成二苯乙二酮，再將二苯乙二酮與氫氧化鉀溶液回流，重排生成二苯乙醇酸或者直接由安息香與堿性溴酸鈉溶液反應(yīng)制備。因后者有Br2產(chǎn)生，且有一定的危險(xiǎn)性，所以實(shí)驗(yàn)室一般采用第一種方法。41.3.1 二苯乙二酮的制備：二苯乙二酮可以由安息香經(jīng)氧化制得。氧化劑可以為濃硝酸，但反應(yīng)生成的二氧化氮對環(huán)境污染嚴(yán)重。也

7、可以使用Fe3+作為氧化劑，鐵鹽被還原成Fe2+。本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后采用醋酸銅作為氧化劑。這樣反應(yīng)中產(chǎn)生的亞銅鹽不斷被硝酸銨重新氧化成銅鹽，硝酸銨本身被還原成亞硝酸銨，后者在反應(yīng)條件下分解為氮?dú)夂退?。改進(jìn)后的方法在不延長反應(yīng)時(shí)間的情況下可明顯節(jié)約試劑，且不影響產(chǎn)率及產(chǎn)物純度。1.3.2 二苯乙醇酸的制備：二苯乙二酮與氫氧化鉀溶液回流，重排生成二苯乙醇酸。反應(yīng)過程如下：形成穩(wěn)定的羧酸鹽是反應(yīng)的推動(dòng)力。一旦生成羧酸鹽，經(jīng)酸化后即產(chǎn)生二苯乙醇酸。這一重排反應(yīng)可普遍用于將芳香族-二酮轉(zhuǎn)化為芳香族-羥基酸，某些脂肪族-二酮也可發(fā)生類似反應(yīng)。5 實(shí)驗(yàn)方法2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品圓底燒瓶（50mL、100mL），天

8、平（稱量紙），量筒（10mL、25mL、50mL）,玻璃棒，燒杯（400mL、1000mL），電熱套，溫度計(jì)，冷凝管(乳膠管)，抽濾瓶，布氏漏斗，錐形瓶（2個(gè)），滴管，玻璃漏斗，PH試紙，剛果紅試紙；VB1，苯甲醛，10%氫氧化鈉，活性炭，沸石，硝酸銨、冰醋酸、2%醋酸銅溶液、95%乙醇，氫氧化鉀、活性炭、濃鹽酸、5%鹽酸等。2.2 藥品理化常數(shù)有機(jī)物式量性狀熔點(diǎn)沸點(diǎn)密度溶解度水醇醚苯甲醛106.12無色液體-261781.0415微溶溶溶安息香212.25無色或白色晶體1333441.310冷水不溶熱水溶溶微溶于乙醚二苯乙二酮210.23黃色針狀晶體94.873471.084不溶溶溶二苯乙醇

9、酸228.24針狀晶體150180微溶冷水溶于熱水溶溶2.3 實(shí)驗(yàn)裝置圖加熱回流裝置抽濾裝置過濾裝置2.4 實(shí)驗(yàn)步驟一2.4.1 安息香的輔酶合成：在100ml圓底燒瓶中，加入3.6g維生素B1、10mL水、30mL乙醇，搖勻溶解后將燒瓶置于冰水浴中冷卻。同時(shí)取10Ml10%氫氧化鈉溶液于試管中也置于冰浴中冷卻。然后在冰浴冷卻下，將氫氧化鈉溶液在10min內(nèi)滴加到反應(yīng)液中，并不斷搖蕩，調(diào)節(jié)溶液pH為9-10，搖勻，使之三分鐘色不退，此時(shí)溶液為黃色。去掉冰水浴后，加入20mL新蒸的苯甲醛，裝上回流冷凝管，加上幾粒沸石，將混合物置于水浴中溫?zé)?.5h。反應(yīng)過程中保持溶液pH為9-10，水浴溫度為6

10、0-75，切勿將混合物加熱至沸騰，此時(shí)反應(yīng)混合物呈桔黃或桔紅色均相溶液。將反應(yīng)混合物置于冷水浴中冷卻至室溫，析出淺黃色的結(jié)晶。若產(chǎn)物呈油狀物析出，應(yīng)重新加熱使呈均相，再慢慢冷卻重新結(jié)晶。必要時(shí)可用玻璃棒摩擦瓶壁或投入晶種。將產(chǎn)物進(jìn)行真空抽濾，并用50ml冷水分兩次洗滌結(jié)晶。粗產(chǎn)品用的95%乙醇重結(jié)晶，若產(chǎn)物呈黃色，可加入少量的活性炭脫色。純安息香為白色針狀晶體，熔點(diǎn)為134-136。2.4.2 二苯乙二酮的制備：在50mL圓底燒瓶中加入4.3g安息香、12.5mL冰醋酸、2g粉狀的硝酸銨和2.5mL2%醋酸銅溶液（2%的醋酸銅的制備：溶解一水合硫酸銅于100 mL10%醋酸溶液中充分?jǐn)嚢韬筮^濾

11、去堿性銅鹽的沉淀），加入幾粒沸石，裝上回流冷凝管，用電熱帽加熱并時(shí)加搖蕩。當(dāng)反應(yīng)物溶解后，開始放出氮?dú)?，繼續(xù)回流1.5h使反應(yīng)完全。將反應(yīng)混合物冷至50-60，在攪拌下傾入20mL冰水中，析出二苯乙二酮結(jié)晶。抽濾，用冷水充分洗滌，盡量壓干，粗產(chǎn)物直接用于下一步合成。 2.4.3 二苯乙醇酸的制備：在100 mL圓底燒瓶中將2.5 g KOH溶解于5mL水中，加入2.5 g二苯乙二酮溶于7.5 mL95%乙醇的溶液，混合均勻后，裝上回流冷凝管，在水浴上加熱回流15min。然后將反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)移到小燒杯中，在冰水浴上放置約1h，直至析出二苯乙醇酸鉀鹽的晶體。抽濾，并用少量冷乙醇洗滌晶體。將抽濾出的鉀

12、鹽溶于70mL水中，用滴管加入兩滴加入濃鹽酸，少量未反應(yīng)的二苯乙二酮呈膠體懸浮物，加入少量活性炭并攪拌幾分鐘，然后用折疊濾紙過濾。濾液用5%鹽酸酸化至剛果紅試紙變藍(lán)（約25mL），既有二苯乙醇酸晶體析出，在冰水浴中冷卻使結(jié)晶完全。抽濾，用冷水洗滌幾次除去晶體中的無機(jī)鹽。進(jìn)一步純化可用水重結(jié)晶，并加少量活性炭脫色。二苯乙醇酸熔點(diǎn)148-149。62.5 實(shí)驗(yàn)步驟二2.5.1 安息香的輔酶合成：1) 在50ml圓底燒瓶中加入1.8g VB1(鹽酸硫胺素鹽噻胺)，5ml蒸餾水，15ml 95%乙醇，用塞子塞上瓶口，放在冰水浴中冷卻。 2) 用一支試管取5ml 10%NaOH溶液，也放在冰水浴中冷卻1

13、0min。3) 用小量筒取10ml(0.1mol)新蒸苯甲醛，將冷透的 NaOH溶液緩慢滴加入冰浴中的圓底燒瓶中，并立即將苯甲醛加入，充分搖勻（調(diào)節(jié)pH:9-10）。4) 加入沸石，溫水浴中加熱反應(yīng)，水浴溫度控制在6075之間（不能使反應(yīng)物劇烈沸騰），約8090min。（反應(yīng)混合物呈桔黃或桔紅色均相溶液）后處理。5) 撤去水浴，待反應(yīng)物冷至室溫，析出淺黃色結(jié)晶，再放入冰浴中冷卻使之結(jié)晶完全。（若出現(xiàn)油層，重新加熱使其變成均相，再慢慢冷卻結(jié)晶。6) 用布氏漏斗抽濾收集粗產(chǎn)物，用25ml冷水分兩次洗滌。稱重，用95乙醇進(jìn)行重結(jié)晶，如產(chǎn)物呈黃色，可用少量活性炭脫色。產(chǎn)品（白色晶體）空氣中晾干后，稱重

14、。2.5.3 二苯乙醇酸的制備：在一小蒸發(fā)皿中放置5.5g氫氧化鈉和1.2g溴酸鈉于12mL水的溶液。將蒸發(fā)皿置于熱 水浴上，加熱至85-90。然后在攪拌下分批加入4.3g安息香，加完后保持此溫度，并不斷攪拌，中間需不斷地補(bǔ)充少量水，以免反應(yīng)物變得過于粘稠，直至取少量反應(yīng)物于試管中，加水后幾乎完全溶解為止。反應(yīng)約需1.5h。用50mL水稀釋反應(yīng)混合物，置于冰浴中冷卻后濾去不溶物（副產(chǎn)物為二苯甲醇）。濾液在充分?jǐn)嚢柘?，慢慢加?0%硫酸（1:3體積比），到恰好不釋放出溴為止（約需13-14mL）。抽濾析出的二苯乙醇酸晶體，用少量水洗滌幾次，壓干，粗產(chǎn)物干燥后約3-3.5g，熔點(diǎn)148-149。進(jìn)

15、一步提純可用水重結(jié)晶。二本實(shí)驗(yàn)擬采用方法安息香的輔酶合成：1) 在50ml圓底燒瓶中加入1.8g VB1(鹽酸硫胺素鹽噻胺)，5ml蒸餾水，15ml 95%乙醇，用塞子塞上瓶口，放在冰水浴中冷卻。 2) 用一支試管取5ml 10%NaOH溶液，也放在冰水浴中冷卻10min。3) 用小量筒取10ml(0.1mol)新蒸苯甲醛，將冷透的 NaOH溶液緩慢滴加入冰浴中的圓底燒瓶中，并立即將苯甲醛加入，充分搖勻（調(diào)節(jié)pH:9-10）。4) 加入沸石，溫水浴中加熱反應(yīng)，水浴溫度控制在6075之間（不能使反應(yīng)物劇烈沸騰），約8090min。（反應(yīng)混合物呈桔黃或桔紅色均相溶液）后處理。5) 撤去水浴，待反應(yīng)

16、物冷至室溫，析出淺黃色結(jié)晶，再放入冰浴中冷卻使之結(jié)晶完全。（若出現(xiàn)油層，重新加熱使其變成均相，再慢慢冷卻結(jié)晶。6) 用布氏漏斗抽濾收集粗產(chǎn)物，用25ml冷水分兩次洗滌。稱重，用95乙醇進(jìn)行重結(jié)晶，如產(chǎn)物呈黃色，可用少量活性炭脫色。產(chǎn)品（白色晶體）空氣中晾干后，稱重。二苯乙醇酸的制備：在一小蒸發(fā)皿中放置5.5g氫氧化鈉和1.2g溴酸鈉于12mL水的溶液。將蒸發(fā)皿置于熱 水浴上，加熱至85-90。然后在攪拌下分批加入4.3g安息香，加完后保持此溫度，并不斷攪拌，中間需不斷地補(bǔ)充少量水，以免反應(yīng)物變得過于粘稠，直至取少量反應(yīng)物于試管中，加水后幾乎完全溶解為止。反應(yīng)約需1.5h。用50mL水稀釋反應(yīng)混

17、合物，置于冰浴中冷卻后濾去不溶物（副產(chǎn)物為二苯甲醇）。濾液在充分?jǐn)嚢柘拢尤?0%硫酸（1:3體積比），到恰好不釋放出溴為止（約需13-14mL）。抽濾析出的二苯乙醇酸晶體，用少量水洗滌幾次，壓干，粗產(chǎn)物干燥后約3-3.5g，熔點(diǎn)148-149。進(jìn)一步提純可用水重結(jié)晶。三實(shí)驗(yàn)實(shí)際采用方法安息香的輔酶合成：1) 在50ml圓底燒瓶中加入1.8g VB1(鹽酸硫胺素鹽噻胺)，5ml蒸餾水，15ml 95%乙醇，用塞子塞上瓶口，放在冰水浴中冷卻。 2) 用一支試管取5ml 10%NaOH溶液，也放在冰水浴中冷卻10min。3) 用小量筒取10ml(0.1mol)新蒸苯甲醛，將冷透的 NaOH溶液

18、緩慢滴加入冰浴中的圓底燒瓶中，并立即將苯甲醛加入，充分搖勻（調(diào)節(jié)pH:9-10）。4) 加入沸石，溫水浴中加熱反應(yīng)，水浴溫度控制在6075之間（不能使反應(yīng)物劇烈沸騰），約8090min。（反應(yīng)混合物呈桔黃或桔紅色均相溶液）后處理。5) 撤去水浴，待反應(yīng)物冷至室溫，析出淺黃色結(jié)晶，再放入冰浴中冷卻使之結(jié)晶完全。（若出現(xiàn)油層，重新加熱使其變成均相，再慢慢冷卻結(jié)晶。6) 用布氏漏斗抽濾收集粗產(chǎn)物，用25ml冷水分兩次洗滌。產(chǎn)品（白色晶體）空氣中晾干后，稱重得1.56g。二苯乙醇酸的制備：在一小蒸發(fā)皿中放置2.6g氫氧化鈉和0.57g溴酸鈉于6mL水的溶液。將蒸發(fā)皿置于熱 水浴上，加熱至85-90。然

19、后在攪拌下分批加入2.04g安息香，加完后保持此溫度，并不斷攪拌，中間需不斷地補(bǔ)充少量水，以免反應(yīng)物變得過于粘稠，直至取少量反應(yīng)物于試管中，加水后幾乎完全溶解為止。反應(yīng)約需1.5h。用25mL水稀釋反應(yīng)混合物，置于冰浴中冷卻后濾去不溶物（副產(chǎn)物為二苯甲醇）。濾液在充分?jǐn)嚢柘?，慢慢加?0%硫酸（1:3體積比），到恰好不釋放出溴為止（約需6mL）。抽濾析出的二苯乙醇酸晶體，用少量水洗滌幾次，壓干，粗產(chǎn)物2.47g。四實(shí)驗(yàn)結(jié)果安息香的輔酶合成：稱得干燥產(chǎn)物1.56g實(shí)驗(yàn)的理論產(chǎn)值10.61g，實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)品質(zhì)量1.56g，產(chǎn)率14.71%二苯乙醇酸的制備：稱得產(chǎn)物濕重2.47g 除去30%的水，約得1.73g產(chǎn)物實(shí)驗(yàn)的理論產(chǎn)值2.19g，實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)品質(zhì)量1.73g，產(chǎn)率78.99%五實(shí)驗(yàn)結(jié)論由數(shù)據(jù)處理的結(jié)果可知，安息香縮合反應(yīng)的產(chǎn)率比較低，可能原因可能是實(shí)驗(yàn)過程中溫度與pH值控制的不是很好。由此總結(jié)出：輔酶催化安息香縮合反應(yīng)對pH的要求很高, 否則產(chǎn)率較低甚至難得到產(chǎn)品。該反應(yīng)在堿性條件下進(jìn)行, pH 在8 9為宜。由于維生素B1通常為鹽酸鹽, 如果pH 較低, 不能形成碳負(fù)離子, 則無法進(jìn)行反應(yīng)。