輔酶催化法合成安息香溶液pH值對合成安息香產(chǎn)率的影響

1、輔酶催化法合成安息香-溶液pH值對合成安息香產(chǎn)率的影響實驗人員學號：姓名 ：笑天專業(yè)班級：高分子 10-1班指導老師姓名：黑曉明目錄摘要3關鍵詞3第一章 前言31.1安息香的結構與性質31.2安息香的用途31.3安息香的合成方法3第二章 實驗部分42.1實驗儀器與藥品42.2實驗裝置42.3實驗步驟52.4實驗注意事項6第三章 數(shù)據(jù)處理73.1理論產(chǎn)率73.2 pH對產(chǎn)率的影響73.3安息香的熔點測定83.4晶體的I-R圖9第四章 結果與討論94.1pH對產(chǎn)率的影響94.2熔點分析104.3晶體的I-R圖分析11參考文獻12摘要以苯甲醛為原料，輔酶 VB1 為催化劑，利用縮和反應制備安息香，實

2、驗采用單因素法，尋找不同催化劑用量對安息香合成的產(chǎn)率的影響，得出了最佳反應條件： 堿性環(huán)境 pH =910 ，苯甲醛用量為15ml， VB1的用量為1.8g，反應時間為75min，反應溫度為6075。在此反應條件下，反應產(chǎn)率可達到 22%24%，測得熔點在133136之間，符合安息香的熔點范圍，而且的得到I-R圖和安息香的標準I-R圖基本上相近。關鍵詞：苯甲醛,安息香縮合反應,安息香,催化劑VB1,堿性條件。第一章 前言11安息香的結構與性質結構：C6H5-CO-CHOH-C6H5性質：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。等級較好的安息香提取后用于生產(chǎn)香皂、香波、護膚霜、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，稱為安息香縮合。這是一個碳負離子對羰基的親核加成反應。其它取代芳醛如甲基苯甲醛、對甲氧基苯甲醛和呋喃甲醛等也可發(fā)生類似的縮合，生成相應的對稱性二芳基羥乙酮。這種方法的優(yōu)點是效果好，不過氰化鈉有毒和反應產(chǎn)率低。20世紀70年代后，開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行縮合反應。以維生素B1作催化劑具有操作簡單，節(jié)省原料，耗時短，污染輕等特點。但是反應需要在冰水浴中操作，而且反應收率往往比較低。本實驗以苯甲醛為原料，VB1為催化劑，利用縮合反應合成安息香。采用單因素實驗法，尋找體系在不同pH時對產(chǎn)率的影響。第二章 實驗部分

5、2.1 實驗儀器與藥品1）儀器：100ml圓底燒瓶（2個），天平（稱量紙），量筒,玻璃棒，燒杯（300ml兩個、50ml一個），電熱套，溫度計，冷凝管(乳膠管)，抽濾瓶，布氏漏斗，滴管，熱過濾漏斗，pH試紙，濾紙，毛細管若干，長玻璃管一個，橡皮圈一個，酒精燈，提勒熔點測定管，鐵夾、架圈一套，。2）裝置：加熱回流裝置，抽濾裝置，熱過濾裝置，熔點測定裝置，紅外測定裝置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實驗裝置1，加熱回流裝置 2.熱過濾裝置3抽濾裝置4熔點測定2.2實驗裝置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調到8，并三分鐘內不變褪色為止。4.加熱回流按照由下往上，自左向右的順序將回流裝置安裝好，打開水龍頭，讓冷凝水由球形冷凝管的下部流入，上部流出。啟動電熱套，用水浴加熱，并且保持溫度在6075之間，加熱75min。反應混合物呈桔黃（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，啟動水泵，向濾紙上滴加幾滴水，然后將冰浴得到的物質倒入漏斗中進行抽濾，并用冷水分兩次洗滌結晶，等到?jīng)]有濾液滴出時停止抽濾。注意，一定要先拿來開布氏漏斗才能關閉水泵。7.粗稱用托盤天平稱量抽慮所得的粗產(chǎn)品，并記錄數(shù)據(jù)。8.重結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)品對應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，同時加熱準備好的熱過濾漏斗趁熱過濾。過濾過程中繼續(xù)加熱圓底燒瓶以免晶體析出造成浪費。 熱過濾裝置如圖所示：9.結晶抽濾將過濾得到的濾液冷卻結晶，按步驟6抽濾，得到純產(chǎn)品。10.稱量稱量所得產(chǎn)品

8、的質量,并記錄。11.測熔點將準備好的毛細管一端放在酒精燈。火焰邊緣,慢慢旋轉加熱,毛細管因玻璃熔融而封口。注意，轉速要均勻，使封口嚴密且厚薄均勻，要避免毛細管燒彎或溶化為小球。填裝樣品時，一定要把樣品填裝均勻，密實，使樣品的填裝高度為23mm。安裝裝置時，倒入的導熱油液面位于提勒管叉口處，溫度計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，且橡皮圈要在導熱液以上。安裝完成后，開始加熱，記下藥品開始坍塌時和完全熔化時的溫度即可。再重復兩次, 且相隔溫度不應超過1。12.重復上述實驗，不過要將步驟三中的pH調至9、10、11。再做三次實驗。13測量該晶體的I-R圖。2.4實驗注意事項（

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，要冷卻的氫氧化鈉，以防止VB1開環(huán)失效（2）調節(jié)pH時，溶液一定要搖勻，并且三分鐘內不退色 。(3)在加熱回流過程中，溫度不能超過75，溫度過高會使維生素分解，影響產(chǎn)率，所以在回流過程中應嚴格控制溫度。（4）加入活性炭之前，一定要冷卻，以防引起暴沸。（5）熱過濾一定要迅速，防止冷卻，熱過濾時一定要將酒精燈移走防止失火。(6)在不到保溫時間就有產(chǎn)物析出，屬正?，F(xiàn)象。（7）測準熔點必須注意的問題：1、儀器因素：溫度計要校正；熔點管要干凈，管壁要薄。2、操作因素：樣品必須干燥并研磨細、裝填緊密；嚴格控制升溫速度觀察準確。第

10、三章 數(shù)據(jù)處理3.1 理論產(chǎn)量計算安息香的理論產(chǎn)量：由反應式可得：安息香理論產(chǎn)量15ml×1.0415g/ml÷106.12÷2×212.25 = 15.62g3.2pH對產(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 安息香的熔點測定熔點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測量得到的該晶體的I-R圖第四章 結果與討論4.1pH對產(chǎn)率影響1.整體概述：通過所得的柱形圖顯示，pH在89間時安息香的產(chǎn)率呈現(xiàn)上升趨勢，在910間安息香的產(chǎn)率呈現(xiàn)下降趨勢。當溶液的pH在9 時，產(chǎn)量最大。當調節(jié)溶液的pH達到10時，產(chǎn)量減少并且當調節(jié)溶液的pH到11時，沒有得到安息香，產(chǎn)率為零。可以得出結論：溶液的pH

12、值對安息香產(chǎn)率有影響2.催化機理:絕大多數(shù)生化過程都是在特殊條件下進行的化學反應，酶的參與可以使反應更巧妙、更有效及在更溫和的條件下進行。維生素B1在生化過程中可對形成偶姻（如-羥基酮）反應發(fā)揮輔酶作用。VB1分子最主要的部分是噻唑環(huán)，其C2上的質子由于受氮和硫原子的影響，有明顯的酸性，在堿作用下，質子容易解離下去，產(chǎn)生碳負離子反應中心，形成苯偶姻。堿性在910間，VB1在1.8g時催化效率最高（堿性在910時，輔酶活性最好）。3.實驗偏差分析在實驗操作過程中，由于對操作過程不熟悉，造成了浪費，而且抽濾也有些不完全，也出現(xiàn)了熱過濾時析出大量結晶的現(xiàn)象，導致以后的產(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)的較為準確的變化趨勢?？傊敬螌嶒炓?5ml苯甲醛為基準，在910的堿性環(huán)境下，當VB1的用量為1.8g，反應時間為75min，反應溫度為6075時反應產(chǎn)率達到最高。4.2 熔點分析：安息香的標準熔點是137，本實驗所測得的物質的熔點在133135之間，兩者之間相差比較小，可以初步判斷此合成物質為安息香。詳細來看，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對標準熔點的偏差，因此，我們可以得出結論，合成的物質即為安息香。有很多原因會導致合成的安息香的熔點偏小，如晶體干燥補充不充分，裝的固體多了，重結晶損耗太多，操作規(guī)范性與讀數(shù)誤差等都會造成熔點的偏差。4

14、.3晶體的I-R圖分析1.安息香的特征結構：-OH，-CH，C=O，苯環(huán)，C-O2.圖形分析 由安息香的標準IR譜圖1和樣品IR譜圖6知，通過對比，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處有吸收說明有苯環(huán)，在1263.37和1207.44處有吸收說明有C-O鍵。通過以上分析，所測物質的特征結構與標準的安息香的特征結構的數(shù)據(jù)范圍相當接近，可以認為晶體為安息香。但在

15、實驗過程中可能會有雜質，有點誤差是難免的，所以得到最終結論：該晶體就是安息香。實驗過程及結果總結以苯甲醛為原料，VB1為催化劑，利用縮合反應合成安息香。采用單因素實驗法，尋找體系在不同pH時對產(chǎn)率的影響。得出了最佳反應條件： 堿性環(huán)境 pH =910 ，苯甲醛用量為15ml， VB1的用量為1.8g，反應時間為75min，反應溫度為6075。在此反應條件下，反應產(chǎn)率可達到 22%24%，測得熔點在133136之間，符合安息香的熔點范圍，而且的得到I-R圖和安息香的標準I-R圖基本上相近，很容易推出此晶體就是安息香的結論。用輔酶(維生素B1)作催化劑，價廉易得,操作安全,效果良好,但實驗中產(chǎn)率較低或有時得不到產(chǎn)品,影響后續(xù)實驗的進行,因此在實驗中可以采用四丁基溴化銨作為相轉移催化劑,通過控制反應體系的pH和反應溫度,安息香產(chǎn)率可