有機(jī)合成綜合實驗

1、 化學(xué)工程學(xué)院有機(jī)合成綜合實驗講義李有桂 編二0一三年八月一、抗癲癇藥苯妥英鈉的合成【儀器與材料】（未注明數(shù)量即為 1 ）100mL錐形瓶（配塞子）；10mL量筒；直形冷凝管（大、小各一）；玻璃漏斗（配大濾紙）；布氏漏斗；抽濾瓶；燒杯（500mL、250mL、100mL各一）；電磁攪拌加熱裝置（配磁子）；50mL圓底燒瓶（100mL也可）；50mL三口燒瓶（100mL也可）；毛細(xì)管；硅膠板（多）；展缸；玻璃棒；膠頭滴管；試管；小鐵鍋；溫度計（量程為200）；b型管；酒精燈；洗瓶【試劑】 維生素B1；95%乙醇；氯化鈉（冰鹽?。粴溲趸c；苯甲醛；冰醋酸；粉狀硝酸銨；五水合硫酸銅；活性炭；尿素；

2、鹽酸；苯妥英鈉結(jié)晶所需晶種；pH試紙；石油醚；乙酸乙酯；濃硫酸；蒸餾水1、安息香的輔酶合成【反應(yīng)式】 【試劑】 苯甲醛(新蒸)1；10 mL(10.4g, 0.1mol), 維生素B1 (鹽酸硫胺素)1.8g, 95乙醇, 10%氫氧化鈉溶液【步驟】 在l00mL的錐形瓶中加入1.8g維生素B1，6mL蒸餾水和15mL 95乙醇，用塞子塞上瓶口，放在冰鹽浴中冷卻。用一支試管取5mL l0 NaOH溶液，也放在冰浴中冷卻2。10 min后，用量筒取10 mL新蒸的苯甲醛。將冷透的NaoH溶液加入冰浴中的錐形瓶中，并立即將苯甲醛加入錐形瓶，充分搖動使反應(yīng)物混合均勻。然后裝上回流冷凝管，加幾粒拂石放

3、在溫水浴中加熱反應(yīng)，水浴溫度控制在60-75之間，勿使反應(yīng)物劇烈沸騰3。反應(yīng)混合物呈橘黃色或橘紅色均相溶液，約80-90 min （TLC檢測），反應(yīng)完畢，撤去水浴，讓反應(yīng)混合物逐漸冷到室溫，析出淺黃色結(jié)晶，再將錐形瓶放到冰浴中冷卻令其結(jié)晶完全。如果反應(yīng)混合物中出現(xiàn)油層，應(yīng)重新加熱使其變成均相，再慢慢冷卻，重新結(jié)晶。如有必要可用玻璃捧磨擦錐形瓶內(nèi)壁或投入品種，加速結(jié)晶形成。 結(jié)晶用布氏漏斗抽濾收集粗產(chǎn)物，用50 mL冷水分兩次洗滌結(jié)晶。結(jié)晶可用95乙醇重結(jié)晶，如產(chǎn)物呈黃色，可用少許活性炭脫色，得產(chǎn)品約4-5g，熔點134-136。 純安息香的熔點為137。（b型管測熔點）HPLC or GC

4、檢測純度 IR、1H NMR進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定 【注釋】 1 苯甲醛中不能含有苯甲酸用前最好用5NaHCO3溶液洗滌，然后減壓蒸餾，并避光保存。2 VB1在酸性條件下是穩(wěn)定的，但易吸水，在水溶液中易被空氣氧化失效。光及銅、鐵、錳等金屬離子均可加速氧化在氫氧化鈉溶液中噻唑易開環(huán)。因此，反應(yīng)前VBl溶液及氫氧化鈉溶液必須用冰水冷透。否則VB1在堿性條件下會分解這是本實驗成敗的關(guān)鍵。 3 反應(yīng)過程中溶液在開始時不必沸騰，反應(yīng)后期可適當(dāng)升高溫度至緩慢沸騰(80-90)。4 安息香在熱的95乙醇的溶解度為12-14 mL。2、二苯乙二酮【反應(yīng)式】【試劑】 安息香(自制)4.3g(0.02 mol)，硝酸銨2g

5、(0.025mol)，冰醋酸12.5 mL, 2%醋酸銅溶液，95乙醇。【步驟】 在50mL圓底燒瓶中加入4.3g安息香(自制)，12.5 mL冰醋酸、2g粉狀硝酸銨和2.5 mL 2醋酸銅溶液2，加入幾粒沸石，裝上回流冷凝管，緩慢加熱并時加搖蕩。當(dāng)反應(yīng)物溶解后，開始放出氮氣，繼續(xù)回流約1.5h（TLC檢測），反應(yīng)完畢，將反應(yīng)混合物冷至50-60，在攪拌下傾人20 mL冰水中，析出二苯乙二酮晶體。抽濾，用冷水充分洗滌，盡量壓干，粗產(chǎn)物干燥后為3-3.5g，產(chǎn)物已足夠純凈，可用于下步合成。若要得到純品，可用75的乙醇水溶液重結(jié)晶，熔點為94-96。 純二苯乙二酮為黃色結(jié)晶熔點為95。HPLC o

6、r GC 檢測純度 IR、1H NMR進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定【注釋】 1 安息香可用濃硝酸氧化成a-二酮，但由于產(chǎn)生的二氧化氮對環(huán)境產(chǎn)生污染，因此，采用一種溫和的氧化劑醋酸銅。反應(yīng)中，安息香被氧化成a-二酮，銅鹽本身被還原成亞銅鹽。產(chǎn)生的亞銅鹽可被硝酸銨重新氧化生成銅鹽，硝酸本身被還原為亞硝酸銨，后者在反應(yīng)中分解為氨氣和水。2 2醋酸銅可用下述方法制備：溶解2.5g五水合硫酸銅于100 mL 10醋酸水溶液中，充分?jǐn)嚢韬鬄V去堿性銅鹽的沉淀。3、5,5-二苯基乙內(nèi)酰脲鈉（苯妥英鈉）的合成【反應(yīng)式】【試劑】二苯乙二酮2.1g (0.01mol)，脲0.6g (0.01moL)，30氫氧化鈉溶液，5鹽酸【步驟

7、】 將5mL水、2.1g二苯乙二酮、0.6g脲依次加入到50 mL三口圓底燒瓶中，安裝冷凝管、電磁攪拌并加熱至98，然后加入30氫氧化鈉溶液6mL，回流約1h（TLC檢測），反應(yīng)完畢，加10 mL水，再用活性炭脫色，冷至室溫，過濾，濾液用5鹽酸酸化至pH5-6，溫度控制在45-55，過濾，濾餅用水洗滌得到5,5-二苯基乙內(nèi)酰脲(苯妥英)1.2g，熔點292-295。純5, 5-二苯基乙內(nèi)酰脲熔點為296-297。 將苯妥英投入到30氫氧化鈉溶液中、使pH值控制在11-11.5之間，加活性炭，于70-80時脫色0.5h，抽濾，濾液冷至37-38，放入晶種再冷至25過濾，晶體用水洗滌，抽濾，于80

8、下干燥，得5,5-二苯基乙內(nèi)酰脲鈉(苯妥英鈉)0.9-1.0g。HPLC or GC 檢測純度 IR、1H NMR進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定【思考題】推測本反應(yīng)的可能機(jī)理。柱層析分離需要的材料：玻璃柱子、硅膠（200-300目）、流動相（二氯甲烷）、壓力球、導(dǎo)氣頭、硅膠板（TLC）、點板用毛細(xì)管、展缸二、從紅辣椒中分離紅色素紅辣椒中含多種色澤鮮艷的色素，這些色素可以通過薄層色譜和桂色譜分離出來。在紅辣椒的色素的薄層色譜中、可以得到一個大而鮮紅色的斑點，表明紅辣椒的深紅色是由這個主要色素產(chǎn)生的。已經(jīng)證實它由辣椒紅的脂肪酸酯組成。另一個具有稍大Rf值的較小紅色斑點，可能是由辣椒玉紅素的脂肪酸配組成紅辣椒還含有b

9、-胡蘿卜素這些色素像所有的雷胡蘿卜素化合物一樣，都是由8個異戊二烯單元組成的四萜化合物。 類胡蘿卜素化合物的顏色是由長的共軛雙鍵體系產(chǎn)生的該體系使得化合物能夠在可見光范圍內(nèi)吸收能量。對辣椒紅來說，同樣是這種對光的吸收使其產(chǎn)生深紅色。 紅辣椒經(jīng)二氯甲烷萃取得到色素的一種粗混合物，然后用薄層色譜(TLC)進(jìn)行分析。在鑒定出主要成分紅色素后，再由柱色譜將紅色素分離，然后將它們做紅外和紫外光譜。【儀器與材料】 （未注明數(shù)量即為 1 ）100mL圓底燒瓶；直形冷凝管（大、小各一）；玻璃漏斗（配大濾紙）；玻璃棒；試管；毛細(xì)管；硅膠板；展缸；色譜柱（?。粺?00mL、250mL、100mL各一）；旋轉(zhuǎn)

10、蒸發(fā)儀；50mL錐形瓶（每組至少5只）；玻璃塞；蒸餾頭；溫度計；量筒（10mL、100mL各一）；【試劑】紅辣椒粉；二氯甲烷；硅膠（100-200目）；棉花；乙醇； 【步驟】 在25mL圓底燒瓶中故人2g研細(xì)（研缽）的紅辣椒（直接用辣椒粉）和3粒沸石，加入10 mL二氯甲烷，回流20 min。冷至室溫，然后過濾除去固體。蒸發(fā)濾液1得到色素的一種粗混合物。把極少量色素的粗混合物樣品倒入小試管中，用5滴二氯甲烷溶解，用毛細(xì)管點在準(zhǔn)備好的硅膠板上，用含有2-4無水乙醇的二氯甲烷作為展開劑，在色譜缸中進(jìn)行層折，記錄每一點的顏色并汁算它們的Rf值。 用干法裝柱，將7.5-10 g硅膠(100-200目)

11、裝填到盛有四分之一高度二氯甲烷的色譜柱中。柱填好后，將二氯甲烷洗脫劑液面降至覆蓋磚膠的砂的表面。將上述色素的粗混合物溶解在少量二氯甲烷中(約1mL)，然后將溶液加到色譜柱的面上。當(dāng)色素混合物降到色譜榨向上時，用二氯甲烷洗脫色素2，收集每組分于小錐形瓶中3，當(dāng)?shù)诙M黃色素洗脫后，停止層析。 通過薄層色譜來檢驗柱色譜，若沒有得到一個好的分離效果，用同樣步驟將合并的紅色素組分再進(jìn)行一次柱色譜分離。再用薄層色譜檢驗柱色譜，得到的每組分基本上含有一種成分。 將所得紅色素作紅外光譜分析，并將記錄的譜圖與紅色素純樣的紅外光譜圖相比較，并鑒定分離得到的紅色素的紅外光譜中的重要吸收峰。做紅色素的紫外(uv)光譜

12、，確定max。鑒定純度：GC（柱子類型）或HPLC（柱子、流動相）結(jié)構(gòu)：UV、IR、NMR【注釋】1 蒸發(fā)濾液最好在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行。2 將色色譜柱的裝填（干法裝柱）：取小色譜柱，底端裝適量棉花備用。取適量硅膠于250mL燒杯中，加蒸餾水?dāng)嚢杈鶆颍瑢嚢韬玫墓枘z倒?jié)M上述色譜柱。此前，需要將第一部分制得的色素混合物用約10mL二氯甲烷溶解，加入適量硅膠搖勻，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸干。待色譜柱中的硅膠混合物（乳白色）降至窄向上底端時將蒸干后的固體混合物全部倒入色譜柱中，再加入二氯甲烷（滴加時用滴管吸取二氯甲烷沿壁緩慢加入）靜置層析。有明顯分層后可打開底部旋塞用小錐形瓶收集洗脫液（每次收集10-15mL，小錐形瓶可能不夠，收集好后盡快用薄層色譜檢測柱色譜