实验二、二苯乙醇酸的制备

实验二、二苯乙醇酸的制备 实验二 二 苯 乙 醇 酸 的 制 备(共12课时) 实验室制取二苯乙醇酸是以苯甲醛为原料，经安息香缩合反应，氧化安息香和二苯基乙酮重排反应而制取: - OH[O]CHOCCHCCCCOOH OHOOOOH(I) 安息香 ( I )( II )( III )- 实验室制安息香常有两种方法:A在CN存在下缩合;B在硫胺素存在下缩合。 A法: 在氰根离子存在下，苯甲醛发生自身的缩合反应(安息香缩合)，其 OOHNaCN2 CHOCCH Benzaldelryde Benzoin -反应机理示如下，首先一步CN与苯甲醛反应产生氰醇(1)，(1)在碱性介质中转化为它的共轭阴离子(2)，由于(2)的氰基与芳环共轭而稳定，反应的第二步，氰醇阴离子作为一个亲核加成到另一苯甲醛分子形成加合物(3)，然后从(3)中一个H质子发生转移形成(4)阴离子，再脱去氰根产生〆—羟基酮安息香(5): -OOOH -CHC:CH :CN: CN:CN: ( ) ( )12 -OOHOOH -C:HCCC CN:CNH ( )3 -OOHOOH -:CCCN:CC+ )( CNH5 ( )4 反应在95%的乙醇水溶液中进行，反应混合物冷却有产物结晶，减压过滤收集产品，95%乙醇溶液中重结晶。 13 B法: 维生素B(Vitamin B)，即硫胺素(thiamine)，为焦磷酸酯衍生物——硫胺焦11 磷酯素(thiamine pyropHospHate)，在生物体内一般作辅酶(Coenzyme)，早期发现，由于它与脚气病有关，在人体内作为一个必需的营养素(Vitamin)。其结构如下，它噻唑环上的氢原子有较大酸性，在碱的作用下能形成碳负离子，从而催化安息香缩合反应。 NH2NSNClHCl HCCHCHOH3N22HC3 (II) 二苯基乙二酮 〆-羟基酮经氧化制取〆-二酮(二苯基乙二酮): HNO3 HCCH OOOOH benzoin benzil 用中等氧化剂如Fehling’s试剂，或硫酸酮(在吡啶中)就很方便地氧化，本实验用HNO氧化。 3 (III)二苯乙醇酸: 通过〆-二酮的重排反应制取二苯乙醇酸，反应过程可如下表示: -+-+KOOKOOOO. KOH1phphphphphCCCCOHOHphCCCCOHOHCC phph OHOOHO -.HO-+22phphOKCCCCphphCCCCOHOH phph benzilio aoid 一、安息香的制备 14 实 验 步 骤 A法: [1] 在50ml圆底烧瓶中，加入1.75g(0.005mol)维生素B、3.5ml蒸馏水和1 15ml95%乙醇，摇匀溶解后将烧瓶置于冰水浴中冷却，同时取5ml10%氢氧化钠溶液 [2]于一支试管中，也置于冰水中冷却。在冰水浴冷却下，将冷透的氢氧化钠溶液逐滴加入反应瓶中，然后加入10ml(10.5g，0.1mol)新蒸馏的苯甲醛，充分摇匀，调节反应液的pH为9~10。去掉冰水浴，加入几粒沸石，装上回流冷凝管，将混合物置于60~75?水浴中温热1.5h(反应后期可将水浴温度升高到80~90?)，其间注意摇动反应瓶且保持反应液的pH为9~10(必要时可滴加10% NaOH溶液)，等反应混合物 [3]冷却至室温后将烧瓶置于冰水中使结晶析出完全。抽滤瓶用2×20ml冷水洗涤结晶，干燥，称重。 [4]粗产物可用95%乙醇重结晶，必要时可加入少量活性炭脱色，产量约6g(产率60%)，测定熔点。 纯安息香为白色针状结晶，bp为137?。 注 释 [1]VB的质量对本实验影响很大，应使用新开瓶或原密封，保管良好的VB;11用不完的应尽快密封保存在阴凉处。 [2] VB溶液的NaOH溶液在反应前要用冰水充分冷透，否则VB的噻唑环在碱11性条件下易开环失效，使实验失败。 [3]若冷却太快，产物易呈油状析出，可重新加热溶解后再慢慢冷却重新结晶，必要时可玻璃棒摩擦瓶壁诱发结晶。 [4]安息香在沸腾的95%乙醇中的溶解度为12~14g/mL。 问 题 1( 安息香缩合、羟醛缩合、歧化反应有何不同, 2(本实验为什么要使用新蒸馏出的苯甲醛,为什么加入苯甲醛后，反应混合物 要保持9~10,溶解液的pH过低或过高有什么不好, 的pH B法:安息香的辅酶合成 硫胺素盐酸盐(Thiamine hydrochloride)为热敏感试剂，不用时存贮于冰箱内，由于反应加热会使硫胺素分解，反应不能加热太剧烈。 <一>试剂和仪器 1(试剂3.5g硫胺素盐酸盐 30ml 95%的乙醇 10ml 12M的NaOH 20ml新蒸的苯甲醛。 2(仪器10ml 园底烧瓶 回流冷凝管。 <二>实验步骤 15 用100ml园底烧瓶，装上3.5g硫胺素盐酸盐溶解于10ml水中，加入30ml 95%的乙醇，在边摇边于冰水浴中冷却，同时，在一个小锥珙瓶中放入大约10ml 12M的NaOH，也于冰水浴冷却，大约10分钟后，经过冷凝管上加入冷NaOH溶液于硫胺素盐酸盐溶液中(为什么,)，量取20ml新蒸馏的苯甲醛，也经过冷凝管的加入到反应混合物内，加入沸石，在蒸汽浴上缓缓加热90分钟，然后让反应混合物冷至室温，再于冰水浴中冷却结晶。如果产物以油状物析出，将重新加热混合物直至又形成均相，然后又让其缓慢冷却结晶，减压过滤收集产品，用50ml冷水洗涤产品两次，称重粗品，用品95%乙醇重结晶，安息香在95%的乙醇中每100ml大约溶解 p:134~136?)。用KBr压片测定安息香的红外光谱. 12~14g。测定熔点(b 思考题: 1(为什么要在硫胺素盐酸盐中加入NaOH溶液, 2(硫胺素催化苯甲醛制安息香的机理, 二、二苯基乙二酮的制备 <一>试剂和仪器 1(试剂10.0g安息香 50ml浓HNO 3 2(仪器 锥形瓶 <二>实验步骤 于锥形瓶(瓶口装上带导气管到氢氧化钠溶液)中放10.0g安息香和50ml浓HNO蒸汽浴加热混合物，经常摇动混合物直到红色气体不再产生(大约一小时)，3 将反应混合物倒入冷水并剧烈摇动，直至出现黄色固体晶体，减压过滤，冷水洗涤除去硝酸，用95%乙醇(每克4ml)，重结晶得黄色针状产物，冰水浴冷却使结晶完全，减压过滤，用干净的塞子压晶体分离溶剂，空气中干燥或75?干燥10分钟，称重，计算产率，测定熔点，纯品bp 95?，但往往获得84~92?产品，可能含安息香或二苯乙醇酸、四苯基环戊二烯酮，用CCl或HCCl中测定红外光谱。 43 三、二苯乙醇酸制备 <一>试剂和仪器 1(试剂5.5KOH 17ml95%乙醇 5.5g二苯基乙二酮 浓盐酸 (仪器 锥形瓶 100ml园底烧瓶 2 <二>实验步骤 在一个锥形瓶中用12ml水溶解5.5gKOH，加热溶解碱，然后冷却至室温;另在一个100ml的园底烧瓶中用17ml95%乙醇、5.5g二苯基乙二酮，若必要加热溶解固体，将KOH溶液加入到园底烧瓶中瓶不断地摇晃，装上回流冷凝管，于蒸汽浴上加热回流15分钟，此期间溶液由蓝色变为棕色，反应液转移到另一只烧杯或一个蒸发 16 皿中(表面皿盖住)，让其放置到下次实验，二苯乙醇酸钾盐结晶析出，过滤收集晶体，用2ml 95%的乙醇洗涤晶体，在250ml锥形瓶中用少量热水溶解二苯乙醇酸钾，加少许活性碳，并搅拌几分钟，热过滤，浓盐酸酸化滤液至pH=2，冷却到室温，然后用冰水浴冷却，过滤收集二苯乙醇酸晶体，水洗晶体除去盐，于空气中干燥，若有必要用苯重结晶，测定产物的熔点，纯品bp 150?，用KBr压片测定红外光谱。 思考题: 1(指出如何制取下列化合物的原料: OH OHOa . CHOCCOHb.32 HCCO2 O OCH32(给出下列转化的机理: OHOOCOOH 1KOHa.+ H 2 OHOOOOOO 1KOH HO.2b.CCHCOHHOCHOCOHCHCCHOCCH +22222H COOH OHOOO c. phphphCCCCOCH 3 ph 17