大学化学综合实验

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化学实验报告

实验项目名称安息香的合成及表征

专业班级生物工程112 班

同组人员钟坤徐再鸿何德维刘洪念熊泽雨

学号1108110391 1108110375 1108110384 1108110379 1108110389

指导老师郭妤老师

实验时间：2013年12月5日

安息香的合成及表征

前言

1943年Ukai等发现噻唑盐具有和氰负离子相同的催化性能,同样可以用作安息香缩合反应的催化剂,维生素B1(VB1)在碱性条件下可生成噻唑盐,因此容易获得的VB1可作为催化剂用来进行安息香缩合反应。但在实际操作中发现,VB1催化反应产率低且不稳定,重复性差。何强芳通过探讨反应时间、反应温度、溶液pH值、VB1用量、反应物料加入方式对糠偶姻合成的影响,改进了VB1催化糠醛缩合生成糠偶姻的反应条件:

常温下糠醛与VB1的质量比为20∶1-15∶1,滴加2.5mol/L NaOH使溶液pH 值为8-9,然后65-75℃回流反应60-90 min,产率可达74.16% -76.19%。

安息香缩合反应一般采用氰化钾（钠）作催化剂，是在碳负离子作用下，两分子苯甲醛缩合生成二苯羟乙酮。但氰化物是剧毒品，易对人体危害，操作困难，且“三废”处理困难。20世纪70年代后，开始采用具有生物活性的辅酶维生素B1代替氰化物作催化剂进行缩合反应.以维生素B1作催化剂具有操作简单，节省原料，耗时短，污染轻等特点。

芳香醛在氰化钠（氰化钾）作用下，分子间发生缩合反应生成α-羟酮，称为安息香缩合反应。氰离子几乎是专一的催化剂。反应共同使用的溶剂是醇的水溶液。使用氰化四丁基铵作催化剂，则反应可在水中顺利进行。

安息香缩合最典型、最简单的例子是苯甲醛的缩合反应。

2 C6H5CHO

CN-

C2H5OH-H2O

C6H5CH

OH

C

O

C6H5

这是一个碳负离子对羰基的亲核加成反应，氰化钠（钾）是反应的催化剂，其机理如下：

C6H5C

O

H+ CN-

C

O-

H

CN

C6H5C-

OH

C6H5

CN

C6H5CH=O

C6H5CH

OH

C

O

C6H5 C

OH

C6H5

CN

C

O-

H

C6H5C

O-

C6H5

CN

C

OH

H

C6H5

+ CN-

除了CN-外，噻唑生成的季铵盐也可对安息香缩合起催化作用。

因为氰化物为剧毒药品，使用不方便，现今多用有生物活性的维生素B1的盐酸盐代替氰化物催化安息香缩合反应，反应条件温和、无毒且产率高。

反应式如下：

VB1

O

CH C

OH

安息香

2CHO

苯甲醛

维生素B1又称硫胺素或噻胺，是一种辅酶，作为生物化学反应的催化剂，在生命过程中起着重要作用。其结构如下：

S

N

N

N

NH2

CH3

CH2

CH3

CH2CH2OH

+

Cl HCl

绝大多数生化过程都是在特殊条件下进行的化学反应，酶的参与可以使反应更巧妙、更有效及在更温和的条件下进行。维生素B1在生化过程中可对形成偶姻（如α-羟基酮）反应发挥辅酶作用。

从化学角度看，VB1分子最主要的部分是噻唑环，其C2上的质子由于受氮和硫原子的影响，有明显的酸性，在碱作用下，质子容易解离下去，

产生碳负离子反应中心，形成苯偶姻。 反应机理如下： 第一步：碱作用下

N S +H 3C

R /

R H

VB 1

H +

N S +H 3C

R /

R -内鎓盐

-

第二步：亲核加成——烯醇加合物

N S +H 3C

R /

R N S +H 3C

R /

R -C-H O

+

C-H O -N S H 3C

R /R C-OH

第三步：亲核加成——辅酶加合物

H N S +H 3C

R /

R C-H O

+

N S H 3C

R

/

R C-OH

C OH C

OH

第四步：辅酶复原

H VB 1

H +

-N S +H 3C

R /R N S +H 3C

R /

R -O C OH C OH H +

N S +H 3C

R /

R CH C +OH H H +

O CH C OH 安息香

安息香在化学工业和药物合成等方面都有广泛的应用。如抗癫痫药物二苯基乙内酰脲的合成以及二苯基乙二酮、二苯基乙二酮肟，乙酸安息香等制备都用这个反应。

现阶段最佳的安息香合成方法是2009年厦门大学发表了一篇有关安息香合成方法的改进：以盐酸硫胺素为催化剂,V(水)∶V(乙醇)=3∶2,pH=9.5,常温下放置7d,其收率可达82％左右。与传统的加热合成法相比,改进后的合成方法具有操作简单、收率高、重现性好等优点,适用于实验室制备安息香。

一、实验目的

1.学习辅酶催化合成安息香的反应原理及其合成方法，利用红外光谱表征其分子结构。

2.通过实验使学生巩固并熟练掌握溶液配制、加热回流、冰浴冷却、抽滤、重结晶、测熔点等实验操作。

3.通过综合型实验的学习，更全面的学习和了解安息香合成的实验机理和实验操作步骤。

二、实验原理

本实验采用了有生物活性的辅酶维生素 B1(Thiamine)来代替剧毒的氰化物完成安息香缩合反应，反应时，维生素 B1 分子中的噻唑环上的氮原子和硫原子邻位的氢，在碱的作用下可生成负碳离子(Ⅳ)。