有机化学实验课件：5安息香的辅酶合成
安息香的辅酶合成
实验流程
维生素B1，四丁基溴化铵，水 搅拌，加乙醇
黄色混合溶液 冰水浴冷却，5~10分钟内滴加事先 冰水浴冷却的氢氧化钠溶液
黄色混合液（pH=9~10）
加入苯甲醛，加热（60~75 oC），保持pH=9~10 橘黄色混合液
冷却得白色结晶 抽滤，冷水洗，得粗产物
重结晶
称重，测熔点，薄层析检测纯度
薄层析（TLC）
Note： a 点样的浓度要控制适当 b 点的斑点较小时，展开的 TLC分离较好
薄层析（TLC）
二、TLC过程 2 展开：将点好的薄层板放在盛在有展开剂的展缸中，展开剂在 薄层板上缓慢前进，前进一定的距离之后，样品组分因移动速度 不同而彼此分离。
Note： 展开剂的高度不要没过 点板原点
怎样选择展开剂？
薄层析（TLC）
三、展开剂的选择 1、对样品各成分要有良好的溶解性 2、必须能够将混合物中各组分有较好的分离 常用展开剂的极性大小顺序是：石油醚<正己 烷<二氯甲烷<乙醚<四氢呋喃<乙酸乙酯<丙酮 <正丙醇<甲醇<水 常用的混合展开剂：DCM/Hex，EA/Ether， EA/DCM, EA/CH3OH等 3、展开剂要使待测组分的Rf值在0.2~0.8之间
1.56 300 360 易溶
微溶 不溶
溴化铵
安息香 212.24 白色晶体
1.31 137 344 不 溶 冷 水 可溶 微溶
微溶热水
实验的关键和注意事项
1. VB1在氢氧化钠溶液中噻唑环易开环失效，因此实验 前辅酶VB1以及氢氧化钠溶液必须用冰水冷透
2. 反应过程中，反应液温度不能超过 80oC，保持在6075oC
薄层析（TLC）
安息香的合成
安息香的辅酶合成[实验原理]芳香醛在氰化钠（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 C6H5CHOCN-C2H5OH-H2OC6H5CHOHCOC6H5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：C6H5COH+ CN-CO-HCNC6H5C-OHC6H5CNC6H5CH=OC6H5CHOHCOC6H5COHC6H5CNCO-HC6H5CO-C6H5CNCOHHC6H5+ 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。
如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。
维生素B1又称硫胺素或噻胺（Thiamine），它是一种辅酶，作为生物化学反应的催化剂，在生命过程中起着重要作用，主要是对α-酮酸脱羧和形成偶姻（α-羟基酮）等三种酶促反应发挥辅酶的作用。
其结构如下：NNCH2NH2H3CSN+H3C CH2CH2OHCl-.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、更有效并且在更温和的条件下进行。
[反应式]CHOHCO2 C6H5CHOVB1[试剂]5.2g（5ml 0.05mol）苯甲醛（新蒸），0.9g维生素B1（盐酸硫胺素），95%乙醇，10%氢氧化钠溶液[实验步骤]1.在50 mL 圆底烧瓶中依次加入0.9 gVB1、2.5mL蒸馏水，摇匀溶解，再加入7.5mL95％乙醇，将烧瓶置于冰水浴中冷却。
同时取10％NaOH 溶液2.5mL于一支试管中也置于冰水浴中冷却。
然后在冰浴下将10％NaOH 溶液逐滴加入圆底烧瓶中（在10min内加完），并不断摇荡，调节溶液pH值为9~10，此时溶液呈黄色。
辅酶催化合成安息香
实验1. 辅酶催化合成安息香一、实验原理苯甲醛在催化量的氰离子作用下，经过酰基负碳离子等价物的阶段，发生缩合反应生成安息香。
其反应历程如下：+CHOHPhPhC C O O PhOH C HCNCNCNC OH Ph::PhOHCCN:PhOH CCNCN HOH OH HC CPhPh+CN在本实验中，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为的氢，在碱的作用下可生成负碳离子（a ）。
:+NNCH 3NH 2CH 2RNSCH3CH 2CH 2OHHRBHBRCH 2CH 2OHCH 3N S++(a )然后负碳离子（a ）与苯甲醛作用生成中间体（b ），（b ）可以分离得到，经过异构化脱去质子得到中间体烯胺（c ），（c ）与另一分子苯甲醛作用得到安息香。
C PhPhOHO CHOOHPh +NS CH 3CH 2CH 2OH RRHCH +(a )CHCH RCH 3N SPhCH 2CH 2OHHOCH 22HOCH 22NSCH 3R (b )(c )+HH +O OH PhHOCH 2CH 2N S CH 3ROH HC CPh+++PhCCHOH PhH +H二、试剂仪器维生素B1，乙醇（95%），氢氧化钠，苯甲醛（新蒸），精密pH试纸三、实验操作称取维生素B1（盐酸硫胺素）3.6g，将其置于100ml圆底烧瓶中，加入12ml蒸馏水和30ml乙醇（95%），振摇使其完全溶解，塞上瓶口，将其放入冰盐浴中充分冷却；在另一个锥形瓶中加入12ml10%的氢氧化钠溶液后，也置于冰盐浴中充分冷却。
将此氢氧化钠溶液分批缓慢地加入到盛有VB1的乙醇溶液中（保持低温以防VB1分解，使pH值在9.4~9.6），此时溶液呈黄色，分批加入20ml新蒸的苯甲醛，摇匀后将盛有反应物的圆底烧瓶装上回流冷凝管，在60—70℃的水浴中保温90min，冰浴冷却，析出白色晶体，抽滤，冰水洗涤，抽干后用95%乙醇重结晶，得到无色针状晶体。
安息香缩合(辅酶合成)
【反应机理】
VB1的催化机理
1、维生素B1分子中含有一个噻唑环与嘧啶环，碱夺去噻唑环上的氢原子，产生的碳负离子和邻位带正电荷的氮原子形成稳定的两性离子——内鎓盐或称ylid即碳负离子。
2、噻唑环上碳负离子与苯甲醛的羰基加成亲核生成，形成烯醇（胺）式加合物，环上的带正电荷的氮原子起了调节电荷的作用。
8、切记有机溶剂重结晶的注意事项。
9、反应过程中,溶液在开始时不必沸腾,反应后期可是当升高温度至缓慢沸腾（80－90℃）
10、若需脱色活性炭加入0.15 g左右。
药品：PhCHO（新蒸），维生素B1，10％NaOH，95％乙醇，80％乙醇，活性炭。
【实验装置图】
【物理常数】
名称
分子
质量
颜色
晶型
mp
bp
D
nD
溶解度
H2O
乙醇
乙醚乙醇46.07 Nhomakorabea无色液体
-117
78.3
0.7894
1.3614
∞
∞
∞
NaOH
40
白色固体
318.4
1390
2.13
vs
vs
i
苯甲醛
106.12
无色油状
-26
179
1.0415
1.5455
sl
vs
vs
【实验步骤】
合成：
1在50 mL圆底烧瓶中加入1.0gVB1(盐酸硫胺素盐噻胺)，2ml蒸馏水，8ml95%乙醇，用塞子塞上瓶口，放在冰盐浴中冷却。
② 用一支试管取2ml10%NaOH溶液，也放在冰盐浴中冷却10min。
安息香的辅酶合成(完整版)
安息香的辅酶合成(完整版)安息香的辅酶合成是一种生物合成过程，这个过程中，涉及到多种酶催化反应以及其他辅助因素。
这里我们将介绍关于安息香的辅酶合成的完整过程。
1. 蛋白质合成首先，被称为“酶”或“酶复合物”的蛋白质需要被生物合成出来。
这些蛋白质是负责催化下一步反应的基本材料。
2. 沉积辅酶Q的前体物质（4-羟基苯丙酮）需要沉积在线粒体外膜。
3. 激酶反应进入线粒体外膜的前体物质需要被磷酸化。
这一过程中涉及到多种蛋白激酶，它们将ATP转化为磷酸化能，促进前体物质的合成。
4. 反式异构化合成出来的前体物质需要经过反式异构化的过程，形成氢氧化苯基端末。
5. 羧化羟基苯丙酮接下来需要被羧化，添加一个羧酸基（COOH）。
这一过程由丙酮酸羧化酶和CO2催化完成。
6. 甲基化羟基苯丙酮羧酸需要被甲基化，形成2,3-二甲氧基苯基端末。
这一过程中涉及到甲基四氢叶酸和3,4-二羟基苯乙醇的反应。
7. 含氮基团的添加接下来，需要在2,3-二甲氧基苯基端末的氧化氧上添加含氮基团（-NH-）。
这一过程由亚硝酸还原酶完成。
8. 羟化添加了含氮基团的前体物质需要被再次羟化，形成2,3-二氨基苯基。
这一过程由Tyrosine Hydroxylase (TH)酶完成。
9. N-糖基化在2,3-二氨基苯基的胺基功能团上加上N-糖基，形成4-（2-氨基-3，7，8-三甲基-1-，3Z-3，7-辛二烯基）苯甲酰胺。
这个过程由N-糖链基转移酶（如UDP-葡萄糖转移酶）来完成。
10. 细胞质内调节最后，在线粒体外膜合成的4-羟基苯丙酮将进入细胞质内，被合成出来的酶复合物利用。
这个过程中涉及到多种代谢途径的调节，包括转录因子、反式异构酶以及消耗性途径。
总的来说，安息香的辅酶合成是一个复杂的生物反应链，需要多种酶的协同作用，以及其他调节因素的参与。
这个过程控制了人体内能量转换的重要过程，同时对药物的代谢也起到一定的影响。
实验五 辅酶催化合成安息香
实验五 辅酶催化合成安息香一、实验目的1．学习安息香缩合反应及安息香转化的基本原理；2．学习以维生素B 1为催化剂合成安息香的实验原理和操作过程； 3．练习采用冰水浴控温；4．巩固有机溶剂进行重结晶的操作方法和注意事项； 5．学习薄层色谱在跟踪反应进程中的应用。
二、实验原理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、更有效并且在更温和的条件下进行。
维生素B 1又称硫胺素（Thiamine ）或噻胺，它是一种辅酶，作为生物化学反应的催化剂，在生命过程中起着重要作用，主要是对α-酮酸脱羧和形成偶姻（α-羟基酮）等三种酶促反应发挥辅酶的作用。
其结构如下：N NCH 2NH 2H 3CSN +H 3CCH 2CH 2OHCl -.HCl硫胺素分子中起催化作用的活性部分是噻唑环，噻唑环C 2上的质子由于受氮和硫原子的影响，具有明显的酸性，在碱的作用下质子容易被除去，产生的负碳离子作为催化反应中心，形成苯偶姻。
安息香的辅酶合成法就是以维生素B 1为催化剂来合成安息香，其反应方程式为：CH OH CO2 C 6H 5CHOVB 1附：芳香醛在氰化钠（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。
（若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 C 6H 5CHOCN -C 2H 5OH-H 2O C 6H5CH OH C O C 6H 5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：C 6H 5C OH+ CN-C O -H CN C 6H 5C -OHC 6H 5CNC 6H 5CH=OC 6H 5CH OH C O C 6H 5C OH C 6H 5CN C O -HC 6H 5C O -C 6H 5CN C OHHC 6H 5+ CN -其他取代芳醛（如对甲基苯甲醛、对甲氧基苯甲醛和呋喃甲醛等）也可以发生类似的缩合，生成相应的对称性二芳基羟乙酮。
安息香的辅合成及其转化-供上传
本科生综合实验题目：安息香的辅酶合成以其转化摘要安息香（化学名称二苯羟乙酮）在有机合成反应中常被用作中间体。
它既可以被氧化成α-二酮，又可在一定条件下被还原成二醇、烯或酮等。
作为双官能团的化合物可发生很多反应。
早期，安息香的合成通常是在氰化物作用下，由两分子苯甲醛发生分子间缩合反应。
但是氰化物剧毒，使用不安全。
后改用VB1解决了这个问题，反应条件温和，无毒且高效。
安息香用途广泛，可用于配制止咳药和感冒药，还可制成局部用药。
等级较好的提取后还可用于生产香皂、香波、护肤霜、洗涤剂等。
关键词：安息香；辅酶合成；转化；第1章 实验原理1.1实验一以前是苯甲醛在NaCN 作用下，于乙醇中加热回流，两分子苯甲醛之间发生缩合反应，生成二苯乙醇酮。
CHO2CNCCH O OH现在是采用维生素B 1盐酸盐代替氰化物辅酶催化安息香缩合反应。
此法优点为无毒，反应条件温和，产率较高。
CHO2CCH O OHVB 160-75℃1.2 实验二安息香可以被温和的氧化剂醋酸铜氧化生成α-二酮，铜盐本身被还原成亚铜态。
反应中产生的亚铜盐可不断被硝酸铵重新氧化生成铜盐，硝酸本身被还原为亚硝酸胺，后者在反应条件下分解为氮气和水。
1.3 实验三二苯乙二酮与氢氧化钾溶液回流，生成二苯乙醇酸盐，称为二苯乙醇酸重排。
反应过程如下：形成稳定的羧酸盐是反应的推动力。
一旦生成羧酸盐，经酸化后即产生二苯乙醇酸。
第2章主要仪器和试剂2.1 主要试剂2.1．1 实验一2.1.2 实验二2.1.3实验三2.2 主要仪器加热回流装置：（我们在实验时通常使用的是圆底烧瓶；加热可用恒温槽，也可用酒精灯，视情况而定）第3章操作步骤3.1 实验一（1）合成：①在100 ml圆底烧瓶中，加入1.8gVB1，5ml水和15ml95%乙醇。
将烧瓶置于冰浴中冷却。
同时取5ml 10％NaOH溶液于小烧杯中也置于冰浴中冷却。
②在冰浴中，将10％NaOH溶液在10min内滴加到圆底烧瓶中，使溶液的PH值为9~10，此时溶液为黄色。
安息香缩合反应ppt课件
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
芳香醛在NaCN或KCN作用下，分子间发生缩合生成 二苯羟乙酮（安息香）的反应，称为安息香缩合反应。
① VB1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VB1；用不完的应 尽快密封保存在阴凉处。 ② VB1溶液和 NaOH 溶液在反应前要用冰水 充分冷透，否则VB1的噻唑环在碱性条件下易 开环失效，使实验失败。
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
反应机理
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
性质 分子量 密度 熔点 沸点 折射率 溶解度
苯甲醛
微溶于水
benzaldehyde 无色液体
与乙醇、
;phenylaldeh yde;benzee
苦杏仁味
106.12
1.046
-26
179
1.5463
乙醚、苯 和氯仿混
carbonal
溶
安息香 白色或淡 212.25 1.310 137 344
benzoinum 黄色结晶
(20℃)
溶于沸醇 — 和热丙酮
微溶于水 和醚
VB1
白色结晶
（硫胺素） 或结晶性
Vitamin 粉末；有 337.28 B1 ,Thiamine, 微弱的特
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4
酶催化enzymecatalysis的特点
高度专一性；高效性 催化条件温和、可调控；酶活性的不稳定性
2020年9月20日
5
酶催化理论
1913年L.迈克 利斯和L.M.门 顿发展了酶的 作用和动力学 的一般理论。
活化能降低， 但自由能△G 不变，只改变 速度而不改变 平衡
2020年9月20日
6
酶的研究与应用
2020年9月20日
8
（1）直接利用酶进行有机化学反应
进行一般的有机化合物合成
应用在高分子化合物的合成与分解
在环境保护中来处理一些特殊的污染物。例如 可以利用过氧化物酶转化除去污水中的酚类及 芳香胺类化合物，利用甲烷单加氧酶可以处理 土壤中残留的有机农药等。
2020年9月20日
9
（2）非水溶剂的酶促反应研究
实验题目：安息香的辅酶合成
实验目的：
了解和学习仿生化学和生物有机合成的研究进 展和应用现状。
通过用维生素B1为催化剂合成安息香的实验， 学习并了解生物有机化学的合成方法和基本原 理。
进一步学习回流，重结晶、熔点测定、光谱分 析等基本实验技术在具体实验中的综合运用。
锻炼和培养学生的科研设计和研究能力、创新 能力。
非水酶学方法在多肽合成、聚合物合成、药物 合成以及立体异构体拆分等方面显示出广阔的 应用前景。如枯草杆菌蛋白酶可以在有机溶剂 中催化酯和胺发生氨解反应，形成手性酰胺类 化合物。
2020年9月20日
10
（3）酶的化学模拟
主要指针对酶模型开展的研究工作。所谓酶模 型即人工合成的具有酶的某种属性的有机化合 物或配合物，虽然这些物质的分子比较小，结 构比较简单，但是含有酶所具有的主要活性基 团及与酶的活性中心相似的空间结构，能够模 拟酶的某些关键性功能。
2020年9月20日
1
仿生化学 Biomimetic Chemistry
仿生 化学
酶的利用和 化学模拟
2020年9月20日
生物学 生物化
学
2
活性酶：主体（蛋白质、核酸）+辅酶（有机 小分子或无机离子）
2020年9月20日
3
活性酶：主体（蛋白质、核酸）+辅酶（有机 小分子或无机离子）
2020年9月20日
辅酶催化剂——维生素B1
2020年9月20日
16
TPP在丙酮酸脱羧过程的生化作用
2020年9月20日
17
VB1催化安息香反应的机理
叶立德（ylide） 内鎓盐
VB1催化安息香反应的机理
碱性条件的控制：碱性条件为必须，但是在氢 氧化钠等强碱溶液中噻唑环易开环失效。故需 反应前将维生素B1溶液、氢氧化钠溶液冰水浴 冷透。滴加氢氧化钠溶液入反应液的同时检测 其pH值在8~9之间，不可超过10；
2020年9月20日
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一、实验原理与制备工艺设计
功效：开窃清神，行气活血，止痛。
2020年9月20日
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1、合成路线的设计
安息香缩合反应：芳香醛发生分子间缩合生 成α-羟酮的反应。
2020年9月20日
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2、反应条件的设计
反应关键：碳负离子产生（受苯环影响受限制） 催化剂：氰化物，噻唑盐（含α-H醛也缩合） 反应介质：醇，用相转移催化剂（氯化四丁基铵 等）可在水中进行 其他条件：酸碱性、温度等
2020年9月20日
7
发现新酶、认识酶的组成及结构（特别是空间 结构）是酶研究的基础，利用酶来直接驱动化 学反应是重要的研究方面。
但是人们不得不面对的现实是，酶只有在生物 体内这个特殊的环境下，才能充分发挥其催化 功能，如果将生物活性酶从生物体内分离出 来，其活性就会大大降低，甚至丧失活性。正 是基于认识酶并改造酶的原因，人们在寻找提 高酶的活性、利用酶的新途径的同时，开展了 酶的化学模拟研究。
带控温装置
二、分离纯化工艺设计
重结晶1 g 产品约需6 mL 乙醇 下次实验：苦杏仁酸的相转移催化制备Leabharlann 芳香醛发生安息香反应的难易
碳负离子的产生难易取决于芳香醛的取代基 不同取代基的芳香醛之间也可反应
2020年9月20日
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（4）酶工程
化学酶工程：主要包括酶化学修饰及酶固定化 的研究和应用，所用的酶为天然活性酶。 生物酶工程：是以DNA重组为核心发展形成的 新的生物技术。主要包括两方面的研究，即克 隆酶及基因修饰酶。
酶的美好应用前景，使得人们投入 了空前的热情，关于酶的各个方面 研究，新思想、新技术、新产品也 层出不穷，令人目不暇接。
酶作为一种特殊的催化剂备受重视，其应用研 究已日趋广泛，从生物体系的酶到非生物体系 的酶催化，从酶的固定化到非水相酶反应，酶 的潜在能力正获得越来越多的开发和利用。
弄清自然界在亿万年进化过程中巧妙设计的各 种酶的作用机理，不仅能揭开生物催化过程的 奥秒，也能为人类利用其中某些原理来研究开 发新型高效催化剂奠定科学基础，并带动催化 的边缘学科──光助催化、电催化和光电催化 的发展。
温度控制：维生素B1的稳定性—在酸性条件下 稳定，但易吸水，在水溶液中易被空气氧化失 效；遇光、强热和Cu、Fe、Mn等金属离子可 加速氧化。开始不必沸腾（即反应液的温度不 超过80℃），后期可适当升高温度至80~90℃。
3、反应装置与条件控制
10min内滴加完碱液，然后测定pH值在9-10之间，再加入 苯甲醛。