有机合成实验报告

8-羟基喹啉的合成

一、目的要求

1．掌握8-羟基喹啉杂环化合物的合成原理及方法；

2．巩固回流加热和水蒸汽蒸馏等基本操作技能。

二、原理

以邻氨基酚、邻硝基酚、无水甘油和浓硫酸为原料合成8-羟基喹啉。浓硫酸的作用是使甘油脱水生成丙烯醛，并使邻氨基酚和丙烯醛加成物脱水成环。硝基酚为弱氧化剂，能将成环产物8-羟基-1，2-二氢喹啉氧化成8-羟基喹啉，邻硝基酚本身则还原成邻氨基酚，也可参与缩合反应。反应过程可能为：

CH2OH

CH OH CH2OH +H2SO4

-2H2O

CH2CH CHO

OH NH2

+

CH2

CH

C

O

H

OH NH

CH2

CH

CH

HO

H2SO4

N

OH H

OH NO2

N

OH

三、实验步骤

在圆底烧瓶中称取19g无水甘油[1](约0.2mo1)，并加入3.6g (0.026mo1)邻硝基苯酚、5.5g (0.05mo1)邻氨基苯酚，使混合均匀。然后缓缓加入9mL浓硫酸[2](约16g)。装上回流冷凝装管，在石棉网上用小火加热。当溶液微沸时，立即移去火源[3]。反应大量放热，待作用缓和后，继续加热，保持反应物微沸2小时。

稍冷后，进行水蒸汽蒸馏，除去未作用的邻硝基苯酚。瓶内液体冷却后，加入12g氢氧化钠溶与12mL水的溶液。再小心滴入饱和碳酸钠溶液，使呈中性[4]。再进行水蒸汽蒸馏，蒸出8-羟基喹啉(约收集馏液400-400 mL)。馏出液充分冷却后，抽滤收集析出物，洗涤干燥后的粗产品6g左右。

粗产物用乙醇一水混合溶剂重结晶，得8-羟基喹啉5g左右(产率69％)[6]。取上述0．5g 产物进行升华操作，可得美丽的针状结晶，熔点76℃。纯8-羟基喹啉的熔点为75～76℃。本试验需10小时。

四、实验结果及其分析

经蒸馏、冷却、抽滤后，称得实验产物湿重为4.16g。

两次水蒸气蒸馏所处的PH不同，原因是第一次要除去杂质，而第二次要得到产物。产物8-羟基喹啉既溶于酸又溶于碱。成盐后不能被蒸出，所以第二次蒸馏前必须小心中和使PH在7~8之间，使产量最大。由于实验具有升华性质，而可能含有的固体杂质确没有这个特征，故可以采用升华提纯，但升华时火不宜过大。

五、实验注意事项

(1) 无水甘油的制备：所用甘油的含水量不应超过0．5％。如果甘油中含水量较大时，则喹啉的产量不好。可将普通甘油在通风橱内置于瓷蒸发皿中加热至180℃，冷至100℃左右，放入盛有硫酸的干燥器中备用.

(2) 试剂必须按所述次序加入，如果浓硫酸先加入，则反应往往很剧烈，不易控制。

(3) 此系放热反应，溶液呈微沸，表示反应已经开始．如继续加热，则反应过于激烈，会使溶液冲出容器。

(4) 8-羟基喹啉既溶于酸又溶于碱而生成盐，成盐后不被水蒸汽蒸馏蒸出，故必须小心中和，控制pH在7-8之间。中和恰当时，瓶内析出沉淀最多。

(5) 为确保产物蒸出，在水蒸汽蒸馏时后，对残液pH值再进行一次检查，必要时再进行水蒸汽蒸馏。

(6) 产率以邻氨基苯酚计算，不考虑邻硝基苯酚部分转化后参与反应的量。

香料香豆素的合成

一、目的要求

1．掌握杂环合成的基本原理；

2．了解化学法合成香料类化合物的方法。

二、原理

苯环与吡喃酮稠合有两类化合物：苯并－α－吡喃酮，即香豆素和苯并-γ-吡喃酮，即色酮。 O O O O

色酮 香豆素

它们都广泛地存在于自然界中。

早在1820年，香豆素即已从零陵香豆中分离出来。后来又发现，在蓝花科、芜青甘蓝科、唇形科等多种植物中都存在香豆素。在熏衣草、三叶草花、香料的精油中香豆素是一个主要的成分．正是香豆素及其衍生物使上述的植物具有干草的香气。

1868年W ．H ．Perkin 首先从水杨醛合成了香豆素，但却没有提出正确的结构。关于香豆素的结构一时众说纷纭。至1872年H.S.Biff 才确定其结构是苯并- -吡喃酮。

香豆素结构确定以后，人们提出了许多种合成香豆素和取代香豆素的方法。归纳起来主要可以分为两类。

一类反应是从酚制备。如1917年A ．Sonn 用间苯二酚和氰基乙酸乙酯合成了4,7-二羟基香豆素

这类反应的第一步是一个β-取代的酯(如氰基乙酸乙酯，乙酰乙酸乙酯等)在酸性催化剂的存在下，使酯的β-碳成为正碳离子，然后对酚(为使苯环活泼，常用间苯二酚)进行亲电取代反应，接着进行水解、闭环成香豆素衍生物。

另一类反应是用水杨醛或其衍生物为原料，先在碱性条件下进行缩合反应。如Perkin 合成法．先生成邻羟基肉桂酸钾，然后酸化成邻羟基肉桂酸。其中顺式的酸称苦马酸，反式的酸称香豆酸，在酸性条件下都能闭环成香豆素。

本实验合成香豆素-3-羧酸则是用水杨醛和丙二酸酯在弱碱六氢吡啶的催化下进行诺文葛耳(Knoevenagel)缩合成酯，然后经碱水解、酸化而完成。

三、实验步骤

1、香豆素－3－羧酸乙酯

在l00mL圆底烧瓶中放置5.0g水杨醛(0.041mol)．7.2g丙二酸二乙酯(0.045 mol)和25mL 无水乙醇。再用滴管滴入约0.5mL六氢吡啶和两滴冰乙酸，加入几粒沸石后装上球形冷凝管并在冷凝管顶端装一氯化钙干燥管，在水浴上加热回流2h。待稍冷后，拆去干燥管，从冷凝管顶端加入20mL冷水．除去冷凝管，将烧瓶置于冰浴中冷却，使结晶析出完全。过滤，晶体用冰冷过的50％乙醇洗涤2—3次(每次约lmL)。粗产品为白色晶体，经干燥后重6.5g(产率73％)。熔点92—93℃。纯香豆素－3－羧酸乙酯的熔点为93℃。

2、香豆素－3－羧酸

在l00mL圆底烧瓶中放4g氢氧化钾(0.071 mol)、l0mL水、20m195％乙醇和4.0g香豆素－3一羧酸乙酯(0.018mol)，装上球形冷凝管，用水浴加热至酯溶解后，再微沸15 min。停止加热后，将烧瓶置于温水浴中。用液管吸取温热反应液、逐滴滴入盛有l0mL浓盐酸和50mL水的250mL锥形瓶中．边滴边缓缓摇动锥形瓶。加完后．将锥形瓶置于冰水浴中冷却，使晶体析出完全。过滤，晶体用少量冰水洗涤。干燥，熔点188～189℃(分解)，产量3.3g(产率95％)。

纯香豆素-3-羧酸的熔点为190℃(分解)。

四、实验结果及其分析

香豆素-3-羟酸酯经称量质量为7.582g，理论值为6.5g。产率=7.582/6.5*100%=116.6%。本实验的产率应在73%左右，产率偏大，可能由于产物中有杂质，或未烘至完全干等原因所致。

香豆素-3-羧酸的质量为2.457g，而理论值为3.3g，产率=2.457/3.3=74.5%。本实验的产率应在95%左右，产率偏小，原因可能是第一步反应成品时杂质较多，故此步终产物较少。

五、注意事项

1.六氢吡啶气味很难闻，最好在通风柜中转移、并注意不要滴到瓶外。

2.氢氧化钾与浓盐酸均有腐蚀性．使用时须小心，别与皮肤接触。浓盐酸中会逸出氯化氢气体，对呼吸道刺激作用很大，配制时最好在通风柜中进行。

高压釜操作技术-------对硝基苯酚

一．实验目的及要求