安息香的辅酶合成及转化

【实验目的】

 学习安息香辅酶合成及转化的制备原理和方法。了解多步骤有机合成的方法。进一步掌握回流、冷却、抽滤等基本操作。

【实验原理】

（1）安息香的辅酶合成

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：

    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）。

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。

（2）二苯基乙二酮的合成

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。本实验经改进后使用催化量的醋酸铜，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。改进后的方法在不延长反应时间的情况下可明显节约试剂，且不影响产率及产物纯度。安息香也可用浓硝酸氧化成α-二酮，但由于释放出二氧化氮对环境产生污染。

 

（3）5,5-二苯基乙内酰脲

5,5-二苯基乙内酰脲即苯妥英是一种抗癫痫药。英文名Phenytoin。中文别名大伦丁、地伦丁、二苯妥英、二苯乙内酰脲、或奇非宁。适用于治疗全身性强直阵挛性发作、复杂部分性发作（精神运动性发作、颞叶癫痫）、单纯部分性发作（局限性发作）和癫痫持续状态。也可用于治疗三叉神经痛。

总反应方程式：

【实验步骤】

（1）安息香的辅酶合成

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。

③ 将冷透的 NaOH溶液滴加入冰浴中的VB1溶液的圆底烧瓶中，不断震荡，调节pH:9-10，此时溶液呈黄色。

④去掉冰浴，量取5mL新蒸苯甲醛加入上述溶液中，装上回流冷凝管，加入沸石。温水浴中加热反应，水浴温度控制在60-75℃之间（不能使反应物剧烈沸腾），约80-90min。，此时溶液为橘黄或橘红色的均相溶液。

⑤ 撤去水浴，待反应物冷至室温，析出浅黄色结晶，再放入冰浴中冷却使之结     晶完全。（若出现油层，重新加热使其变成均相，再慢慢冷却结晶。)

用布氏漏斗抽滤收集粗产物，用25mL冷水分两次洗涤。称重，用95％乙醇进行重结晶，如产物呈黄色，可用少量活性炭脱色。产品（白色晶体，熔点134-136℃）空气中晾干后，称重。

注意事项:

①VB₁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。遇光和Fe、Cu、Mn等金属离子可加速氧化。在NaOH溶液中嘧唑环易开环失效。因此NaOH溶液在反应前必须用冰水充分冷却，否则，VB₁在碱性条件下会分解，这是本实验成败的关键。

②反应过程中,溶液在开始时不必沸腾,反应后期可适当升高温度至缓慢沸腾（80－90℃）。

③若需脱色活性炭加入0.15 g左右。

④安息香在沸腾的95%乙醇中的溶解度为12-14g/100mL。

（2）二苯基乙二酮的合成

①在50ml圆底烧瓶中加入2.15g安息香、6.5mL冰醋酸、1g粉状的硝酸铵和1.3mL2%醋酸铜溶液，加入几粒沸石，装上回流冷凝管，在石棉网上缓缓加热并时加摇荡。

②当反应物溶解后，开始放出氮气，继续回流1.5h使反应完全。

③将反应混合物冷却至50-60℃，在搅拌下倾入10mL冰水中，析出浅黄色的二苯乙二酮结晶。

④抽滤，用冷水充分洗涤，尽量压干，产物已足够纯净可直接用于下一步的合成。如要制备纯品，可用75%乙醇水溶液重结晶（熔点95℃）。

（3）5,5-二苯基乙内酰脲

①在50ml圆底烧瓶中加入1g二苯乙二酮，0.5g尿素、25ml95%乙醇，充分摇振使固体溶解。

②在溶解后的混合溶液中加入3ml 9.4mol/L的氢氧化钠水溶液，摇振后水浴加热回流2小时。冷却。如反应瓶中有沉淀物析出，则将其抽滤，除去固体杂质（如未出现沉淀，可省去此步）。

③向滤液中加入75mL水，充分混合后在搅拌下滴加10%盐酸，直至PH4~5为止。

④析出沉淀的溶液在冰浴上冷却10min，抽滤，收集固体为二苯乙内酰脲粗产品，用95%乙醇重结晶，加活性碳脱色，晾干（熔点295-298℃）。

 

第二篇：安息香的辅酶合成(完整版)

                实验三：安息香的辅酶合成

一：实验目的

1、 学习安息香辅酶合成的制备原理和方法。

2、 进一步掌握回流、冷却、抽滤等基本操作。

3、了解酶催化的特点

二：实验基本原理（或主、副反应式）

           

三：主要试剂及主要主副产物的物理常数

四、主要试剂规格及用量

五、实验装置图

     主要仪器：圆底烧瓶，试管，冷凝管，烧杯，抽滤装置，玻璃棒等。

六、实验步骤及现象

七、实验结果及分析

  实验中用去0.07mol苯甲醛，理论上应得到0.035mol安息香，得到的理论产量为：

                   

  实际产量为： m实际=0.5g     

产率：

    本次实验产量很低，其可能的原因有以下几点：

       1、滴加氢氧化钠溶液过快，导致局部温度升高而使部分维生素B1催化活性失效，致使产量较低；

       2、在实验中可能滴加了过多了氢氧化钠，而使部分维生素B1分解；

       3、在抽滤时，由于结晶不完全等因素会造成产量进一步降低。

八、实验思考

     1、本实验中有哪些特别注意事项？

         答：a、调节PH时，溶液一定要摇匀，且PH要调到9—10；

b、维生素B1在酸性条件下稳定，易吸收水，在水溶液中易被空气氧化，且再滴加氢氧化钠时，要冷却的氢氧化钠，防止维生素B1开环失效；

c、再水浴加热时，温度一定要保持在60-75摄氏度，不可加热至沸腾；

             d、加热回流时一定要加入沸石，防止暴沸。

             e、若产物呈油状物析出，应重新加热使呈均相，再慢慢冷却重新结晶。必要时可用玻璃棒摩擦瓶壁或投入晶种。

2、为什么加入苯甲酸后，反应混合物的ph要保持在9-10？

        答：在碱性环境下，VB1形成碳负离子，催化亲核加成反应。pH一低，酸性强了，VB1就无法形成C-离子了（结合H+变回成VB1了）。pH值过高的话，也就是碱性太强的话，原料苯甲醛就会发生歧化反应生成苯甲醇和苯甲酸，不但导致合成安息香的收率大大下降，还使反应体系多了两个副产物，增加分离难度。

        这反应叫做Cannizzaro反应，定义如下：无α-活泼氢原子的醛，在强碱作用下，发生分子间氧化-还原反应，一个分子的醛基氢以氢负离子的形式转移给另一分子，结果一分子被氧化成酸，而另一分子则被还原为醇，故又称为歧化反应。   

        苯甲醛合成安息香一般用氢氧化钠，pH太高，就是NaOH加太多，这时候，氢氧根HO-就会去进攻苯甲醛的醛基碳，碳氧双键其中一对电子先转移到氧原子上，这时候整个分子电子过于富裕，原来的醛基碳变得很排斥电子，于是原来醛基上的那个氢带着一对电子奔向另一个苯甲醛的羰基碳而去形成苯甲醇负离子，这个苯甲醇负离子很容易就从氢氧化钠溶液的H2O中夺取一个氢成了苯甲醇，而第一分子醛上原来转移到氧原子上的那对电子看到失去一个氢的醛基碳带了正电，于是便向它奔来，又形成碳氧双键，苯甲酸就形成了。