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1、安息香缩合及安息香的转化 摘 要：安息香缩合反应芳香醛在乙醇-水溶液中发生双分子缩合，生成1, 2-二苯基羟乙酮即安息香的反应。其缩合产物主要有苯偶姻、糠偶姻、噻吩偶姻及其衍生物等,这些物质在化学和医药工业等方面具有广泛的应用。经典的安息香合成以氰化钠或氰化钾为催化剂,虽然产率较高,但合成产物的毒性很大,易造成环境污染,损害人体健康。近年来,有关安息香缩合反应及应用研究的新技术、新方法、新催化剂有了较大进步。本文主要涉及其辅酶合成及转化。关键词：安息香；缩合反应； 二苯乙二酮；二苯乙醇酸 参考。材料一 文献综述1.1 安息香及其缩合反应简介安息香（英文：Benzoin）又称苯偶姻、二苯乙醇酮、
2、2-羟基-2-苯基苯乙酮或2-羟基-1,2-二苯基乙酮，是一种无色或白色晶体。安息香是一种重要的化工原料，广泛用作感光性树脂的光敏剂、染料中间体和粉末涂料的防缩孔剂,也是一种重要的药物合成中间体,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、乙酸安息香类化合物的合成1。芳香醛在乙醇-水溶液中发生双分子缩合，生成1, 2-二苯基羟乙酮即安息香的反应称为安息香缩合反应。安息香缩合反应已有相当长的历史,其缩合产物主要有苯偶姻、糠偶姻、噻吩偶姻及其衍生物等,这些物质在化学和医药工业等方面具有广泛的应用。经典的安息香合成以氰化钠或氰化钾为催化剂,虽然产率较高,但合成产物的毒性很大,易
3、造成环境污染,损害人体健康。近年来,有关安息香缩合反应及应用研究的新技术、新方法、新催化剂等报道较多,这些研究对提高安息香缩合产率、扩大其应用范围具有重要的理论和实际意义。21.2 安息香缩合催化剂应用的研究芳醛缩合的一种产物, 但催化剂是芳醛缩合成安息香的必要条件。比较广泛应用的催化剂是氰化钠或者维生素B1。1.2.1 维生素B1和氰化钠两种催化剂对安息香缩合实验的影响比较(1)催化原理的不同 维生素B1为催化剂的催化原理如下: 氰化钠为催化剂的催化原理如下: (2)安全性的不同氰化钠为剧毒药品, 微量即可致死, 故使用时必须戴好口罩、手套, 投入氰化钠前, 一定要用20%NaOH调至pH=
4、 8, 否则可产生剧毒的氰化氢气体。因此, 用氰化钠为催化剂安全性很差, 而用维生素B1为催化剂安全性非常好。(3)价格和得到难易程度的不同氰化钠为剧毒药品, 价格较贵, 不经济, 而且, 购买、运输和保管都非常不方便, 作为一般实验使用,很不合适。维生素B1为普通药品, 价格低廉, 容易购买、运输和保管。作为一般实验使用, 非常合适。3实验室一般采用最简单的维生素B1催化法。1.2.2安息香的辅酶合成芳香醛在NaCN（或KCN）作用下，分子间发生缩合生成安息香（二苯羟乙酮）的反应称为安息香缩合。因为NaCN（或KCN）为剧毒药品，使用不方便，改用维生素B1代替氰化物催化安息香缩合反应，反应条
5、件温和、无毒且产率高。反应式如下：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：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-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：在碱作用下，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叶立得（ylid）。第二步：噻唑
6、环上碳负离子与苯甲醛的羰基发生亲核加成，形成烯醇加合物环上带正电荷的氮原子起了调节电荷的作用。第三步：烯醇加合物再与苯甲醛发生亲核加成形成一个新的辅酶加合物。第四步：辅酶加合物离解成安息香，辅酶复原 1.3 安息香的转化有安息香制备二苯乙醇酸有两种方法：先将安息香氧化成二苯乙二酮，再将二苯乙二酮与氢氧化钾溶液回流，重排生成二苯乙醇酸或者直接由安息香与碱性溴酸钠溶液反应制备。因后者有Br2产生，且有一定的危险性，所以实验室一般采用第一种方法。41.3.1 二苯乙二酮的制备：二苯乙二酮可以由安息香经氧化制得。氧化剂可以为浓硝酸，但反应生成的二氧化氮对环境污染严重。也可以使用Fe3+作为氧化剂，铁盐
7、被还原成Fe2+。本实验改进后采用醋酸铜作为氧化剂。这样反应中产生的亚铜盐不断被硝酸铵重新氧化成铜盐，硝酸铵本身被还原成亚硝酸铵，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。1.3.2 二苯乙醇酸的制备：二苯乙二酮与氢氧化钾溶液回流，重排生成二苯乙醇酸。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。这一重排反应可普遍用于将芳香族-二酮转化为芳香族-羟基酸，某些脂肪族-二酮也可发生类似反应。5 实验方法2.1 实验仪器与药品圆底烧瓶（50mL、100mL），天平（称量纸），量筒（10mL、2
8、5mL、50mL）,玻璃棒，烧杯（400mL、1000mL），电热套，温度计，冷凝管(乳胶管)，抽滤瓶，布氏漏斗，锥形瓶（2个），滴管，玻璃漏斗，PH试纸，刚果红试纸；VB1，苯甲醛，10%氢氧化钠，活性炭，沸石，硝酸铵、冰醋酸、2%醋酸铜溶液、95%乙醇，氢氧化钾、活性炭、浓盐酸、5%盐酸等。2.2 药品理化常数有机物式量性状熔点沸点密度溶解度水醇醚苯甲醛106.12无色液体-261781.0415微溶溶溶安息香212.25无色或白色晶体1333441.310冷水不溶热水溶溶微溶于乙醚二苯乙二酮210.23黄色针状晶体94.873471.084不溶溶溶二苯乙醇酸228.24针状晶体15018
9、0微溶冷水溶于热水溶溶2.3 实验装置图加热回流装置抽滤装置过滤装置2.4 实验步骤一2.4.1 安息香的辅酶合成：在100ml圆底烧瓶中，加入3.6g维生素B1、10mL水、30mL乙醇，摇匀溶解后将烧瓶置于冰水浴中冷却。同时取10Ml10%氢氧化钠溶液于试管中也置于冰浴中冷却。然后在冰浴冷却下，将氢氧化钠溶液在10min内滴加到反应液中，并不断摇荡，调节溶液pH为9-10，摇匀，使之三分钟色不退，此时溶液为黄色。去掉冰水浴后，加入20mL新蒸的苯甲醛，装上回流冷凝管，加上几粒沸石，将混合物置于水浴中温热1.5h。反应过程中保持溶液pH为9-10，水浴温度为60-75，切勿将混合物加热至沸腾
10、，此时反应混合物呈桔黄或桔红色均相溶液。将反应混合物置于冷水浴中冷却至室温，析出浅黄色的结晶。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。将产物进行真空抽滤，并用50ml冷水分两次洗涤结晶。粗产品用的95%乙醇重结晶，若产物呈黄色，可加入少量的活性炭脱色。纯安息香为白色针状晶体，熔点为134-136。2.4.2 二苯乙二酮的制备：在50mL圆底烧瓶中加入4.3g安息香、12.5mL冰醋酸、2g粉状的硝酸铵和2.5mL2%醋酸铜溶液（2%的醋酸铜的制备：溶解一水合硫酸铜于100 mL10%醋酸溶液中充分搅拌后过滤去碱性铜盐的沉淀），加入几粒沸石
11、，装上回流冷凝管，用电热帽加热并时加摇荡。当反应物溶解后，开始放出氮气，继续回流1.5h使反应完全。将反应混合物冷至50-60，在搅拌下倾入20mL冰水中，析出二苯乙二酮结晶。抽滤，用冷水充分洗涤，尽量压干，粗产物直接用于下一步合成。 2.4.3 二苯乙醇酸的制备：在100 mL圆底烧瓶中将2.5 g KOH溶解于5mL水中，加入2.5 g二苯乙二酮溶于7.5 mL95%乙醇的溶液，混合均匀后，装上回流冷凝管，在水浴上加热回流15min。然后将反应混合物转移到小烧杯中，在冰水浴上放置约1h，直至析出二苯乙醇酸钾盐的晶体。抽滤，并用少量冷乙醇洗涤晶体。将抽滤出的钾盐溶于70mL水中，用滴管加入两
12、滴加入浓盐酸，少量未反应的二苯乙二酮呈胶体悬浮物，加入少量活性炭并搅拌几分钟，然后用折叠滤纸过滤。滤液用5%盐酸酸化至刚果红试纸变蓝（约25mL），既有二苯乙醇酸晶体析出，在冰水浴中冷却使结晶完全。抽滤，用冷水洗涤几次除去晶体中的无机盐。进一步纯化可用水重结晶，并加少量活性炭脱色。二苯乙醇酸熔点148-149。62.5 实验步骤二2.5.1 安息香的辅酶合成：1) 在50ml圆底烧瓶中加入1.8g VB1(盐酸硫胺素盐噻胺)，5ml蒸馏水，15ml 95%乙醇，用塞子塞上瓶口，放在冰水浴中冷却。 2) 用一支试管取5ml 10%NaOH溶液，也放在冰水浴中冷却10min。3) 用小量筒取10m
13、l(0.1mol)新蒸苯甲醛，将冷透的 NaOH溶液缓慢滴加入冰浴中的圆底烧瓶中，并立即将苯甲醛加入，充分摇匀（调节pH:9-10）。4) 加入沸石，温水浴中加热反应，水浴温度控制在6075之间（不能使反应物剧烈沸腾），约8090min。（反应混合物呈桔黄或桔红色均相溶液）后处理。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。6) 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）空气中晾干后，称重。2.5.3 二苯乙醇酸的制备：
14、在一小蒸发皿中放置5.5g氢氧化钠和1.2g溴酸钠于12mL水的溶液。将蒸发皿置于热 水浴上，加热至85-90。然后在搅拌下分批加入4.3g安息香，加完后保持此温度，并不断搅拌，中间需不断地补充少量水，以免反应物变得过于粘稠，直至取少量反应物于试管中，加水后几乎完全溶解为止。反应约需1.5h。用50mL水稀释反应混合物，置于冰浴中冷却后滤去不溶物（副产物为二苯甲醇）。滤液在充分搅拌下，慢慢加入40%硫酸（1:3体积比），到恰好不释放出溴为止（约需13-14mL）。抽滤析出的二苯乙醇酸晶体，用少量水洗涤几次，压干，粗产物干燥后约3-3.5g，熔点148-149。进一步提纯可用水重结晶。二本实验拟
15、采用方法安息香的辅酶合成：1) 在50ml圆底烧瓶中加入1.8g VB1(盐酸硫胺素盐噻胺)，5ml蒸馏水，15ml 95%乙醇，用塞子塞上瓶口，放在冰水浴中冷却。 2) 用一支试管取5ml 10%NaOH溶液，也放在冰水浴中冷却10min。3) 用小量筒取10ml(0.1mol)新蒸苯甲醛，将冷透的 NaOH溶液缓慢滴加入冰浴中的圆底烧瓶中，并立即将苯甲醛加入，充分摇匀（调节pH:9-10）。4) 加入沸石，温水浴中加热反应，水浴温度控制在6075之间（不能使反应物剧烈沸腾），约8090min。（反应混合物呈桔黄或桔红色均相溶液）后处理。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。6) 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）空气中晾干后，称重。二苯乙醇酸的制备：在一小蒸发
