6/6抗痙攣藥二苯乙內(nèi)酰脲的合成華南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院09材化（3）班黎聃勤2009307503101．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.1了解安息香縮合反應(yīng)的原理和實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)會輔酶合成及pH值控制。1.2了解安息香氧化反應(yīng)，掌握薄層層析法監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程的實(shí)驗(yàn)方法。1.3了解二苯乙二酮和尿素制備5,5-二苯基乙內(nèi)酰脲的方法和機(jī)理。2．實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)由苯甲醛經(jīng)三步反應(yīng)制備得到5,5-二苯基乙內(nèi)酰脲，分別是：安息香的輔酶催化合成安息香氧化生成二苯乙二酮二苯乙二酮與尿素反應(yīng)制備5,5-二苯基乙內(nèi)酰脲2.1本實(shí)驗(yàn)采用VB1作為催化劑。當(dāng)溶液體系呈微堿性時，VB1分子中的噻唑環(huán)上的氮原子和硫原子鄰位上的氫退去，噻唑環(huán)生成碳負(fù)離子：然后碳負(fù)離子與苯甲醛作用生成中間體，中間體異構(gòu)化后與苯甲醛發(fā)生親核加成反應(yīng)，經(jīng)分解后得到安息香。2.2用硝酸氧化安息香可以制得二苯乙二酮：過程中用薄層分析可以檢測反應(yīng)進(jìn)行的程度，從而調(diào)整反應(yīng)進(jìn)行的時間。2.3二苯乙二酮在堿性的條件下發(fā)生重排，得到二苯基乙醇酸。氫氧根親核進(jìn)攻二苯乙二酮的一個羰基，生成的羥基負(fù)離子加成另一個羰基。苯基帶著一對電子向羰基轉(zhuǎn)移重排，反應(yīng)的動力是生成羰基負(fù)離子的穩(wěn)定性。生成的二苯基乙醇酸與尿素縮合生成5,5-二苯基乙內(nèi)酰脲

3.實(shí)驗(yàn)步驟3.1輔酶催化合成安息香稱取3.6g研磨過的維生素B1置于150ml圓底燒瓶中，加入12ml蒸餾水和30ml95%乙醇，振搖溶解，塞上瓶塞，于冰鹽浴中冷卻。在一個錐形瓶中加入20ml10%氫氧化鈉溶液，置于冰鹽浴中冷卻。將冷卻后的氫氧化鈉溶液逐滴滴加到VB1的乙醇溶液中，用精密pH試紙監(jiān)測溶液pH值，當(dāng)溶液pH值達(dá)到9.7的時候停止滴加。分三批加入20ml苯甲醛，搖勻后檢測溶液pH值。在圓底燒瓶上裝上球形回流冷凝管，裝置如圖1所示在65℃水浴中加熱90min，冰浴冷卻，此時有白色晶體析出。抽濾，冰水洗滌。用30ml95%乙醇對產(chǎn)品進(jìn)行重結(jié)晶。得到白色針狀結(jié)晶。測得的安息香紅外光譜如下：3.2二苯乙二酮的制備以硅膠GF254作為吸附劑，0.5%羧甲基纖維素鈉作為黏合劑，在玻片上均勻鋪成薄層板，室溫晾干后，在110℃烘箱中活化1h。將3.0g粗品安息香、15ml冰醋酸及7.5ml濃硝酸置于50ml三頸燒瓶中混合。燒瓶上裝上冷凝管、溫度計(jì)及氣體吸收裝置，裝置如圖2所示對反應(yīng)物做薄層層析監(jiān)測。先用毛細(xì)管吸取少量反應(yīng)物，在薄層板上點(diǎn)樣2次，待醋酸和硝酸揮發(fā)后，將薄層板放入二氯甲烷中展開。展開劑移到離板上沿1cm處即取出晾干。放在紫外燈下顯色。以90℃的水浴加熱反應(yīng)物，每隔15min做一次薄層層析監(jiān)測，一共做六次。反應(yīng)1.5h。將反應(yīng)物加入120g冰水混合物。黃色晶體完全析出后，抽濾用冰水洗滌。用70ml95%乙醇重結(jié)晶。得白色晶體。3.35,5-二苯乙內(nèi)酰脲的制備稱取1.0g二苯乙二酮、0.5g尿素、15ml95%乙醇，緩慢滴加3ml30%氫氧化鈉溶液，加到50ml圓底燒瓶，在80℃水浴中加熱回流1.5h。裝置如圖1所示。水浴冷卻，將反應(yīng)物倒入盛有25ml水的燒杯中，抽濾。向?yàn)V液中滴加10%鹽酸至溶液使石蕊試紙呈紅色為止。抽濾，用20ml水洗滌固體。抽干后用10ml95%乙醇重結(jié)晶，重結(jié)晶的時候加入一勺活性炭脫色。烘干稱量。4．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表1各步反應(yīng)的收率實(shí)驗(yàn)步驟第一步第二步第三步實(shí)際產(chǎn)量（g）7.461.630.81理論產(chǎn)量（g）19.232.971.2收率（%）38.854.90.68表2薄層層析監(jiān)測結(jié)果監(jiān)測次數(shù)第一次第二次第三次第四次第五次第六次Rf值反應(yīng)物0.670.560.650.680.590.64產(chǎn)物0.850.870.880.91安息香的紅外光譜圖：二苯乙二酮的紅外光譜圖：5,5-二苯基乙內(nèi)酰脲的紅外光譜圖：5.分析討論5.1三種產(chǎn)物的紅外光譜圖分析：1）安息香譜圖上第一個吸收峰出現(xiàn)在波數(shù)740cm-1和760cm-1附近，這是苯環(huán)一取代苯上的氫的特征吸收峰，表明苯環(huán)是一取代。第二個比較尖銳的吸收峰出現(xiàn)在1700cm-1附近，明顯是芳環(huán)上羰基的吸收峰。而苯環(huán)的吸收峰出現(xiàn)在2820cm-1附近，比正常值偏低。這是因?yàn)榘蚕⑾惴肿又袃蓚€苯環(huán)上分別連有—CHOH和—C=O，兩個基團(tuán)與苯環(huán)共軛是苯環(huán)吸收波數(shù)偏低。羥基的吸收峰除了同樣因?yàn)樯鲜鲈蚱⊥?，還由于鄰位上的氧原子與氫原子形成氫鍵，降低波數(shù)，出現(xiàn)在了3400cm-1處。2）二苯乙二酮從譜圖上來看，羰基和苯環(huán)的吸收峰分別出現(xiàn)在1680cm-1處和3100cm-1處。在3500cm-1附近有一個比較平緩的吸收峰，這可能是未反應(yīng)的安息香上羥基的吸收峰。在波數(shù)小于1500cm-1的指紋區(qū)有較多吸收峰出現(xiàn)，可能是樣品中其他的雜質(zhì)引起的。3）5,5-二苯基乙內(nèi)酰脲譜圖上顯示在波數(shù)為3200cm-1附近有一個跨度很大的吸收峰，從3700cm-1到3000cm-1。這是由于5,5-二苯基乙內(nèi)酰脲分子中羥基、苯環(huán)、氨基的吸收峰都在這個區(qū)間內(nèi)，多個吸收峰簡并為一個比較大的峰。而在1750cm-1處出現(xiàn)了羰基的吸收峰。5.1影響安息香產(chǎn)率的因素及提高產(chǎn)率的方法1）苯甲醛及維生素B1的氧化。苯甲醛因其具有醛基而具有還原性，久置的苯甲醛易被空氣中的氧氣氧化為苯甲酸。在安息香合成的過程中，苯甲酸會消耗氫氧根離子使溶液的pH值降低，不利于VB1分子生成碳負(fù)離子，使催化效率大大降低。為此，反應(yīng)前應(yīng)先將苯甲醛用5%NaHCO3溶液處理，干燥后蒸餾，得純化的苯甲醛。另外，維生素B1分子容易被氧氣氧化，為避免VB1的損失，投料時反應(yīng)物應(yīng)在冰鹽浴中冷卻。同時，反應(yīng)應(yīng)在比較溫和的溫度（65℃~70℃）進(jìn)行。2)溶液的pH值。VB1催化的關(guān)鍵因素的溶液的pH值。VB1分子的噻唑環(huán)需在堿性條件下才可以顯示酸性，生成碳負(fù)離子。故溶液pH值要大于7，但噻唑環(huán)在堿性過強(qiáng)的情況先容易開環(huán)，使VB1失效。故氫氧化鈉溶液的濃度不宜過大（質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過10%），且需邊攪拌邊滴加，pH值控制在9.6~9.8為宜。由于體系的酸堿性為弱堿性，使用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值很容易使溶液堿性過強(qiáng)，故可考慮用Na2CO3溶液代替。為防止維生素B1氧化，操作應(yīng)盡快完成。5.2影響二苯乙二酮產(chǎn)率的因素及實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)1）濃硝酸硝化反應(yīng)。安息香分子中一個苯基上連著一個羥甲基，硝酸溶液在羥甲基的鄰對位硝化，影響產(chǎn)率。2）安息香沒有完全反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中后面兩個薄層層析板的色譜圖出現(xiàn)了異?，F(xiàn)象。層析板的頂端出現(xiàn)大片的斑點(diǎn)，斑點(diǎn)面積較大。這主要是因?yàn)楸訉游霰O(jiān)測出現(xiàn)問題。溶液中雜質(zhì)較多，導(dǎo)致薄層板上出現(xiàn)產(chǎn)物斑點(diǎn)拖尾和漂移現(xiàn)象，使得反應(yīng)進(jìn)度難以判斷。從而導(dǎo)致反應(yīng)沒有完全進(jìn)行即停止。通過選擇擴(kuò)散速度較快的展開劑，有利于不同物質(zhì)在薄層板上的分離，有利于監(jiān)測。另外，可以選擇一些產(chǎn)物與雜質(zhì)的溶解度差別較大的溶劑作展開劑。另外，可用醋酸銅與硝酸銨氧化法和三氯化鐵氧化法氧化安息香。前者在不影響產(chǎn)率的前提下可以節(jié)省試劑。后者反應(yīng)時間縮短（45min-60min）且產(chǎn)率很高(90%-94%)。兩種方法都沒有有毒的氮氧化物生成，安全環(huán)保。5.3影響5,5-二苯基乙內(nèi)酰脲產(chǎn)率的因素及提高產(chǎn)率的方法1）氫氧化鈉對反應(yīng)物的影響。氫氧化鈉溶液滴加太快，會導(dǎo)致副反應(yīng)的發(fā)生，使反應(yīng)物嚴(yán)重變色，有二苯乙炔二脲沉淀生成。由于氫氧化鈉的堿性較強(qiáng)，可考慮用醋酸鈉等堿性較弱的溶劑取代氫氧化鈉。2）重結(jié)晶的溶劑用量。5,5-二苯基乙內(nèi)酰脲在乙醇的溶解度比較大。若重結(jié)晶的時候加入的乙醇的量比較多，則冷卻結(jié)晶時較多產(chǎn)物溶解在乙醇中未能析出，導(dǎo)致產(chǎn)率偏低。故重結(jié)晶時根據(jù)粗品的量的多少先加入5~10ml的95%乙醇，加熱攪拌，未完全溶解時再慢慢加入乙醇，至完全溶解。6．參考文