1、實(shí)驗(yàn)一 以苯甲醛為原料制備二苯乙二酮,（苯偶姻作為中間產(chǎn)物）,本實(shí)驗(yàn)分為兩步進(jìn)行： 第一、 由苯甲醛經(jīng)催化合成苯偶姻（即安息香） 第二、安息香由氧化劑氧化得到目標(biāo)產(chǎn)物（二苯乙二酮）,芳香醛兩分子間發(fā)生縮合得到一羥基酮的安息香縮合(Benzoocondensation)反應(yīng)，是眾所周知的一經(jīng)典反應(yīng)，在傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)中，都指出氰負(fù)離子(CN一)是其特定的催化劑，反應(yīng)歷程遵從下面幾步：,安息香的合成方法：,雖然產(chǎn)率較高,但合成產(chǎn)物的毒性很大,易造成環(huán)境污染,損害人體健康。,近年來,有關(guān)安息香縮合反應(yīng)及應(yīng)用研究的新技術(shù)、新方法、新催化劑等報(bào)道較多,這些研究對提高安息香縮合產(chǎn)率、擴(kuò)大其應(yīng)用范圍具有重要的

2、理論和實(shí)際意義。,新型方法： 維生素B1催化法 相轉(zhuǎn)移催化-VB1法 超聲波-VB1法 微波-VB1法 金屬催化法 生物催化法 N-雜環(huán)卡賓催化法 其他方法,維生素B1催化法,輔酶分子中噻唑環(huán)C2上的質(zhì)子由于受氮和硫原子影響,具有酸性,在堿的作用下容易脫除質(zhì)子,產(chǎn)生的碳負(fù)離子與芳醛的羰基加成,最終形成苯偶姻產(chǎn)物,反應(yīng)機(jī)理見下圖,輔酶VB1的結(jié)構(gòu)式,噻唑環(huán),嘧啶環(huán),反應(yīng)機(jī)理：,用 維生素B1代替含CN-化合物作為安息香縮合反應(yīng)的催化劑 可以解決用氰化物帶來的環(huán)境污染問題，但是研究發(fā)現(xiàn)用維生素B1催化合成苯偶姻收率很低 ，而且催化劑用量大。維生素B1不溶于苯甲醛和水，反應(yīng)過程需添加有機(jī)溶劑，操作過

3、程較為復(fù)雜。,方法評價(jià)：,輔酶催化安息香縮合反應(yīng)對pH的要求很高,否則產(chǎn)率較低甚至難得到產(chǎn)品。該反應(yīng)在堿性條件下進(jìn)行, pH在89為宜。由于維生素B1通常為鹽酸鹽,如果pH較低,不能形成碳負(fù)離子,則無法進(jìn)行反應(yīng)。隨著反應(yīng)進(jìn)行,會(huì)導(dǎo)致pH發(fā)生變化,所以反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后應(yīng)檢查和調(diào)節(jié)pH,若pH過低需要適當(dāng)補(bǔ)加堿液,但如果pH過高(大于10),維生素B1中噻唑環(huán)容易被破壞,或發(fā)生苯甲醛歧化等副反應(yīng),將難得到所需產(chǎn)品。,相轉(zhuǎn)移催化-VB1法 超聲波-VB1法 微波-VB1法,這三種方法皆是在VB1方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，從而得到較高的產(chǎn)率。 賈曉紅等在VB1法基礎(chǔ)上通過添加微量季銨鹽溴化十二烷基二甲基

4、芐基銨作為相轉(zhuǎn)移催化劑,促使反應(yīng)順利進(jìn)行,產(chǎn)率達(dá)到72. 3%,且重現(xiàn)性很好。 付敏、陳強(qiáng)等的研究結(jié)果表明,超聲功率大于80W時(shí),反應(yīng)生成物產(chǎn)率隨超聲功率的增大而增加;時(shí)間延長,反應(yīng)生成物產(chǎn)率迅速增加,催化劑VB1用量為1.8 g左右, pH值保持在8. 59. 5時(shí)生成物產(chǎn)率較高。超聲波能極大地提高二苯基羥乙酮的合成速度,生成物產(chǎn)率可達(dá)48.2% 74.4%。 曾育才、劉小玲在微波加熱回流條件下，實(shí)驗(yàn)考查了影響安息香縮合反應(yīng)的各種因素，獲得了最佳反應(yīng)條件:VB1 1.8g、蒸餾水6ml、95%的乙醇15ml、苯甲醛10ml（10.5g,0.1mol)、PEG-6000 2.0g、10%的氫氧

5、化鈉溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值89（約5ml）、微波功率320W、微波反應(yīng)15min，反應(yīng)產(chǎn)率達(dá)到70.9%。,金屬催化法,Liu等報(bào)道,用金屬釤/DMF/TMSCl或碘作活化劑或采用SmI2/THF體系促進(jìn)二芳基甲酮與DMF反應(yīng),能夠在溫和條件下使芳基遷移,獲得高產(chǎn)率的苯偶姻。,苯偶姻甲基醚是一種具有實(shí)用價(jià)值的光學(xué)引發(fā)劑,通常由苯甲醛、甲醇二步法合成;XianmeiXie等報(bào)道,采用MgCoAl-HT催化劑實(shí)現(xiàn)了一步合成,苯甲醛轉(zhuǎn)化率達(dá)77.49%,苯偶姻甲基醚選擇性幾乎為100%,而且催化劑在合成過程中可被循環(huán)使用,是環(huán)境友好型苯偶姻甲基醚合成方法。,生物催化法,Hischer等在不互溶的水和已

6、烷2相反應(yīng)體系中,用苯甲醛裂合酶催化合成了(R)-3-糠偶姻等系列光學(xué)活性產(chǎn)物: (R)-1,2-二(3-呋喃)-2-羥基乙酮、(R)-1,2-二(3-噻嗯基)-2-羥基乙酮、(R)-1, 2-二(4-乙氧苯基)-2-羥基乙酮、(R)-1, 2-二(3-乙氧苯基)-2-羥基乙酮、(R)-1,2-二(3-甲苯基)-2-羥基乙酮、(R)-1, 2-二(2-苯并呋喃基)-2-羥基乙酮等的合成產(chǎn)率達(dá)31. 8%以上, ee(對映體過量)大于99%。,Demir等用根霉屬真菌催化還原苯偶酰為苯偶姻、還原苯偶姻為氫化苯偶姻。 NurayCelebi等在超臨界CO2條件下,用脂肪酶(CCL)催化苯甲酰-苯偶

7、姻水解對映選擇性合成R-苯偶姻。得苯甲酰-苯偶姻轉(zhuǎn)化率達(dá)50%、ee值為61.3%,N-雜環(huán)卡賓催化法,不對稱合成是當(dāng)代有機(jī)合成中研究的熱點(diǎn),安息香縮合產(chǎn)物具有一個(gè)立體中心。因?yàn)镹-雜環(huán)卡賓的反應(yīng)特性及其結(jié)構(gòu)上允許連接各種體積較大的位阻基團(tuán),所以化學(xué)家們一直試圖把安息香縮合反應(yīng)發(fā)展為N-雜環(huán)卡賓催化的不對稱親核?；磻?yīng)。,根據(jù)氰化物催化苯甲醛的安息香縮合反應(yīng)機(jī)理推斷了噻唑鹽催化苯甲醛的安息香縮合反應(yīng)機(jī)理，如下：,其他方法,CoryC等通過酰基磷酸酯加氰、1, 2-磷酰基遷移形成了活性?；?fù)離子中間體,使其與各種芳醛反應(yīng)生成磷酸酯保護(hù)的不對稱苯偶姻,最后用胺溶液除去保護(hù)基,得到不對稱苯偶姻。他

8、們以(18-冠-6)KCN為催化劑,乙醚為溶劑,在反應(yīng)溫度025、反應(yīng)時(shí)間2060 min條件下,生成物產(chǎn)率為54% 93%。,。,苯偶酰的合成,苯偶姻,俗稱安息香,是合成苯偶酰最常用物質(zhì)。氧化苯偶姻的試劑很多,某些無機(jī)化合物,有機(jī)化合物,金屬有機(jī)化合物和聚合化合物都能氧化苯偶姻合成苯偶酰。,1、無機(jī)類化合物氧化苯偶姻合成苯偶酰 2、有機(jī)化合物氧化苯偶姻合成苯偶酰 3、金屬有機(jī)化合物對苯偶姻的氧化 4、聚合物與苯偶姻反應(yīng)合成苯偶酰,無機(jī)類化合物氧化苯偶姻合成苯偶酰,國外最早采用HNO3 作氧化劑,以后又開發(fā)出以CuSO4、Cu(OAc)2、ZnCr2O7、Zn(NO3)2 - SiO2、過氧化

9、鎳、NH4NO3、Bi2O3/ H+、Fe(CN)3 -6 / OH-等氧化劑合成苯偶酰。下表給出了其中一些氧化劑反應(yīng)情況。,這些氧化方法,存在的主要問題是: 鉻酸鹽氧化法,反應(yīng)時(shí)間長達(dá)十多小時(shí)并且反應(yīng)液中含有高價(jià)鉻,鉻污染不可避免; 硝酸氧化法,不但反應(yīng)激烈,放出大量氧化氮?dú)怏w危害健康,造成酸雨.而且反應(yīng)后產(chǎn)生大量廢酸,回收則增加成本,排放則污染環(huán)境; 高錳酸鹽氧化法,反應(yīng)相對劇烈,難以控制,得到的產(chǎn)物副產(chǎn)物比較多; 氯化鐵氧化法,FeCl36H2O是氧化二芳基乙醇酮生成二芳基乙二酮的優(yōu)良氧化劑,然而該工藝反應(yīng)時(shí)間比較長,且FeCl36H2O易吸潮,難于保存,又易與水溶液形成膠體,給后處理帶

10、來不便. 硫酸銅氧化法,氧化劑一次性消耗,反應(yīng)操作繁雜,分離提純困難,環(huán)境污染物排放量大.而且這些氧化劑被還原后,一般都不回收,增加了生產(chǎn)成本。,有機(jī)化合物氧化苯偶姻合成苯偶酰,二甲基亞砜(Me2SO)是常用的一種有機(jī)氧化劑。它對苯偶姻氧化方程如下,苯偶酰產(chǎn)率可達(dá)95 %。,除此外，使用三溴化苯基三甲銨,N - 溴代丁二酰亞胺、三溴化三乙基芐銨作氧化劑等，也都有很好的氧化效果。（見下表）,金屬有機(jī)化合物對苯偶姻的氧化,從綠色化學(xué)的理念出發(fā),已有報(bào)道用雙水楊醛縮乙二胺合金屬配合物M(Salen)(M=Co,Cu,Zn)作催化劑,用空氣氧化安息香合成苯偶酰的方法,并對催化劑的回收利用作了研究,從而

11、降低了生產(chǎn)成本,極大地減少了廢液的排放,開辟了綠色化合成苯偶酰的新途徑。,催化劑制備方程式為,式中:M分別為Co,Cu和Zn,Salen催化劑催化反應(yīng)方程式為,式中:催化劑分別為Co(Salen),Cu(Salen)和Zn(Salen).,Salen催化劑對安息香氧化有很好的催化效果,利用空氣作為氧化劑,減少了氧化劑的投入成本,反應(yīng)裝置簡單,操作方便.經(jīng)過提取后的催化劑,可重復(fù)利用,排放物為水,反應(yīng)能實(shí)現(xiàn)廢物的零排放,達(dá)到潔凈生產(chǎn),符合綠色化學(xué)的要求.在苯偶姻的催化氧化反應(yīng)中,Co(Salen)催化劑的活性比Cu(Salen)和Zn(Salen)更好,且催化劑可重復(fù)利用兩次,基本保持較好的收率

12、.Co(Salen)催化安息香的最佳反應(yīng)溫度是80,最佳反應(yīng)時(shí)間為45 min,產(chǎn)率可達(dá)78.7%.,聚合物與苯偶姻反應(yīng)合成苯偶酰,一些胺或脂的聚合物能氧化苯偶姻，合成苯偶 酰，例如用聚溴代丙烯酰胺氧化苯偶姻，反應(yīng)5 h 苯偶酰產(chǎn)率可達(dá)99 %。,實(shí)驗(yàn)方案初步設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)分兩部分進(jìn)行，第一步合成安息香，第二步合成二苯乙二酮。 安息香的合成： 二苯乙二酮的合成：,安息香縮合,【反應(yīng)式】,【儀器與藥品】 儀器：50 mL圓底燒瓶，空氣冷凝管，抽濾瓶，布氏漏斗，水浴鍋，250 mL燒杯1個(gè)，濾紙，表面皿，刮刀，試管，250 mL三角瓶1個(gè)，10 mL、5 mL、100mL量筒，玻璃棒。 藥品：5.2g

13、(5mL,0.05mol)PhCHO（新蒸），0.9g維生素B1 10NaOH，95乙醇，80乙醇，活性炭。,【物理常數(shù)】,實(shí)驗(yàn)流程,水浴上溫?zé)?.5h，水浴溫度保持在6075，切勿加熱至劇烈沸騰，此時(shí)反應(yīng)液呈桔黃（紅）色均相，冷至室溫，析出淺黃色結(jié)晶，進(jìn)一步冰浴結(jié)晶完全。若呈油狀物析出，則需重新加熱呈均相，再緩慢冷卻結(jié)晶。粗品用95%乙醇重結(jié)晶。,50ml圓底燒瓶,0.9gVB1、2.5mL蒸餾水、7.5mL95%乙醇,10mL試管,2.5mL10%氫氧化鈉,50ml圓底燒瓶,冰浴,5mL新蒸苯甲醛,水浴1.5h,冷卻結(jié)晶,重結(jié)晶,抽濾,洗滌,安息香表征,【實(shí)驗(yàn)步驟】 1、在50 mL圓底燒

14、瓶中加入0.9gVB1(鹽酸硫胺素鹽噻胺)，2.5ml蒸餾水，7.5ml95%乙醇，用塞子塞上瓶口，放在冰鹽浴中冷卻。 2、用一支試管取2.5ml10%NaOH溶液，也放在冰鹽浴中冷卻10min。 3、將冷透的 NaOH溶液滴加入冰浴中的圓底燒瓶中，充分搖勻（pH:9-10），去掉冰水浴，加入5mL新蒸的苯甲醛，然后按裝置圖裝配，加入沸石。 4、溫水浴中加熱反應(yīng)，水浴溫度控制在6075之間（不能使反應(yīng)物劇烈沸騰），約8090min。（反應(yīng)混合物呈桔黃或桔紅色均相溶液）,后處理： 撤去水浴，待反應(yīng)物冷至室溫，析出淺黃色結(jié)晶，再放入冰浴中冷卻使之結(jié)晶完全。（若出現(xiàn)油層，重新加熱使其變成均相，再慢慢

15、冷卻結(jié)晶。） 用布氏漏斗抽濾收集粗產(chǎn)物，用25ml冷水分兩次洗滌。稱重，用80乙醇進(jìn)行重結(jié)晶，如產(chǎn)物呈黃色，可用少量活性炭脫色。產(chǎn)品（白色晶體）空氣中晾干后，稱重。 測定重結(jié)晶后得到的產(chǎn)品的熔點(diǎn)和紅外光譜。純二苯羥乙酮（安息香）為白色晶體，熔點(diǎn)為134136，并與二苯羥乙酮的標(biāo)準(zhǔn)譜圖對比.,苯偶酰的合成,反應(yīng)式：,儀器：50mL圓底燒瓶，冷凝管，10mL小量筒，電子天平，移液管，石棉網(wǎng)，玻璃棒，燒杯，試管，洗瓶，布氏漏斗，抽濾器 藥品：2.15g（0.01mol）安息香（自制)，1g（0.0125mol）硝酸銨，2%醋酸銅，冰醋酸，95%乙醇，沸石,儀器與藥品：,物理常數(shù)：,實(shí)驗(yàn)步驟：,苯偶酰

16、的表征： 測定熔點(diǎn)與紅外光譜，有條件的話最好做個(gè)核磁共振譜圖。 純粹的二苯乙二酮為黃色結(jié)晶，熔點(diǎn)為95.,注： 回流時(shí)可用薄層層析法監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程，每隔1520min用毛細(xì)管吸取少量反應(yīng)液，在7.5*2cm薄層板上點(diǎn)樣，用二氯甲烷作展開劑，用碘蒸氣顯色，觀察安息香是否全部轉(zhuǎn)化為二苯基乙二酮。,參考文獻(xiàn) 【1】LapworthAJ.Cbem.Soc，1903.83頁、995頁 LapworrhAJ.ehem.Soc，1904.85頁、12006頁 【2】WALTER IDE,BUCK JOHANNES.The synthesis of Benzin J.Organic Reaction,1948,4:269. 【3】何強(qiáng)芳.VB1催化糠偶姻縮合的研究J.化學(xué)試 劑,2008,30(4):297-298,300. 【4】劉小玲.相轉(zhuǎn)移催化下的合成安息香縮合反應(yīng)研究J.嘉應(yīng) 學(xué)院學(xué)報(bào),2006,26(3):43-45,56. 【5