二苯甲酮的制备实验报告
制备二苯甲醇
摘要 硼氢化钠是一个负氢试剂,能选择性的将醛酮还原成醇,它操作方便,反应可以 在含水的醇中进行,1mol 硼氢化钠理论上能还原 4mol醛酮,但是硼氢化钠的实际用量远比 理论值多,本文将讨论制备二苯甲醇的最佳实验制备条件。
由醛或酮还原生成相应的醇是研究的最多的一类还原反应, 可以用于醛和酮还原的催化 活性组分也很多,以过渡金属元素居多,但是所需的条件比较苛刻,如需要在高温条件下进 行,不易操作,且在操作过程中温度不易控制,另外,利用酶作为催化剂的生物催化法也有 较多的研究。 与传统的化学催化剂相比, 酶具有非常独特的催化性能。 概括起来有以下五点, 即高效性,高选择性,常压室温,接近中性 PH 值条件等温和条件下反应,催化活性可以自 动调节。同时具有物相和多相催化的特点。尽管酶的这些特点非常突出,诱人,但是目前这 些特点的许多作用机理还是不很清楚。此外还有大量的采用金属氢化物,硼(氢)化物等, 如 LiAlH4,NaBH4.其中 LiAlH4 作为还原剂选择性能差, 是羰基和其他官能团都被还原; 往往 另一方面 LiAlH4,价格昂贵对试剂的无水处理要求非常严格,使其应用受到限制,而较 LiAlH4 ,NaBH4
还原能力较弱,选择性高,本文仅关注使用 NaBH4 作为还原剂来还原二苯甲酮制备二苯 甲醇,其中实验条件和药品用量将是本文讨论的课题。
一 实验部分
1.1 主要化学反应
1.2 实验流程
1.3 试剂和实验仪器
二苯甲酮 硼氢化钠 蒸馏水 甲醇 95%乙醇 浓盐酸 石油醚 50ml 圆底烧瓶 电子天平 100ml 烧杯 胶头滴管 玻璃棒 真空泵 1.4 实验过程
(1)NaBH4 的用量
① 50ml 圆底烧瓶中加入 20ml95%乙醇和 1.5g 二苯甲酮,
缓慢振动,使二苯甲酮溶解于乙醇中,然后称取 0.08g 硼氢化钠,此时硼氢化钠和二苯甲 酮的用量比为 1:4,为理论值.把称好的硼氢化钠缓慢倒入圆底烧瓶中,振荡,在加药品过程 中,温度始终低于 50℃,待加完药品后,放置 20min,使其充分反应,直到有沉淀物出现为止, 此时将圆底烧瓶中的液体连同沉淀物一起倒入盛有 40ml 冷水的烧杯中,滴几滴浓盐酸,搅拌 混合,抽滤,分离出二苯甲醇,用 8ml/次水洗涤两次,用 10ml 石油醚重结晶,得二苯甲醇晶状 体,将其置于烘箱中恒温烘干后用电子天平称量,产品质量为 0.43g,测其熔点为 64.8℃
② 照上述实验,其他条件不变,称取 0.16g 硼氢化钠,缓慢倒入圆底烧瓶中,此时硼氢化 钠与二苯甲酮的用量比为 1:2,所得产品质量为 0.98g,熔点为 64.9℃。
③ 照上述条件不变, 称取 0.40g 硼氢化钠, 缓慢倒入圆底烧瓶中,此时硼氢化钠与二苯 甲酮的用量比为 1.25:1,所得产品质量为 1.41g,熔点为 65.3℃。
(2) 溶剂的选择
① 50ml 圆底烧瓶中加入 20ml95%乙醇和 1.5g 二苯甲酮,缓慢振动,使二苯甲酮溶解于乙 醇中,然后称取 0.4g 硼氢化钠,把称好的硼氢化钠缓慢倒入圆底烧瓶中,振荡,在加药品过程 中,温度始终低于 50℃,待加完药品后,放置大约 20min,使其充分反应,直到有沉淀物出现为 止,此时将圆底烧瓶中的液体连同沉淀物一起倒入盛有 40ml 冷水的烧杯中,滴几滴浓盐酸, 搅拌混合,抽滤,分离出二苯甲醇,用 8ml/次水洗涤两次,用 10ml 石油醚重结晶,得二苯甲醇 晶状体,将其置于烘箱中恒温烘干后用电子天平称量,产品质量为 1.41g,测其熔点为 65.3℃。
② 把上述实验中的溶剂 95%乙醇换成 20ml 甲醇后,在实验过程与上述实验条件相同的 情况下,发现二苯甲酮固体更易溶于甲醇中,反应速度也比用 95%乙醇作为溶剂时的速度更 快,所得产品的质量为 1.42g,熔点为 65.1℃。 ⑶ 蒸馏水的用量
① 50ml 圆底烧瓶中加入 20ml95%乙醇和 1.5g 二苯甲酮,缓慢振动,使二苯甲酮溶解于乙 醇中,然后称取 0.40g 硼氢化钠,把称好的硼氢化钠缓慢倒入圆底烧瓶中,振荡,在加药品过 程中,温度始终低于 50℃,待加完药品后,放置 20min,使其充分反应,直到有沉淀物出现为止, 此时将圆底烧瓶中的液体连同沉淀物一起倒入盛有 20ml 冷水的烧杯中,滴几滴浓盐酸,搅拌 混合,抽滤,分离出二苯甲醇,用 8ml/次水洗涤两次,用 10ml 石油醚重结晶,得二苯甲醇晶状 体,将其置于烘箱中恒温烘干后用电子天平称量,产品质量为 1.03g,测其熔点为 65.2℃。
② 50ml 圆底烧瓶中加入 20ml95%乙醇和 1.5g 二苯甲酮,缓慢振动,使二苯甲酮溶解于乙 醇中,然后称取 0.40g 硼氢化钠.把称好的硼氢化钠缓慢倒入圆底烧瓶中,振荡,在加药品过 程中,温度始终低于 50℃,待加完药品后,放置 20min,使其充分反应,直到有沉淀物出现为止, 此时将圆底烧瓶中的液体连同沉淀物一起倒入盛有 40ml 冷水的烧杯中,滴几滴浓盐酸,搅拌 混合,抽滤,分离出二苯甲醇,用 8ml/次水洗涤两次,用 10ml 石油醚重结晶,得二苯甲醇晶状 体,将其置于烘箱中恒温烘干后用电子天平称量,产品质量为 1。41g,测其熔点为 65.3℃。
二 结果与讨论
硼氢化钠是一种负氢转移试剂, 还原的本质是氢原子携带电子向被还原底物的羰基碳原 子转移,然后带有负电荷的羰基氧原子与硼结合,形成还原的中间产物,最后经过水解而生 成醇,此法试剂较昂贵,通常只用于小量合成。
(1) 理论上 1molNaBH4能还原 4mol二苯甲酮,但是硼氢化钠的实际用量要 比理论值多,那多多少呢?通过上述实验很明显,硼氢化钠与二苯甲酮的物质的量比为 1.25:1 时,产品质量要比它们物质的量为 1:2 多,而硼氢化钠与二苯酮物质的量比为 1:4 时, 产品质量很少,由此说明,在实际实验过程中,还原试剂NaBH4的用量远比理论值大。 (2) 该实验中溶剂可用 95%乙醇和甲醇,甲醇作为溶剂时虽然二苯甲酮易溶于它,且反 应速度快,但与 95%乙醇相比,甲醇的毒性要大比乙醇 对人体的危害性要大,且甲醇的价 格昂贵,故在制备二苯甲醇的时候,溶剂一般用 95%的乙醇。
(3) 在该实验中水的作用是水解硼酸脂,在上述两个实验的
对比中,很明显得知,用 40ml的冷水所得二苯甲醇的量要比用 20ml的冷水时多。 这说明用 20ml冷水时没有完全水解了硼酸脂。所以应该用过量的冷水,但是同时水的用 量也不宜过多,在 40ml 时,恰好能使过量的硼酸脂水解。
(4) 浓盐酸在这个实验中所起到的作用主要有两点:
① 分解过量的硼氢化钠,此时滴加速度不宜过快,有大量气泡放出,严禁明火。
② 水解硼酸脂的配合物。
二苯甲醇的红外光谱图 |
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