辅酶催化法合成安息香——
催化剂用量对合成安息香产率的影响实验设计方
案
一、实验目的
1、使学生对安息香缩合反应的理论认识提升至实践操作。
2、使学生巩固并熟练掌握配制溶液、加热回流、冰浴冷却、抽滤、重结晶、测熔点等有机化学单元操作及技能。
3、锻炼学生查阅文献，培养和训练学生组织写作能力。
二、实验原理
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，反应条件温和、无毒且产率高。
反应式如下：
V B 1
O C H C O H 安息香
2
C H O
苯甲醛
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：
S
N N
N
N H 2C H 3C H 2
C H 3
C H 2C H 2O H
+
C l
H C l
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α-羟基酮）反应发挥辅酶作用。
从化学角度看，VB 1分子最主要的部分是噻唑环，其C 2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：碱作用下
N
S +
H 3C
R
/
R H
V B 1H +
N
S +H 3C
R
/
R -内鎓盐
-
第二步：亲核加成——烯醇加合物
N
S
+H 3C R
/
R
N
S
+H 3C
R
/
R -C -H
O +
C -H O
-N
S H 3C
R /
R
C -O H
第三步：亲核加成——辅酶加合物
H
N
S +H 3C
R
/
R C -H O +
N
S H 3C
R
/
R C -O H
C
O H C O H
第四步：辅酶复原
H
V
B 1
H +
-N
S +H 3C
R
/
R N
S +H 3C
R
/
R -O
C
O H C O H H
+
N
S
+
H 3C
R
/
R C H C
+O H H H +
O C H C O H 安息香
三、主要实验仪器、药品
100ml 圆底烧瓶，天平（称量纸），移液管，量筒（10ml 、25ml 、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，热过滤漏斗，玻璃漏斗，酒精灯，广口瓶，PH 试纸。
VB1，乙醇，苯甲醛，氢氧化钠，活性炭，沸石。
四、实验装置
11
加热回流装置
抽滤装置
热过滤装置过滤装置
熔点测定装置
五、实验步骤流程设计
1、100ml圆底烧瓶中，加入1.8g维生素B1、6ml水、15ml 乙醇和15ml苯甲醛，摇匀溶解后将烧瓶置于冰水浴中冷却，同时取150g/l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，装上回流冷凝管，加上几粒沸石，将混合物置于水浴中温热75分钟。反应过程中保持溶液pH为9~10，水浴温度为75~80℃，切勿将混合物加热至沸腾，此时反应混合物呈桔黄或桔红色均相溶液。
2、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。
3、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℃。
4、测定熔点（本实验采用毛细管熔点测定法），并与文献值对照。
·装置：热浴、温度计、熔点管装配而成。(胶塞的打孔和熔点测定装置的安装)
·测定操作：
a．样品的干燥和研磨。
b．装样（把两头封闭长度约10~12cm的熔点管中间割裂，开口的一端插入样品粉末中，装样约高3~4mm，倒转填紧后，样高2~3mm）。
c．把装样品的毛细管附于温度计上（样品部分在水银球中部）。
d．放入热浴（温度计水银球在热浴中部，水银球不能碰瓶底也不能离开热浴液面）。
e．加热、控温（开始升温可快，接近熔点10℃时，控制升温速度1~2℃/min）。
f．观察熔点（始熔：固体收缩，当样品开始塌落并出现液相时，即为始熔；全熔：固体完全消失而成透明的液体时，即为全熔）。
g．记录结果（熔点范围，即始熔至全熔温度）。
h．要有二次以上重复的数据（通常不取平均值），第二次要用新装样品的熔点管，浴温要低于熔点20℃以上才放入。
5、测IR确定官能团。
6、加入1.85gVB1的反应，步骤同1。
7、加入1.75gVB1的反应，步骤同1。
8、加入1.70gVB1的反应，步骤同1。
六、参考文献
[1] 杜登学、马万勇等.基础化学实验简明教程.化学工业出版社，2007.8
[2] 张国升，程俊等．安息香缩合反应的改进[J]．安徽中医学院学报.2003.22(6)46-47
[3] 张功成,沈永雯,李小龙. 二苯基羟乙酮的合成[J]. 大学化学. 2001年03期
[4] 何强芳,伍光仲,朱洁民. 安息香缩合反应的影响因素[J]. 大学化学. 2010年03期
[5] 李中华,白亦穷. 辅酶催化安息香缩合反应的实验探讨[J]. 大学化学. 2011年02期
[6] 张康华,曹小华,陶春元,全民强. 安息香缩合与应用研究进展[J]. 安徽农业科学. 2009年30期
七、数据记录与处理
1.填写所得实验结果
表VB1用量对产品收率的影响
反应组别 1 2 3 4 VB1用量（g）
水用量（ml）
乙醇用量（ml）
苯甲醛用量（ml）
NaOH用量（ml）
熔点（程）
产品质量（g）
产品产率（%）
2.据上表，以VB1用量为横坐标，产品收率为纵坐标作图。
八、实验预习思考题
1、请查出下列有机物的相关数据，把查到的数据填入下表
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-26℃178℃
1.0415
微溶溶溶
安息香212.25
无色或白色
晶体133℃344℃
1.310
冷水不溶
热水溶
溶微溶于
乙醚
2、什么是安息香缩合反应？
答：安息香缩合反应一般采用具有生物活性的辅酶维生素B1 代替氰化物作催化剂，在碳负离子作用下，将两分子苯甲醛缩合生成二苯羟乙酮的反应。
3、怎样才能提高产品的收率？
答：（1）催化剂受温度影响，控制适当温度，可提高产率。
（2）装置要严密，避免产物溢出。
（3）因反应较慢，反应时间要足够长。
（4）如不能立即蒸馏分离，一定要密封保存，因产品挥发性较强。
4、实验中活性碳起什么作用？使用活性炭应注意什么问题？
答：加入活性炭可净化冷却后的黄色晶体使之得到白色针状晶体；应该注意：加入活性炭的量一般为待重结晶有机物投入量的1％－5％。
5、如何计算产品的收率？怎样测定产品的熔点？
答：（1）收率=实际产品质量/理论产品质量×100％
（2）测定产品的熔点(毛细管法)：
·毛细管封口
·测定操作：
a．样品的干燥和研磨。
b．装样（开口的一端插入样品粉末中，装样约高3~4mm，倒转填紧后，样高2~3mm）。
c．把装样品的毛细管附于温度计上（样品部分在水银球中部）。
d．放入热浴（温度计水银球在热浴中部，水银球不能碰瓶底也不能离开热浴液面）。
e．加热、控温（开始升温可快，接近熔点10℃时，控制升温速度1~2℃/min 。
f．观察熔点（始熔：固体收缩，当样品开始塌落并出现液相时，即为始熔；全熔：固体完全消失而成透明的液体时，即为全熔）。
g．记录结果（熔点范围，即始熔至全熔温度）。
h．要有二次以上重复的数据（通常不取平均值），第二次要用新装样品的熔点管，浴温要低于熔点20℃以上才放入。
6、测IR的目的是什么？
答：测红外，确定产物官能团，同时与标准谱图对照，已确定是否是目标产物。
九、实验注意事项
【1】辅酶：某些酶催化作用中所必需的非蛋白质小分子有机物质。辅酶耐热，不受蛋白质变性剂的破坏。大多数为B族维生素的衍生物，而且参与辅酶组成是B族维生素的重要生理功能。参与化学反应，可起转移电子、质子或化学基团的作用。
【2】VB1在酸性条件下是稳定的，但易吸水，在水溶液中易被氧化失效，光及Cu、Fe、Mn
等金属离子均可加速氧化；在氢氧化钠浓溶液中噻唑环易开环失效。
C C C S
N N N
N H 2C H 3C H 2
C H 3C H 2C H 2O H
+
N aO H
N N N H 2
C H 3
C H 2N C H 3
C H 2C H 2O H
SN a
H
O
【3】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。
【4】安息香在沸腾的95%乙醇中的溶解度为100ml12-14g 【5】纯粹安息香为白色针状结晶（熔点：137℃）。 【6】收集产品，最后测定熔点（以熔程表示）。 【7】测准熔点必须注意的问题：
1、仪器因素：a 温度计要校正； b 熔点管要干净，管壁要薄。
2、操作因素：a 样品必须干燥并研磨细、装填紧密； b 严格控制升温速度观察准确。