中南大学有机化学实验教案13安息香的辅酶合成法

实验13安息香的辅酶合成法SynthesisofBenzoininthePresenceofCoenzyme实验类型：综合性实验学时：5学时适应专业：生物医学类专业本科生一、实验目的1.学习安息香缩合反应及安息香转化的基本原理；2.学习以维生素B1为催化剂合成安息香的实验原理和操作过程；3.练习采用冰水浴控温；4.巩固有机溶剂进行重结晶的操作方法和注意事项；5.学习薄层色谱在跟踪反应进程中的应用；二、实验原理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、更有效并且在更温和的条件下进行。维生素B1又称硫胺素或噻胺（Thiamine），它是一种辅酶，作为生物化学反应的催化剂，在生命过程中起着重要作用，主要是对α-酮酸脱羧和形成偶姻（α-羟基酮）等三种酶促反应发挥辅酶的作用。其结构如下：NNCH2NH2H3CSN+H3CCH2CH2OHCl-.HCl从化学角度来看，硫胺素分子中最主要的部分是噻唑环。噻唑环C-2上的质子由于受氮和硫原子的影响，具有明显的酸性，在碱的作用下质子容易被除去，产生的负碳离子作为催化反应中心，形成苯偶姻。安息香的辅酶合成法就是以维生素B1为催化剂来合成安息香，其反应方程式为：CHOHCO2C6H5CHOVB1芳香醛在氰化钠（钾）作用下，分子间发生缩合反应生成α-羟酮，称为安息香缩合反应。氰离子几乎是专一的催化剂。反应共同使用的溶剂是醇的水溶液。使用氰化四丁基铵作催化剂，则反应可在水中顺利进行。安息香缩合最典型、最简单的例子是苯甲醛的缩合反应。2C6H5CHOCN-C2H5OH-H2OC6H5CHOHCOC6H5这是一个碳负离子对羰基的亲核加成反应，氰化钠（钾）是反应的催化剂，其机理如下：C6H5COH+CN-CO-HCNC6H5C-OHC6H5CNC6H5CH=OC6H5CHOHCOC6H5COHC6H5CNCO-HC6H5CO-C6H5CNCOHHC6H5+CN-其他取代芳醛（如对甲基苯甲醛、对甲氧基苯甲醛和呋喃甲醛等）也可以发生类似的缩合，生成相应的对称性二芳基羟乙酮。三、实验准备1．仪器：回流装置，熔点仪。磁力加热搅拌器2．试剂：苯甲醛，维生素B1（盐酸硫胺素），95%乙醇，10%NaOH,活性炭，冰块。四、操作要点1．冰水浴冷却的操作过程及温度控制方法。2．在磁力下，将氢氧化钠溶液缓慢滴加到硫胺素溶液中，随时检测pH值，并使pH=10~11。3．加热回流装置的安装要点及正确的装配方法，水浴温度保持在80-85℃。4．有机溶剂（95%乙醇）重结晶时，应采用加热回流冷凝装置。五、本实验的成败关键1．必须在搅拌下，将氢氧化钠溶液缓慢滴加到硫胺素溶液中，同时，氢氧化钠溶液的浓度必须为10%，并且必须是新配置的。2．根据以往的实验经验，pH值一定要调节到11左右，实验才能顺利进行；3．水浴上加热时，水浴温度应保持在80～85℃，否则反应难以进行。六、注意事项1．苯甲醛放置过久，常被氧化成苯甲酸，使用前最好经5%碳酸氢钠溶液洗涤，而后减压蒸馏纯化，并避光保存。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，光及铜、铁、锰等金属离子均可加速其氧化；在氢氧化钠溶液中噻唑环易开环失效。因此，反应前VB1溶液及氢氧化钠溶液必须用冰水冷透。3．安息香在沸腾的95%乙醇中，其溶解度为12～14g/100mL。七、思考题1．安息香缩合、羟醛缩合、歧化反应有何不同？2．为什么加入苯甲醛后，反应混合物的pH要保持11左右？溶液pH过低有什么不好？