二苯基羟基乙酸的合成

CHEM130010.01合成化学实验(上)11307110279高涵1二苯基羟基乙酸的合成11307110279高涵摘要用二苯乙二酮作为反应物，以氢氧化钾和乙醇为催化剂，制备二苯基羟基乙酸。产物为白色细晶体，净重1.56g,产率56.9%；通过氢氧化钠溶液滴定测定产物纯度是100.05%。关键词二苯基羟基乙酸，多步骤有机反应，混合溶剂重结晶技术，滴定方法1引言本实验即应用上回实验的产物二苯乙二酮制备二苯基羟基乙酸。本实验的目的是通过此实验掌握混合溶剂重结晶技术，并了解多步骤有机反应。2合成原理二苯乙二酮为α-二酮，与氢氧化钾溶液回流，重排成α-羟基酸盐即二苯乙醇酸钾盐，称为二苯乙醇酸重排。由于反应中形成稳定的羧酸盐，使此重排成为一个不可逆的过程。二苯乙醇酸也可直接由安息香与碱性溴酸钠溶液一步反应来制备，得到高纯度的产物。图表1制备过程反应式图表2二苯乙醇酸重排机理3滴定原理CHEM130010.01合成化学实验(上)11307110279高涵23.1氢氧化钠标准溶液标定原理本实验产物二苯基羟基乙酸的滴定以氢氧化钠溶液作为标准溶液，而氢氧化钠标准溶液的标定通过邻苯二甲酸氢钾进行。邻苯二甲酸氢钾（）可由邻苯二甲酸酐与氢氧化钾作用而得，分子量为204.22g/mol。常用做滴定分析中的基准物质，用作制备标准碱溶液的基准试剂和测定pH值的缓冲剂，可与氢氧化钠反应生成邻苯二甲酸钾钠。通过邻苯二甲酸氢钾标定的氢氧化钠标准溶液的浓度计算式为：邻苯二甲酸氢钾3.2氢氧化钠标准溶液滴定原理图表4酸碱滴定反应式产物二苯基羟基乙酸作为酸与氢氧化钠反应式量比为1:1。事先在二苯基羟基乙酸中滴加两至三滴酚酞试剂作为指示剂，当用氢氧化钠标准溶液滴定至恰好显浅粉色且半分钟只内不退色时即为滴定终点。通过氢氧化钠标准溶液滴定二苯基羟基乙酸的质量计算式为：二苯基羟基乙酸氢氧化钠标准溶液氢氧化钠标准溶液注意事项：由于从二苯乙醇酸钾盐制备二苯基羟基乙酸的过程用到了盐酸，遗留在二苯基羟基乙酸中的盐酸很可能会导致氢氧化钠溶液滴定得到的结果偏大，纯度甚至超过百分之百；为了得到更为准确的实验结果，洗涤产物时应尽量将产物多清洗几次，测定pH值至洗涤废液pH值接近7为止。4实验部分4.1实验条件图表3邻苯二甲酸氢钾结构式CHEM130010.01合成化学实验(上)11307110279高涵3实验试剂：二苯乙二酮，乙醇，氢氧化钾，蒸馏水，浓盐酸，刚果红试纸，活性炭，氢氧化钠溶液，邻苯二酸氢钾，酚酞溶液。实验仪器：圆底烧瓶，茄形瓶，烧杯，磁力搅拌器，油浴装置，球形冷凝管，减压抽气装置，漏斗，花式滤纸，玻璃棒，烘箱，锥形瓶，加料漏斗，布氏漏斗，酸式滴定管。4.2二苯乙醇酸钾盐的合成在50mL圆底烧瓶中加入二苯乙二酮2.52g与15mL95%乙醇，加热溶解，滴加氢氧化钾2.7g溶于5mL水的溶液，磁力搅拌反应并回流30min。然后将反应混合物转移到小烧杯中，在冰水浴中放置析出二苯乙醇酸钾盐的晶体。抽滤，并用少量冷乙醇洗涤晶体。4.3二苯基羟基乙酸的合成将过滤出的钾盐溶于70mL水中，滴加2滴浓盐酸，少量未反应的二苯乙二酮成胶体悬浮物，加入活性炭脱色约两平勺，趁热过滤。滤液冷却至室温，用5%的盐酸酸化至刚果红试纸变蓝，保持搅拌保证产物松散，在冰水浴中冷却使结晶完全。抽滤，用冷水洗涤几次以除去晶体中的无机盐和盐酸。产物在85℃烘箱中干燥至恒重。4.4滴定过程4.4.10.1mol·L-1NaOH标准溶液的配制与标定准确称取4.0g氢氧化钠溶于1L蒸馏水中，配制0.1mol·L-1的标准溶液。准确称取0.4g至0.6g邻苯二甲酸氢钾基准物质两份分别于两个250mL锥形瓶中，加入40至50mL水使之溶解，加入3滴酚酞指示剂，用0.1mol·L-1氢氧化钠标准溶液滴定至呈微红色，保持半分钟内不退色，即为终点。4.4.2产品纯度的测定准确称取产品0.4g至0.5g，用30mL乙醇/水（1∶1）溶液溶解，加入3滴酚酞指示剂，用氢氧化钠标准溶液滴定至呈微红色，保持半分钟内不退色，即为终点。平行测定两次。5结果与讨论5.1产物产量分析及讨论本次实验应用二苯乙二酮制备二苯基羟基乙酸。产物二苯基羟基乙酸外观为白色细晶体，理论熔点150℃，分子量为228.2g/mol。CHEM130010.01合成化学实验(上)11307110279高涵4本次实验使用二苯乙二酮2.52g，约0.012mol。二苯基羟基乙酸的理论产量计算二苯基羟基乙酸（理论）二苯乙二酮二苯基羟基乙酸，最终制得二苯基羟基乙酸实际产量为1.56g，即二苯基羟基乙酸产物产率为实际产量理论值。产率较低的原因推测如下：（1）反应物二苯乙二酮纯度较低；（2）制备二苯乙醇酸钾盐的加热回流时间不够充足；（3）制备二苯乙醇酸钾盐的结晶过程中冰水浴时间不够长，中间产物析出不够充分。5.2产物纯度分析及讨论123初/g16.405415.859215.6842末/g15.992315.428015.1869Δm/g0.41310.43120.4973表格1基准物质邻苯二酸氢钾的称取123末/ml18.5019.1222.38初/ml0.400.280.63ΔV/ml18.1018.8421.750.11180.11210.11200.1120相对平均偏差0.09%表格2氢氧化钠标准溶液的标定12初/g13.719613.3063末/g13.306312.8709CHEM130010.01合成化学实验(上)11307110279高涵5Δm/g0.41330.4354表格3产物二苯基羟基乙酸的称取12末/ml16.9417.29初/ml0.770.24ΔV/ml16.1717.05二苯基羟基乙酸0.41330.4358ω100.00%100.09%ω100.05%相对平均偏差0.05%表格4产物二苯基羟基乙酸的滴定由上表可知，制备氢氧化钠标准溶液的浓度是0.1120mol/L，相对极差为0.09%；测得产物二苯基羟基乙酸的平均百分含量为100.05%。产物纯度超过百分之百的可能原因推测如下：在抽滤分离二苯基羟基乙酸的过程中，由于洗涤产物不充分，同时也未进行洗涤液pH值的测定，致使盐酸和无机盐遗留在产物中；同等质量的盐酸和产物，盐酸可消耗更多的氢氧化钠，导致测得的二苯基羟基乙酸含量超过标准值。参考文献[1]李妙葵,贾瑜,高翔,李志铭.大学有机化学实验.上海:复旦大学.2006.9[2]邢其毅,裴伟伟,徐瑞秋,裴坚.基础有机化学.北京:高等教育出版社.2005.6[3]吴性良,孔继烈.分析化学原理.北京:化学工业出版社.2010.7[4]赵滨,马林,沈建中,卫景德.无机化学与化学分析实验.上海:复旦大学出版社.2008.8CHEM130010.01合成化学实验(上)11307110279高涵6SynthesisofBenzilicacidABSTRACTInthisexperiment,1,2-diphenylethanedionewastakenasthereactant,Potassiumhydroxideandalcoholwasusedasthecatalyticcentre,andBenzilicacidwasmade.ProductBenzilicacidwaswhitefinecrystal,netweightwas1.56g,yieldwas56.9%.Thepuritymeasuredbytitrationusingsodiumhydroxidewas100.05%.KEYWORDSBenzilicacid;Multi-stepsorganicsynthesis;Therecrystallizationofthemixedsolvent;Titration