安息香衍生物二苯乙二酮的合成及表征
一、实验目的:
1.学习安息香氧化制备α—二酮的原理与方法。 2.掌握薄层色谱的原理,薄层板的制作。 3.学习薄层色谱法跟踪反应进程。 二、实验原理:
(一)薄层色谱的有关知识
薄层色谱法是以薄层板作为载体,让样品溶液在薄层板上展开而达到分离的目的,故也称为薄层层析。它是快速分离和定性分析少量物质的一种广泛使用的实验技术,可用于精制样品、化合物鉴定、跟踪反应进程和柱色谱的先导(即为柱色谱摸索最佳条件)等方面。 1.薄层色谱常用的吸附剂
硅胶和氧化铝是薄层层析常用的固相吸附剂。化合物极性越大,它在硅胶和氧化铝上的吸附力越强,所以吸附剂均制成活性精细粉末。活化通常是加热粉末以脱去水分。硅胶是酸性的,用来分离酸性或中性的化合物。氧化铝有酸性、中性和碱性的,可用于分离极性或非极性的化合物。商用的硅胶和氧化铝薄层板可以买到,这些薄板常用玻璃或塑料制成。溶剂在薄层板上爬升的距离越长,化合物的分离效果越好。宽的薄层板也可用于量较大的样品,具有1~2 mm厚的大板可用于50~1000 mg样品的分离制备。 2.样品的制备与点样
样品必须溶解在挥发性的有机溶剂中,浓度最好是1~2 %。溶剂应具有高的挥发性以便于立即蒸发。丙酮、二氯甲烷和氯仿等是常用的有机溶剂。分析固体样品时,可将20~40mg样品溶到2mL的溶剂中。在距薄层板底端约1cm处,用铅笔划一条线,作为起点线。用毛细管(内径小于1mm)吸取样品溶液,垂直地轻轻接触到薄层板的起点线上。样品量不能太多,否则易造成斑点过大,互相交叉或拖尾,不能得到很好的分离效果。 3.展开
将选择好的展开剂放在层析缸中,使层析缸内空气饱和,再将点好样品的薄层板放入层析缸中进行展开。使用足够的展开剂以使薄层板底部浸入溶剂3~5 mm,但溶剂不能太多,否则样点在液面以下,溶解到溶剂中,不能进行层析。当展开剂上升到薄层板的前沿(离顶端5~10mm处)或各组分
已明显分开时,取出薄层板放平晾干,用铅笔划出前沿的位置后即可显色。根据R f值的不同对各组分进行鉴别。 4.显色
展开完毕,取出薄层板,划出前沿线,如果化合物本身有颜色,就可直接观察它的斑点。但是很多有机物本身无色,可先在紫外灯下观察有无荧光斑点。另外一种方法是将薄层板除去溶剂后,放在含有0.5g碘的密闭容器中显色来检查色点,许多化合物都能和碘形成黄棕色斑点。也可在溶剂蒸发前用显色剂喷雾显色。 5.R f (比移值)的测定
R f (比移值)表示物质移动的相对距离,即展开后样品点到原点的距离和溶剂前沿到原点的距离之比,常用分数表示。R f 值与化合物的结构、薄层板上的吸附剂、展开剂、显色方法和温度等因数有关。但在上述条件固定的情况下,R f 值对每一种化合物来说是一个特定的数值。当两个化合物具有相同的R f 值时,在未做进一步的分析之前不能确定它们是不是同一个化合物。在这种情况下,简单的方法是使用不同的溶剂或混合溶剂来作进一步的检验。
Rf?溶质移动距离展开剂移动距离=ab
式中:a为溶质由点样中心到展开后溶质最高浓度中心的距离;b为由点样中心到展开剂前沿的距离。 (二)二苯基乙二酮的制备
苯偶酰(Benzil,二苯基乙二酮)是重要的有机合成试剂,通常由安息香氧化而得,能使安息香氧化的试剂很多,常用的氧化剂有硝酸、醋酸铜、三氯化铁等。本实验以安息香为原料,利用氧化剂将二苯羟乙酮氧化为二苯基乙二酮,根据所用氧化剂的不同,合成可有多种方法。
方法一: 硝酸氧化法。用硝酸氧化法较为简便,但反应中释放出的二氧化氮会对环境产生污染:
OCOHCHHNO3CH3COOHOOCC方法二: 醋酸铜氧化法。
安息香可以被温和的氧化剂醋酸铜氧化生成α-二酮,铜盐本身被还原成亚铜态。实验经改进后使用催化量的醋酸铜,反应中产生的亚铜盐可不断被硝酸铵重新氧化生成铜盐,硝酸本身被还原为亚硝酸铵,后者在反应条件下分解为氮气和水。改进后的方法在不延长反应时间的情况下可明显节约试剂,且不影响产率及产物纯度。
方法三: 三氯化铁氧化法。
FeCl3·6H2O 也是安息香氧化的良好氧化剂,不仅避免了常用的硝酸氧化法中产生有毒的氮的氧化物,而且收率高、质量好、操作方便、安全。
OOHC CH+OO2FeCl3C C +2FeCl2+2HCl
简单的薄层层析法虽然不能准确地说明反应混合物中各组分的含量,但是它却可以方便而又清楚地告诉我们氧化反应的进程。在反应过程中, 通过不断取样进行分析来监测反应的进程有着实际应用的意义。如果反应进行时,不加以监测,为了保证反应完全,往往采取加长反应的时间,这不仅浪费了时间和能源,而且已经得到的产物往往还会进一步发生变化,使收率和产品纯度都较低。 三、仪器与试剂
仪器:玻璃板(),三颈烧瓶(100 mL),回流冷凝管(30cm),圆底烧瓶(100 mL),油浴锅,磁力搅拌器,紫外灯,显微熔点仪,红外光谱仪
试剂:硅胶 GF254,羧甲基纤维素钠(%),安息香,冰醋酸, 95%乙醇,三氯化铁,二氯甲烷 四、实验步骤:
(一)薄层板的制作及活化:每人制两块硅胶板。
1.选用(cm)规格的玻璃板两块,用肥皂水洗净,用蒸馏水淋洗两次后烘干,用时再用酒精棉球