安息香缩合及安息香的转化

安息香缩合及安息香的转化

摘要：安息香缩合反应芳香醛在乙醇-水溶液中发生双分子缩合，生成1, 2-二苯基羟乙酮即安息香的反应。其缩合产

物主要有苯偶姻、糠偶姻、噻吩偶姻及其衍生物等,这些物质在化学和医药工业等方面具有广泛的应用。经典的安息香

合成以氰化钠或氰化钾为催化剂,虽然产率较高,但合成产物的毒性很大,易造成环境污染,损害人体健康。近年来,有关

安息香缩合反应及应用研究的新技术、新方法、新催化剂有了较大进步。本文主要涉及其辅酶合成及转化。

关键词：安息香；缩合反应；二苯乙二酮；二苯乙醇酸

1 文献综述

1.1 安息香及其缩合反应简介

安息香（英文：Benzoin）又称苯偶姻、二苯乙醇酮、2-羟基-2-苯基苯乙酮或2-羟基-1,2-二苯基乙酮，是一种无色或白色晶体。安息香是一种重要的化工原料，广泛用作感光性树脂的光敏剂、染料中间体和粉末涂料的防缩孔剂,也是一种重要的药物合成中间体,如抗癫痫药物二苯基乙内酰脲的合成以及二苯基乙二酮、二苯基乙二酮肟、乙酸安息香类化合物的合成[1]。

芳香醛在乙醇-水溶液中发生双分子缩合，生成1, 2-二苯基羟乙酮即安息香的反应称为安息香缩合反应。

安息香缩合反应已有相当长的历史,其缩合产物主要有苯偶姻、糠偶姻、噻吩偶姻及其衍生物等,这些物质在化学和医药工业等方面具有广泛的应用。经典的安息香合成以氰化钠或氰化钾为催化剂,虽然产率较高,但合成产物的毒性很大,易造成环境污染,损害人体健康。近年来,有关安息香缩合反应及应用研究的新技术、新方法、新催化剂等报道较多,这些研究对提高安息香缩合产率、扩大其应用范围具有重要的理论和实际意义。[2]

1.2安息香缩合催化剂应用的研究

芳醛缩合的一种产物, 但催化剂是芳醛缩合成安息香的必要条件。比较广泛应用的催化剂是氰化钠或者维生素B1。1.2.1 维生素B1和氰化钠两种催化剂对安息香缩合实验的影响比较

(1)催化原理的不同

维生素B1为催化剂的催化原理如下:

氰化钠为催化剂的催化原理如下:

(2)安全性的不同

氰化钠为剧毒药品, 微量即可致死, 故使用时必须戴好口罩、手套, 投入氰化钠前, 一定要用20%NaOH 调至pH= 8, 否则可产生剧毒的氰化氢气体。因此, 用氰化钠为催化剂安全性很差, 而用维生素B 1为催化剂安全性非常好。 (3)价格和得到难易程度的不同

氰化钠为剧毒药品, 价格较贵, 不经济, 而且, 购买、运输和保管都非常不方便, 作为一般实验使用,很不合适。维生素B 1为普通药品, 价格低廉, 容易购买、运输和保管。作为一般实验使用, 非常合适。[3]

实验室一般采用最简单的维生素B 1催化法。 1.2.2安息香的辅酶合成

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：

VB 1

O

CH C OH 安息香

2CHO

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

NH 2CH 3CH 2

CH 3CH 2CH 2OH

+

Cl

HCl

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：在碱作用下，产生的碳负离子和邻位带正电荷的氮原子形成稳定的两性离子——内鎓盐或称叶立得（ylid ）。

N

S +

H 3C

R /

R H

VB 1

N S +H 3C

R /

R -内鎓盐

第二步：噻唑环上碳负离子与苯甲醛的羰基发生亲核加成，形成烯醇加合物环上带正电荷的氮原子起了调节电荷的作用。

/

/

/第三步：烯醇加合物再与苯甲醛发生亲核加成形成一个新的辅酶加合物。

H

N S

+

H3C R/

R

C-H

O

/

C OH

C

OH

第四步：辅酶加合物离解成安息香，辅酶复原

VB1

H

+

N S

+

H3C R/

R

N S

H3C R/

-O

+

N S

+

H3C R/

R

CH C

+

OH H

H+

O

CH C

OH

安息香

1.3安息香的转化

有安息香制备二苯乙醇酸有两种方法：先将安息香氧化成二苯乙二酮，再将二苯乙二酮与氢氧化钾溶液回流，

重排生成二苯乙醇酸或者直接由安息香与碱性溴酸钠溶液反应制备。因后者有Br2产生，且有一定的危险性，所以实验室一般采用第一种方法。[4]

1.3.1 二苯乙二酮的制备：

二苯乙二酮可以由安息香经氧化制得。氧化剂可以为浓硝酸，但反应生成的二氧化氮对环境污染严重。也可以使用Fe3+作为氧化剂，铁盐被还原成Fe2+。

本实验改进后采用醋酸铜作为氧化剂。这样反应中产生的亚铜盐不断被硝酸铵重新氧化成铜盐，硝酸铵本身被还原成亚硝酸铵，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。

1.3.2 二苯乙醇酸的制备：

二苯乙二酮与氢氧化钾溶液回流，重排生成二苯乙醇酸。反应过程如下：