VB1和碳酸钠催化安息香缩合反应

VB1和碳酸钠催化安息香缩合反应

摘要：以VB1为催化剂的安息香缩合反应通常在NaOH存在下进行，由于NaOH碱性较强，容易导致VB1结构破坏，重现性较低。探索了利用安全、温和的碱性试剂碳酸钠合成安息香的工艺条件，并通过单因素实验进行了优化。实验结果表明，10.5 g（0.1 m01）苯甲醛在15 mL95%乙醇加5 mL水的混合溶液中，1.75 g VB1和7.5 mL10%Na2CO3催化下于75℃反应2.0h，收率可达到60.5%。

关键词：安息香；VB1；碳酸钠；合成

安息香又称苯偶姻，其化学系统名称为1，2-二苯基-2羟基乙酮，是两分子苯甲醛在催化剂存在下通过碳负离子反应缩合而成的重要的化工原料和药物合成中间体（见下式）可用于光敏剂安息香乙醚、安息香双甲醚、苯偶酰以及抗癫痫、抗心律失常药苯妥英钠盐的原料苯妥英等的制备。

VB1是由嘧啶环和噻唑环通过亚甲基结合而成的一种B族维生素，具有一定的酸性。VB1催化下的安息香缩合反应通常是在氢氧化钠存在下进行，由于用安全无毒的VB1代替了对人体和环境有极大危害的剧毒物质氰化钾或氰化钠，所以反应具备了绿色合成的环境友好特点。研究表明，安息香缩合反应受制于氢氧化钠的强碱性，因此反应过程中催化剂VB1的噻唑环容易受到破坏。另外，不同个体进行反应时，显示出收率差距显著，重现性较低等缺点。根据中华人民共和国《危险货物品名表》（GB 12268-90），氢氧化钠属第八类危险货物腐蚀品中的碱性腐蚀品，故在使用过程中有一定的危险性。

本文为了改变氢氧化钠作为碱性试剂时容易导致VB1结构破坏、加碱时间长、重现性低等问题，也为了进一步提高实验操作安全性，以温和的弱碱性试剂碳酸钠代替氢氧化钠合成了安息香，并通过单因素实验进行了合成工艺优化。

1实验

1.1试剂与仪器

VB1（盐酸硫胺），生化试剂；苯甲醛、碳酸钠、95%（质量分数，以下同）乙醇均为分析纯试剂；去离子水（自制）。

WRS-1A数字熔点仪，中国上海易测仪器设备有限公司；Spectrum One型FT-IR红外光谱仪，美国Perkin Elmer Inc。

1.2实验方法

称取1.75 g VB1于100 mL圆底烧瓶中，加入去离子水振荡使其溶解，加入适量的95%的乙醇后，在冷水浴冷却下分4次加入10%（质量分数，以下同）的Na2CO3水溶液至pH值为10～11，混合均匀后迅速加入10.5 g（0.1 mo1）新

蒸苯甲醛，于水浴中加热反应。反应产物经充分冷却、减压过滤、干燥、称量，计算产率。粗产品经95%乙醇重结晶，进行熔点测定和红外光谱分析（KBr压片法）。

2结果与讨论

2.1Na2CO3的用量对安息香缩合反应的影响

安息香缩合反应中，VB1是在碱的作用下生成碳负离子参与反应，并起到催化剂作用，因此在缩合反应中既能保持VB1环结构的完整，VB1又能有效生成负离子非常重要。

为了考察Na2CO3的用量对VB1催化安息香缩合反应的影响，在实验过程中，将1.75 g VB1溶于5mL水中，先加入15 mL 95%的乙醇，再分别加入4～10 mL10%Na2CO3水溶液，然后迅速加入10 mL新蒸苯甲醛，在70℃水浴中反应2 h。反应结果见表1。

由表1可知，安息香的收率随着Na2CO3用量的增加而增加，当10%Na2CO3用量增加到7 mL时，收率达到最大值，而进一步增加Na2CO3的用量，收率反而下降。这说明10%Na2CO3的用量在4.0～7.0 mL范围内递增时，由于反应液中碱的绝对量增加，碱与VB1接触几率增加，有助于更多的VB1生成负离子，因此可以有效提高反应效率，但进一步增加10%Na2CO3的用量时，一方面不利于VB1的稳定性，另一方面，随着10%Na2CO3水溶液的增加，导致反应体系中水量的增加，使反应液由均相变成两相，降低了催化剂VB1与苯甲醛的接触，收率反而下降。

2.2水和95%乙醇的体积比对安息香缩合反应的影响

VB1催化下的安息香缩合反应中，适当的水和乙醇的体积比非常重要。为了考察水和95%乙醇的体积比对安息香缩合反应的影响，固定10%Na2CO2水溶液的用量为7mL，其他条件不变，只改变水和乙醇的体积比，进行了安息香的合成反应。实验结果见表2。

由表2可知，安息香收率随着溶剂的体积比变化显示出明显的差异。当水和95%乙醇的体积比为12.5：7.5以及10：10时反应液分层（前者有机相较厚，后者有机相较薄），VB1和苯甲醛不能充分接触，反应收率明显偏低；而当体积比在7.5：12.5～2.5：17.5区间，即反应溶剂中乙醇的相对比率增加时，反应液由两相变成均相，收率得到明显升高，但乙醇用量进一步增加到体积比达到2.5：17.5时，收率反而有所下降，这是因为此时乙醇用量增多，水的用量相应减少，导致部分VB1不能溶解，不能起到催化作用，即相当于催化剂的用量减少了，因此反应速率会有所下降。由此可见，水和95%乙醇的最佳体积比为5：15。2.3反应温度对安息香缩合反应的影响

为考察反应温度对安息香缩合反应的影响，保持10%Na2CO3水溶液的用量

为7 mL，水和95%乙醇的体积比为5：15，其他条件不变，只改变反应温度，进行了安息香的合成反应。实验结果见表3。

从表3可以看出，随着反应温度的升高，安息香的收率逐渐增加，当温度达到75℃时收率达到最高值60.5%。但反应温度进一步升高，不仅产品颜色由浅黄变黄色，安息香的收率亦有所下降，是因为在较高的温度下VBl不稳定，可能有少量发生开环，不能起催化作用，同时更高的反应温度易导致更多的副反应发生。

2.4反应时间对安息香缩合反应的影响

为考察反应时间对安息香缩合反应的影响，保持10%Na2CO3水溶液的用量为7 mL，水和95%乙醇的体积比为5：15，反应温度75℃，其他条件不变，只改变反应时间，进行了安息香的合成反应。实验结果见表4。

由表4可以看出，安息香缩合反应中，一开始随着反应时间的延长，安息香的收率在提高，到2.0 h时达到最高值60.5%，但进一步延长反应时间，并没有出现收率提高的现象，因此反应时间为2.0 h比较适合。

2.5产物结构分析

2.5.1重结晶及熔点测定

取2 g安息香粗产品，加入20 mL95%乙醇后水浴加热回流。溶液趁热过滤，经重新加热溶解，室温条件下自然冷却，得白色针状结晶，过滤、干燥得1.5 g 产品，重结晶收率为75%。重结晶产品经研磨，测定熔点为134.5～135.5℃，与安息香的熔点文献值相符。

2.5.2红外光谱分析

经重结晶后的安息香用KBr压片法进行了红外光谱分析，见图1。

红外光谱图中，在3414.1和3377.4 cm-1处出现的强信号峰为-OH伸缩振动吸收峰，1092.9 cm-1处为仲醇的C-O伸缩振动吸收峰；3028.7、3059.9、3084.0 cm-1处出现的中等强度信号峰为苯环上的Ar-H伸缩振动吸收峰，在1595.6、1578.0、1490.9、1449.3 cm-1处出现的四个信号峰均为苯环骨架振动，进一步证明苯环的存在，在755.3和704.9 cm-1。处的两个强吸收峰为单取代苯的特征吸收峰；在1678.5 cm-1处出现的强吸收峰为C=O伸缩振动吸收峰，向低波数方向移动了约30～40cm，说明酮C=O与苯环发生了共轭，证明该化合物即为安息香。

3结论

本文采用既安全又温和的碳酸钠为碱性试剂，通过VB1催化合成安息香，虽然收率略低于文献报道的NaOH作碱性试剂的VB1催化下的安息香缩合反应，