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2,2’-二(α-呋喃基)-2-羟基乙酸钾的合成与表征

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化 学 世 界 2,2 一二( 一呋喃基)一2一羟基乙酸钾的合成与表征 哈森其木格, 王继明 (内蒙古民族大学化学学院,内蒙古通辽028043) 摘 要:以糠醛为原料VB 为催化剂,利用安息香缩合反应合成糠偶姻,再用硫酸铜一吡啶氧化得 到糠偶酰。糠偶酰在乙醇、氢氧化钾水溶液中发生类似二苯乙醇酸重排的反应得到2,2 r_二(n一呋 喃基)2一羟基乙酸钾。利用IR谱和UV谱对合成的糠偶姻、糠偶酰及2,2'-二(口一呋喃基)2一羟基 乙酸钾进行了表征。 关键词:糠醛;糠偶姻;糠偶酰;2.2 二(a呋喃基)一2一羟基乙酸钾;安息香缩合;二苯乙醇酸重排 中图分类号:O 621 文献标识码:A 文章编号:0367—6358(2008)10 604 04 Synthesis and Characterization of Potassium Salt of 2。2 一Di(a—furany1)一2一hydroxyl Ethanoci Acid H ASENQIMENG, WANG J i—ruing (Department ofChenzistry.InnerMongolia University for Nationalities,InnerMongolia Tongliao 028043.China) Abstraet:We used the benzoin condensation tO synthesize furoin with furfural as raw material in the presence of VBl as a catalyst.Furoin was oxidized to furil by CuSO4一pyridine as an oxidant.We used the reaction which is similar to the benzilic acid rearrangement to synthesize potassium salt of 2,2 di(a— furany1)-2一hydroxyl ethanoic acid in aqueous solution containing ethanol and potassium hydroxide. Synthesized furoin.furil and potassium salt of 2,2 di( —furany1)2一hydroxyl ethanoic acid were characterized by means of IR and UV spectroscopy. Key words:furfural;furoin;furil;potassium salt of 2,2 一di(口一furany1)一2-hydroxyl ethanoic acid;benzoin condensation;benzilic acid rearrangement 2,2I_l二(a一呋喃基)一2-羟基乙酸钾又称二呋喃 乙醇酸钾,该钾盐酸化后形成的2,2 二(a一呋哺基)一 2一羟基乙酸和苯胺形成2,2 一二(a一呋喃基)一2一羟基 代替剧毒的氰化物,提高了实验的安全性,同时在室 温下,具有反应条件易于控制,所得产物较纯的优 点 。盐酸硫胺素催化安息香缩合反应的机理 一也 有报道。安息香缩合反应除了用盐酸硫胺素催化 外,也可以用其它催化剂 。至于糠偶酰的制备,其 乙酸苯胺加合物,该加合物可望在晶体学、医药领 域、功能材料领域得到应用口一。2,2,_二(a一呋喃基)一 2一羟基乙酸钾是在碱性条件下发生类似二苯乙醇酸 氧化剂除了CuSO 一吡啶一 外,还有PVC—FeCli 等。糠偶酰在乙醇、氢氧化钾水溶液中重排为目标 产物。 1 实验部分 重排_2 的反应所得的产物。经典制备方法是由糠 醛在KCN或NaCN催化下经安息香缩合反应。。 制 得中问体糠偶姻I,然后将其氧化得到中间体Ⅱ糠 偶酰,糠偶酰在碱性条件下重排得到。经典的制备 方法中,KCN或NaCN的毒性太大,用盐酸硫胺素 收稿日期:2008—01 09 1.1仪器与试剂 磁力加热搅拌电热套(北京);RE一52旋转蒸发 作者简介:哈森其木格(1 958~),女,内蒙古乌兰浩特人,教授,主要从事有机合成及天然产物研究。E—mail:tihasen@1 63.COn7.。 第1O期 化 学 世 界 器(上海);SHZ D(Ⅱ{)循环水式真空泵(巩义);XT 氧化钾、丙酮均为AR。 1.2实验方法 4双目显微熔点测定仪(北京);DHG一9070A型电热 恒温鼓风干燥箱(上海);FA2104N电子天平(上 海);Hitachi557一紫外分光光度计;Nicolet5700红外 1.2.1 溶剂提纯 用旋转蒸发器提纯乙醇,设定温度为79℃(常 压)。 光谱仪(KBr压片)。维生素B (生化试剂),糠醛 (CP),无水乙醇、氢氧化钠、五水合硫酸铜、吡啶、氢 1.2.2合成路线设计 面VB pNaO H5 KOH.C H OH H 0 l f 54 ,熔点为174~184 C。 2结果与讨论 1.2.3糠偶姻的合成 在锥型瓶f}】依次加入6.0 g维生素B (0.0】78 oo1t)、12.0 mI 蒸馏水(0.6667 too1)和48.0 mI 无 2.1 糠偶姻、糠偶酰及2,2 二(a一呋喃基)2羟基 乙酸的IR和UV表征: 水乙醇(0.8221 mo1),溶解后置于冰水浴中冷却。 另取2 mol/I NaOH溶液12.0 mI 于烧杯中在冰 合成的中问体I糠偶姻和中间体Ⅱ糠偶酰的 IR与文献一致,说明了实验的可靠性。IR v/cm一: 3617为游离O H的伸缩振动吸收峰,1614为羧酸 盐中羰基的反对称伸缩振动,1359为羧酸盐中羰基 的对称伸缩振动。中间体I糠偶姻的UV在 … 285~354 nm有强吸收, …214~270 nm唷较强的 水浴中充分冷却。在冰水浴冷却下将NaOH溶液 倾人装有反应混合液的锥形瓶中,摇匀并继续冷却。 加入25.2 mL新蒸的糠醛(0.3032 mo1),充分摇匀 后,将其置于冰水浴中。在冰水浴冷却条件下,用2 mol/L的NaOH溶液调节反应液的pH值为1O,用 橡皮塞塞住锥形瓶的瓶口,室温下放置24 h。减压 吸收。中间体Ⅱ糠偶酰的 …209~372 nm有强吸 收。由于糠偶姻氧化得到糠偶酰使得共轭程度增 大,导致紫外吸收波长向长波方向移动,即红移。中 抽滤,用蒸馏水洗涤固体产物至滤液为无色,得到白 色针状晶体,在烘箱中干燥后得产品23.0 g(0.1l98 mo1),产率为79 ,熔点为130~134℃。 间体I糠偶姻的IR在3426 cm (O—H)有一吸收 峰,而中间体Ⅱ糠偶酰的IR在3200 cm 以上没有 吸收峰。糠偶姻在1676 cm 处有C一0的伸缩振 1.2.4糠偶酰的合成 在装有磁力搅拌子、回流冷凝管的150 mL三颈 烧瓶中加入47 g五水合硫酸铜(0.1882 mo1)、31 mL 水(1.7222 too1)和64 mi 吡啶(0.7913 mo1),加热搅 动吸收,而糠偶酰的C一0的伸缩振动出现在1644 cm 处,吸收波数减小。因为在糠偶酰中C—O上 电子的离域作用大于糠偶姻,即前者的共轭程度大, 使得糠偶酰中C O的化学键力常数比糠偶姻中C —拌使温度升至74℃,反应液变成深蓝色,向反应混合 液中加入17 g糠偶姻(0.0885 too1),溶液由深蓝变为 深绿,保持反应液温度为74 ̄80 ̄C,反应2 h。然后将 反应混合液倒入88 mI 冷水中,减压抽滤,用水洗涤 固体产物至滤液变为无色,得到黄色针状晶体15.3 g,产率为91 ,熔点为1604162℃。 1.2.5 2,2 二( 呋喃基)一2一羟基乙酸钾的合成 将45 g KOH(0.8036 too1)溶于45 mI (2.50 O的化学键力常数小,故糠偶酰中C—O的伸缩振 动吸收位置比糠偶姻中C—O的伸缩振动吸收低。 通过以上分析可知,在合成的糠偶姻中有O—H和 C—O,而在合成的糠偶酰中有C—O,而没有O H。 比较合成的糠偶酰及合成的2,2 二(a一呋喃基)一2一 羟基乙酸钾的IR,前者的IR中无()一H伸缩振动吸 mo1)水中,然后加入45 mI (O.7707 too1)无水乙醇混 收,而后者的IR中有O H伸缩振动吸收,说明了合 成的糠偶酰确实发生了重排。 合均匀。向盛有上述混合液的烧杯中加入18 g (O.0947 mo1)糠偶酰,用玻璃棒搅拌使固体溶解,溶 液由无色变为橙红色,最终变为黑色。将混合液搅拌 40 min后,置于冰水浴中冷却2 h,减压抽滤,用丙酮 2.2糠偶姻的合成反应 2.2.1投料顺序 实验中的投料顺序为维生素B 一蒸馏水一无 水乙醇一一定体积的NaOH溶液一糠醛一加人 洗涤固体.得到微黄色片状固体。12.6 g,产率为 化 学 世 界 NaOH溶液调溶液pH值为10,此投料顺序与文 反应生成糠偶姻。 献I】 】基本一致。 2.2.3维生素B 的用量 2.2.2 NaOH溶液浓度对反应的影响 维生素B 与糠醛的比例要适宜,有利的反应条 维生素B 必须在碱性条件下才能催化安息香 件为:当糠醛为0.20 tool时,维生素B 为3.5~4.0 缩合反应,然而NaOH溶液的浓度不可太高或太 gl_】 ,即糠醛与维生素B 的物质的量之比在16.85 低。如果NaOtt溶液的浓度过高会发生 ~19.26之间。本实验中糠醛与维生素B 的物质 Cannizzaro反应_1 1;由于维生素Bl一般以盐酸盐 的量之比值为17.05。 为商品出售,如果NaOH溶液的浓度过低,则部分 由表I可知,在常温下反应制备糠偶姻所得产 碱经盐酸中和后,剩余的碱量不足以使维生素B 中 物较纯,且反应时间不可太长或太短,以25 h为宜, 的噻唑环大量形成同时具有碳负离子和邻位正氮离 否则会降低产率。 子的ylid 。 ,因而不能与糠醛进一步发生亲核加成 2.3糠偶酰的合成反应 表1 实验条件对产物糠偶姻的影响(常温条件) 在糠偶酰的合成反应中CuSO ・jH ()、吡啶 产率较高。本实验中n(CuSO ・5H O):n(吡啶) 和水的投料摩尔比由文献 可知.当Yt(CuSO;・ : (水)一1.00:4.21:9.16。由表2可知,提高温 5H 0):n(吡啶):Yt(水)一1:4:9时,糠偶酰的 度.糠偶酰的产率有所提高。 表2 实验条件对产物糠偶酰的影响 2.4 2,2 一二(a-呋喃基)~2一羟基乙酸钾的合成及其 钾盐较纯。由表4可知,2,2 一二(a一呋喃基)一2一羟基 在不同溶液中的溶解性 乙酸钾易溶于水、乙醇,不易溶于丙酮、环己烷、四氢 由表3可知,常温下(不加热条件下)反应所得 呋喃、乙醚等。 表3实验条件对产物2,2 一二(口一呋喃基)-2-羟基乙酸钾的影响’ 溶剂 钾盐用量 g 钾盐溶解情况 蒸馏水 加人1 mL水后钾盐全部溶解 乙醇 加入l mL乙醇后钾盐大部分溶解 丙酮 加入1 mL丙酮后钾盐不溶解,加热至沸仍不溶解,再加入2 mL丙酮加热至沸仍不溶解 环己烷 加入1 ml 环己烷后钾盐不溶解,加热至沸仍不溶解,再加入2 mL环己烷加热至沸仍不溶解 四氢呋喃 加人1 mI_四氢呋喃后钾盐不溶解.加热至沸仍不溶解,再加入2 mL四氢呋哺加热至沸仍不溶解 乙醚 加入1 mL乙醚后钾盐不溶解,加热至沸仍不溶解,再加入2 mI 乙醚加热至沸仍不溶解 第1O期 化 学 世 界 ・ 6O7 ・ 参考文献: 62(16):l529一lb32. . 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