紫罗兰酮的合成实验报告

紫罗兰酮的合成实验报告实验目的:1.了解和利用柠檬醛直接合成假紫罗兰酮的缩合反应的步骤及影响产率的因素，确立化学反应的条件。2.掌握由假性紫罗兰酮合成紫罗兰酮的方法与步骤。并初步探讨在本实验的基础上用什么方法可将α-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮分离开。3.初步了解了紫罗兰酮在有机合成及工业上的应用。实验原理:紫罗兰酮是一种广泛应用于香精，香水和化妆品等产品中十分重要的香料。它是一种萜，它存在于精油中，为α-和β-紫罗兰酮的混合物，紫罗兰酮为浅黄色粘稠液体。它是配制高档香精的原料，其用量大，用途广。紫罗兰酮有三种异构体：α-紫罗兰酮，β-紫罗兰酮，γ-紫罗兰酮CH3H3CHCCH3CHCOCH3CH3H3CHCCH3CHCOCH3CH3H3CHCCH2CHCOCH3α-紫罗兰酮β-紫罗兰酮γ-紫罗兰酮在合成在中,现在合成紫罗兰酮的方法主要有两种.一种是全合成法,即以乙炔和丙酮为起始原料的合成路线和以异戊二烯为起始原料的合成路线,对纯度要求很高的β-紫罗兰酮(医药工业用)可采用全合成路线,另一种是半合成路线,即以天然精油中所含的柠檬醛和松节油中的α-蒎烯为起始原料的合成路线,目前多采用柠檬醛来合成工业紫罗兰酮,20世纪50年代以前是从亚热带生长的柠檬草中提取柠檬醛,现在都改用中国的苍山子精油为原料提取柠檬醛.苍山子精油里面含有的柠檬醛含量很高,质量分数高达60%-90%,而且产量较高,于是本次实验也采用的是柠檬醛和丙酮来合成紫罗兰酮.含α-H原子的醛(酮)的α-H原子具有活性,会在碱环境中脱去,而与双键氧相连的碳原子因为电子对偏离呈正电性,会与负电的碳结合,形成缩合产物,即含有一个羟基和一个羰基的化合物.其中正碳那边连接的是为羟基,此时的产物即为假性的紫罗兰酮,然后同样在碱性的条件下,加热,会促使假性紫罗兰酮脱去一分子的水生成烯,即为紫罗兰酮。实验主要试剂及仪器:100ml三口瓶1个、磁力搅拌器1个，50ml锥形瓶2个,温度计1支(量程为100℃)，水浴锅一个，冰50ml，250ml烧杯1个，分液漏斗1个，滴管1个，10ml量筒1个；柠檬醛10ml(0.891g/L)丙酮30ml(0.7898g/L)NaOH溶液5ml(质量分数5%)硫酸5ml甲苯18ml表：主要物料及其物理常数名称分子量沸点密度溶解度柠檬醛152.23232℃0.891水:1.4511～1.4570溶于1.3－1.4倍体积的70％乙醇中丙酮58.0856.3℃0.7898与水互溶实验步骤:步骤现象缩合反应原料配比(质量比):m(98%柠檬醛)：m(95%,丙酮)：m(1.5%NaOH)=1：2：6。操作:①将5.2g柠檬醛及10.4g丙酮和31.2g1.5%的NaOH水溶液加入三口烧瓶中强烈搅拌，半小时加完。②升温至45℃保持1h,再升温至55℃，保持1.5h,稍冷后转入分液漏斗中静止30min,分去下层丙酮碱水,上层用水洗2次后，将上层蒸馏烧瓶瓶,油浴加热减压蒸去丙酮溶剂，收集釜液。①在升温过程中，溶液由黄色变成橙色，随后又逐渐变成橙红色②分液后上册橙红色，下层黄色，水洗后上层橙红色，下层黄色变浅至接近无色环化反应原料配比(质量比):m(假性紫罗兰酮):m(62%H2SO4)m：(甲苯)=1：2：1.4。操作:①将6.5g假性紫罗兰酮、9g甲苯置于三口烧瓶内，慢慢滴入13g62%H2SO4，控制温度不超过20℃。②加完后继续搅拌，始终使温度维持在20℃左右，反应100min。反应停止后，迅速加入10g碎冰块,转入分液漏斗,冰溶解后分成上下两层,上层油液用水洗至弱酸性③溶液转入克氏蒸馏瓶，用油浴减压蒸馏蒸出溶剂,收集釜液，即所制得的产品。取少量该产品，用气相色谱仪分析各组分含量。①在加入H2SO4过程中，溶液颜色逐渐变成棕色②静置分层时，上层呈棕色，下层呈浅黄色。加入水，上层棕色，下层接近无色，测pH至中性③溶液呈黄色，加热后溶液颜色加深，变成橙红色实验结果及讨论:气相色谱图：1110.5109.598.587.576.565.554.543.532.521.510.503,8003,6003,4003,2003,0002,8002,6002,4002,2002,0001,8001,6001,4001,2001,0008006004002000SPW0.00STH50.00UNKNOWN_1UNKNOWN_2UNKNOWN_3UNKNOWN_6UNKNOWN_7UNKNOWN_8UNKNOWN_19UNKNOWN_21UNKNOWN_23UNKNOWN_25UNKNOWN_27UNKNOWN_28UNKNOWN_32RT[min]mVRUN_ws10.DATA各组分含量：由实验数据可知纯α-紫罗兰酮的产量较高：分析原因如下：1.丙酮与柠檬醛配比影响，本实验配比为3；1，不适宜的配比,可加剧柠檬醛、丙酮的自身缩合,柠檬醛与假性紫罗兰酮的连串反应及柠檬醛与水的平行反应等一系列副反应的发生,使假性紫罗兰酮的合成收率偏低，最终使紫罗兰酮的合成收率偏低。2.在合成假紫罗兰酮时,控制适宜缩醛温度在25-30℃度3.在合成假紫罗兰酮时，反应时间比较充分，实验条件限制4.紫罗兰酮的制备用的催化剂为硫酸，对环化反应效果不是很好，查文献知用85%的磷酸催化环化时，假性紫罗兰酮制备紫罗兰酮时收率较高。5.环化反应控制条件很好，如温度需在低温10-15℃，强酸性介质中进行，产生许多副反应及生成较多β-紫罗兰酮，对α-紫罗兰酮产率产生影响。6.实验操作过程各种误差带来产率的影响注意事项:1.在合成假紫罗兰酮时,要控制温度在25-30℃度2.环化反应宜在溶剂相对密度大、低温、强酸性介质中进行3.加硫酸时要剧烈搅拌4.柠檬醛在光、热或酸、碱以及氧气存在下能引起聚合和氧化,这给柠橄醛的分离带来了一定的困难。而且柠檬醛有一定的挥发性,在水中溶解度小,所以可以采用水蒸汽蒸馏法分离