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综合化学实验报告 正交法优化苯甲醛与氯仿的亲和取代反应 08应用化学（2）班 __________________ ______张 dd____________ 2011年___月______日 正交法优化苯甲醛与氯仿的亲和取代反应 前言[1] 结晶玫瑰是具有强烈玫瑰香气的结晶型固体香料，是一种良好的定香剂，广泛使用于化妆品和皂用香精，尤其适用于粉剂化的化妆品，在香料和日用化工产品中具有广阔的应用价值。 而它的关键中间体则是由三氯甲基负离子与苯甲醛进行亲核加成反应得到的，具体反应式如下： 亲核加成反应是有机化学中构成碳碳键的最主要的反应之一，在有机合成中具有重要的意义。一般是由具有负电子的亲核试剂进攻缺电子的碳原子，从而反应构筑碳碳键，在苯甲醛与氯仿的反应中，氯仿上的酸性质子在碱的存在下失去，从而变成三氯甲基负离子，而该负离子进一步进攻苯甲醛的羰基从而发生反应。具体反应机理如下： 而另一方面，醛基具有部分的氧化性和还原性，因此在浓碱的存在下还能发生自身的氧化还原反应，反应如下： 由于苯甲醛、氯仿与氢氧化钾溶液不互溶，因此反应需要加入一定量的助溶溶剂或相转移催化剂，并且反应需要剧烈的搅拌以增加氯仿与碱的接触使三氯甲基负离子容易生成。因而，影响该反应的因素除了温度、时间、原料比等影响常规亲核加成反应的因素外，还有助溶溶剂或相转移催化剂的量也是一个重要的方面。而在这么多因素的存在下找出一条最优化的反应条件实在不是一件简单的工作，就上述反应的四因素四水平条件来说，需要进行44 = 256次实验，这显然是不现实的，而正交实验法能够解决这个问题。 本实验研究苯甲醛与氯仿在氢氧化下进行亲核加成反应的最佳反应条件，通过对反应物原料比、反应时间、反应温度助溶溶剂这个因素的单因素实验，确定影响该反应的最大因素（2-3个），并通过正交实验法进行条件的优化，最终得到该反应的最佳反应条件。 实验仪器与试剂 仪器：三口烧瓶、温度计、电磁搅拌器、回流冷凝管、水浴锅、电子天平、量筒、气相色谱仪等。 试剂：苯甲醛、氯仿、DMF、氢氧化钠、甲醇等。 实验步骤 苯甲醛与氯仿的亲核加成反应 在装有温度计，搅拌器和回流冷凝管的100 ml三口烧瓶中，依次加入苯甲醛15 ml，氯仿DMF，分批加入OH (2g)，控制在 产物含量分析——气相色谱法确定混合物组成 色谱仪： 岛津GC-2014C，N2000工作站；色谱柱：-5，Φ 0.25 mm ╳ 3000 cm；进样口温度：230 ℃；柱温：80 ℃保留2 min，以10℃/min的速度升到230℃，保留5 min。 每次吸取0.3~0.5μL甲醇稀释液进样，待出峰后，打印并记录峰面积。 实验内容 单因素试验 在步骤1中影响产率的主要因素有：a、苯甲醛与氯仿的原料比；b、助溶溶剂的量；c、反应温度；d、反应时间。首先通过单因素实验考查单一条件对产率的影响，从而确定出影响产率的主要因素。 a）考察苯甲醛与氯仿的原料比对反应产率的影响 考察苯甲醛：氯仿的不同原料比（11，1:2，1:3）对反应产率的影响以15 ml苯甲醛为基准，改变氯仿的量，并采用条件为助溶溶剂的量20 ml，反应时间2小时，反应温度℃，操作见实验步骤1。 b）考察助溶溶剂的量对反应产率的影响 考察不同助溶溶剂的量（125 ml）对反应产率的影响以15 ml苯甲醛为基准，改变的量，并采用条件为，反应时间2小时，反应温度℃，操作见实验步骤1。 c）考察反应温度对产率的影响 考察不同反应温度（40 ℃）对反应产率的影响。以15 ml苯甲醛为基准，改变，并采用条件为，反应时间2小时，，操作见实验步骤1。 d）考察反应时间对产率的影响 考察不同反应时间（ h）对反应产率的影响。以15 ml苯甲醛为基准，改变，并采用条件为，反应，，操作见实验步骤1。 分析和讨论影响反应的主要因素，并指导进行下面的正交实验 苯甲醛与氯仿的原料比、助溶溶剂的量、反应时间反应温度这因素中影响较为复杂3个因素进行正交优化实验苯甲醛与氯仿的原料比 L4（23）正交实验设计（表1） A B C N0 （DMF/mL） （反应温度/℃） （反应时间/h） 1 25 20 3 2 20 15 3.5 四、结果分析 单因素实验结果与分析 （a）苯甲醛与氯仿的原料比对反应产率的影响 以15 ml苯甲醛为基准，的量20 ml，反应时间2小时，反应温度℃，改变氯