三苯甲醇制備實驗在教學中的改進探討

王冬梅，周運友

（1.巢湖學院 化學與材料工程學院，安徽 巢湖 238000；2.安徽師范大學 化學與材料科學學院，安徽 蕪湖 241000）

三苯甲醇制備實驗在教學中的改進探討

王冬梅1，周運友2

（1.巢湖學院 化學與材料工程學院，安徽 巢湖 238000；2.安徽師范大學 化學與材料科學學院，安徽 蕪湖 241000）

本文根據本校本科教學的實際情況，在三苯甲醇的制備實驗傳統方法的基礎上，對影響實驗成敗的幾個關鍵點做了改進，以保證在規定時間內完成教學任務，達到更好的教學效果.分組實驗表明，用改進的方法，更容易抓住實驗的關鍵點，成功率大大增加，產率也有所提高.

三苯甲醇；格氏試劑；苯甲酸乙酯

三苯甲醇作為一種重要的化工原料和醫藥中間體可用于合成三苯甲基醚、三苯氯甲烷等重要的有機化合物[1-3].三苯甲醇的衍生物是一些三苯甲烷染料合成的中間體[4].大學有機化學實驗中的三苯甲醇的制備是一個綜合型實驗[5-6]，在有機化學實驗教學中占有重要位置，是學生必須掌握的一類實驗，目的是讓學生了解格氏試劑的制備，掌握無水操作的要點，復習和掌握水蒸氣蒸餾，重結晶等基本操作[7-9].制備方法主要是利用苯基溴化鎂格氏試劑與羰基化合物反應，再水解得到[10-13]（如圖1）.此實驗中由于受鎂條外層氧化物去除麻煩，對無水要求較高，反應需引發等因素限制，難度系數大，時間長，失敗率高，產率低，教學效果不明顯，學生們往往耗費了大量的時間最后卻沒有得到產物，對于學習興趣也是一個負面影響.因此改進三苯甲醇的合成方法十分必要.本文依據學校現有條件，從三個方面對實驗中經常出現的問題提出了切實可行的簡便的解決方法，實驗證明在這些方法下，反應產率大大提高，學生的學習興趣也有所提升，很好的達到了預期效果.

圖1　三苯甲醇的合成

1 實驗部分

1.1苯甲酰氯做羰基化合物

在裝有回流冷凝管、恒壓滴液漏斗的三頸瓶中加入用砂紙打磨光亮的鎂屑1.45g（0.06mol）和一小粒碘，加熱套中加熱數分鐘，此時碘受熱會有紫色蒸汽形成，停止加熱，冷卻后在滴液漏斗中加入6.5mL(0.062mol)溴苯和25mL無水乙醚，先緩緩滴加三分之一的混合液于燒瓶中，可見鎂屑上有氣泡產生，棕色開始消失，溶液放熱并有渾濁現象，此時反應引發，若無引發，可稍加熱至微沸狀態.此時開始攪拌，慢慢滴下剩余的溴苯和無水乙醚混合液，此過程要一直保持微沸狀態，滴加完畢后加熱回流0.5h，保證鎂反應完全，得到格氏試劑.

將格氏試劑放入冷水浴中，攪拌下慢慢滴加苯甲酰氯3mL（0.026mol）和無水乙醚10mL混合液，保證反應溫和的進行，滴加后再回流反應1h.反應完畢，冷水浴下慢慢滴加氯化銨飽和溶液，分解加成產物.若此時有大量沉淀，可加少量稀鹽酸去除.再蒸餾除去乙醚，最后加入30mL水進行水蒸氣蒸餾，若無油狀物蒸出表示蒸餾結束，冷卻抽濾得粗產品，用80%的乙醇溶液重結晶，再干燥得白色晶狀固體4.6g.收率為69.7%.熔點為164-166℃.

1.2苯甲酸乙酯做羰基化合物

方法同上.用4g(0.026mol)苯甲酸乙酯代替苯甲酰氯與格氏試劑反應，得到粗產品重結晶再干燥后得白色晶體3.4g，收率為51.5%.

2 原實驗方案不足之處

(1)反應不易引發或引發后又猝滅，成功率低.學生在實驗初期往往比較急躁，實驗現象又不明顯，容易忽略格氏試劑制備的諸多關鍵點，導致引發不成功或是產生大量副產物，反而會增加后處理時間，影響實驗效果.

(2)教本中缺乏對反應現象監控及中間產物的檢測，學生通常無法判斷格氏試劑是否制備成功而盲目的進行下一步.結果耗費大量時間最后沒有得到產物或是得到油狀液體，導致學生實驗積極性不高.

(3)反應原料活性不高，學生實驗普遍收率低.

3 實驗教學改進

本文在傳統制備方法基礎上做了幾點改進，并突出了關鍵點，確保教學在規定時間內達到較好的效果：

(1)鎂與溴苯制備格氏試劑需要較高的活化能，反應開始不易進行，而且對無水條件要求較高，反應過程也要保持干燥.對此，可在反應瓶中加入碘和鎂屑后用加熱的辦法使碘升華成蒸氣覆蓋在鎂屑上，讓二者充分接觸，有利于反應的引發，且此加熱也可去除反應瓶中存留空氣中的水氣.另外引發時需要局部大濃度，因此不可攪拌.反應后攪拌應注意溫度不可過高，攪拌均勻，滴加緩慢，避免局部濃度過大，以減少鹵化物偶聯生成聯苯等副產物.

(2)此反應格氏試劑的制備成功是關鍵點，針對這點我們完善了反應的監測程序.可從顏色上監測，此格氏試劑為灰色液體，格氏試劑加入羰基化合物后繼續反應，會有灰（或灰黑）→玫瑰紅→橙色→灰色的顏色變化，可用來直觀的檢測反應的完成情況.也可取少量加水猝滅后用薄層層析板(TLC)來監測比較產物和原料.這樣既復習了基礎操作中的薄層層析法又能確定反應是否發生，為下一步反應奠定基礎.

(3)用苯甲酰氯代替苯甲酸乙酯，反應效果更好.羰基上碳的正電性對反應至關重要.與乙氧基負離子相比，氯離子的拉電子能力更強，羰基碳的正電性更明顯，更有利于格氏試劑的進攻.而乙氧基負離子是給電子基團，不利于反應.另外從離去基團考慮，親核加成后，氯離子比乙氧基負離子更易離去.此反應原理是《有機化學》醛酮醌這一章節的學習內容，通過實驗改進既獲得了較好的教學效果，又巧妙的驗證了理論知識，對于親核加成反應及影響反應的因素有了更直觀的認識，符合有機化學實驗的大綱要求.實驗通過學生分組進行，最后證明苯甲酰氯參與反應確實得到較高產率.

(4)反應結束后加入飽和氯化銨溶液水解生成三苯甲醇，若有大量沉淀說明水解不徹底，可加少量稀鹽酸溶解，否則會影響下一步水蒸氣蒸餾，很難將溶液蒸餾澄清.

4 結論

針對本學校教學條件，本文對三苯甲醇的制備實驗做了幾點改進，并強調了反應成功的關鍵點，使學生對整個實驗過程關鍵環節把握的更多，既能將學過的理論知識融會貫通其中，又能將更多的基本操作融入，充分的發揮了綜合實驗的優勢，培養了學生的綜合應用能力.從反應的引發到中間產物的驗證到產品的后處理，都使學生將所學知識主動的，多樣化的運用到實踐中.每一步成功都代表著他們實驗操作能力和解決問題能力的提高[14]，真正實現了在實驗中探索、在解決問題中發現、創新，并在創新中提高[15].

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O625；G642

A

1673-260X（2015）12-0242-02

國家自然科學基金項目（20875002）資助