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4-甲基二苯甲烷的简易合成 —推荐一个有机化学实验
发布时间:2019-12-04 点击: 发布:《教育教学论坛》杂志社
4-甲基二苯甲烷的简易合成
—推荐一个有机化学实验
虞召朋  
(临沂大学化学化工学院  山东临沂276005)
 
摘要  本实验以苄醇和甲苯为起始原料,碘为催化剂,简易合成4-甲基二苯甲烷,并通过核磁共振氢谱和红外进行结构表征。
关键词  4-甲基二苯甲烷 合成 有机化学实验     教育教学论坛
Simple Synthesis of 4-Methyldiphenylmethane
 
-recommend an organic chemistry experiment
 
Yu Zhaopeng
 
(Shandong Linyi 276005, School of Chemical Engineering, Linyi University)
 
Using benzyl alcohol and toluene as starting materials and iodine as catalyst, 4-methyldiphenylmethane was synthesized and characterized by NMR and IR.
 
Study on the Synthesis of 4-Methyldiphenylmethane by Organic Chemistry
1,1-二芳基甲基类化合物在工业上有着重要的用途,常用作芳香溶剂、传热流体、香料以及聚碳酸酯树脂的单体[1]。此类化合物是一类重要的结构单元,广泛存在于自然界中[2]。同时,作为有机合成常用的中间体,经常作为大环,索环以及螺环的结构单元。本文以4-甲基二苯甲烷为例,介绍一种简易的1,1-二芳基甲基类化合物的合成方法。
1  实验目的
   (1)掌握1,1-二芳基甲基类化合物的简易合成方法。
   (2)掌握柱色谱提纯有机物的方法。
2  实验原理
2.1  传统的合成方法
   4-甲基二苯甲烷传统的合成方法是首先通过傅克酰基化反应合成二苯甲酮[3],然后再用各种还原试剂将羰基还原后制备(如图1所示)。这种合成方法要用到毒性比较大的苯,同时二苯甲酮的还原对实验条件要求比较高[4],不适合作为学生实验。

图1 4-甲基二苯甲烷的传统合成路线
 
2.2 本文的简易合成方法
以碘作为催化剂,苄醇和甲苯作为起始原料,一步法合成4-甲基二苯甲烷(如图2所示)。这种合成方法的原料简单易得,反应温度不高(60oC),具有较高的可操作性。

图2 4-甲基二苯甲烷的简易合成路线
 
 
反应可能的机理是:首先,苄醇在碘的作用下,生成苄基碳正离子,然后被甲苯进攻得到4-甲基二苯甲烷(如图3所示)。

图3 合成4-甲基二苯甲烷的可能机理
 
3  实验仪器和药品
仪器:10mL圆底烧瓶,回流冷凝管,分液漏斗,色谱柱,磁力加热搅拌器,旋转蒸发仪,Bruker-300MHz核磁共振仪。
试剂:碘,苄醇,甲苯,4Å分子筛(烘干,研细),水,硫代硫酸钠,无水硫酸钠,乙酸乙酯。
4  实验内容
4.1 实验步骤
   (1)在10mL的圆底瓶中,加入0.0254 g碘(0.10mmol)、0.11g(1.0 mmol)苄醇、0.10g(1.1 mmol)甲苯和研细的4Å分子筛(10 mg)。
(2)瓶口接上回流冷凝管,然后在60℃下加热4 h。
(3)冷却至室温,加水5 mL,用NaS2O3还原至碘色褪去,用乙酸乙酯萃取水相三次,用无水Na2SO4干燥乙酸乙酯层,
(4)过滤,浓缩,乙酸乙酯层用硅胶进行柱分离,得到油状产物。
4.2 结构表征  
   对实验所得产品4-甲基二苯甲烷用红外光谱和核磁共振氢谱进行结构表征,数据如下:
1H-NMR (300 MHz, CDCl3) δ : 7.29 – 7.08 (m, 9 H, Ar - H), 3.93 (s, 2 H, -CH2-), 2.30 (s, 3 H, -CH3);
IR (KBr, cm-1) ν : 3061, 3025, 2922, 2834, 1602, 1513, 1494, 1452, 1073, 1030, 789, 743, 724, 697。
5  思考与讨论
(1)反应体系中加入分子筛的作用什么?
(2)如果把甲苯换成苯甲醚,能否发生此反应?如果能,请写出反应产物。
6  总结
   本实验把本来应该两步完成的反应,用一步反应完成,反应设计巧妙,且原料易得,反应条件温和,同时可以训练学生用色谱柱分离有机物的技能,适于作为本科学生实验。
 
参考文献
[1] C. E. Kaslow, Max M. Marsh. Subtitued Bromoquinolines. J. Org. Chem. 1948, 13: 455
[2] Martinez. A. G, Barcina. J. O, Heras. M. R. C. et al. Synthesis of Unsymmetrical Diarylmethanes by Cross-Coupling between Aryl Triflates and Tetrabutylammonium Difluorotribenzylstannate. Org. Lett. 2000, 2: 1377.
[3] 兰州大学化学系有机化学教研室,复旦大学化学系有机化学教研室. 有机化学实验,第二版. 北京:高等教育出版社,1994
[4] 胡宏纹. 有机化学(上册),第二版. 北京:高等教育出版社,1990
收稿日期:2018-12-29