本文以苯甲醛PhCHO、过量苯乙酮PhCOCH3为原料，40%碱液为催化剂，乙醇为溶剂，加热回流合成1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮，即PhCH(CH2COPh)2

注：本文中Ph表示苯基，即C6H5基团

本实验涉及的反应中间体查耳酮(苯亚甲基苯乙酮)是淡黄色片状结晶；目标产物1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮是纯白色粉末。

本实验不涉及任何管制化学品，所用的原料和试剂在试剂店中廉价易得。本实验的操作完全可以复现，本文是复制下来可供打印，方便做实验时查阅的实验报告。

本实验是100g级大规模制备，不是小量制备，需要准备足够大的反应容器、抽滤和干燥装置。

一、实验原理

（包括对其机理和动力学的定性分析）

1、机理简介

苯甲醛与过量苯乙酮在碱催化下，迅速发生Claisen-Schmidt反应，脱水缩合生成查耳酮：

查耳酮在碱催化下，迅速与第二分子苯乙酮发生Michael亲核加成反应，生成目标产物1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮。反应是一气呵成的，无需分离中间产物查耳酮。

可能存在的副反应包括苯甲醛的Cannizzaro歧化，生成苯甲醇和苯甲酸根：

2PhCHO + OH-$\longrightarrow$PhCH2OH + PhCOO-

2、动力学分析（为什么苯乙酮应该过量）

虽然理论中反应只需要2eq.的苯乙酮，但是在实际操作中，我们需要加入2.65eq.的，即过量的苯乙酮。甚至直接用3eq.苯乙酮也是可以的（可以让产物更洁白）：

苯乙酮过量的好处是减少副反应、提升主反应的产率、提升产物的纯度：

(1)、加快苯甲醛与苯乙酮反应生成查耳酮，防止苯甲醛因为浓度过高而导致歧化，苯甲醛发生Cannizzaro歧化的速率方程为：

${r_C} = {k_1}{[{\rm{PhCHO}}]^2}[{\rm{O}}{{\rm{H}}^ - }] + {k_2}{[{\rm{PhCHO}}]^2}{[{\rm{O}}{{\rm{H}}^ - }]^2}$

(2)、增大苯乙酮形成的烯醇负离子的浓度，通过经典动力学的竞争手段，降低查耳酮被其它亲核试剂，例如产物，亲核加成的可能性。也降低了查耳酮被碱分解的可能性。

(3)、提升生成1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮的反应速率，提升了查耳酮单位时间的转化率；同时假如查耳酮和苯乙酮的加成可逆，也能提升平衡转化率；进而提升了1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮的产率。

(4)、中间体查耳酮的转化程度更高，产物固体中混有的查耳酮更少，提升了产物的纯度和洁白性

这就是让苯乙酮大大过量的必要性和重要性。

3、反应条件简介

反应条件是将苯甲醛、过量苯乙酮和溶剂乙醇搅拌均匀，剧烈搅拌下迅速倒入40%的碱液，开启回流装置，回流25min，冷却，溶液分三层，下层是无色的碱水层，含有浓氢氧化钠和苯甲酸钠，中层是深色的乙醇层，上层是近乎无色的苯乙酮层，大部分产物很可能位于上层。

将反应后的体系倒入550mL水中，剧烈搅拌使体系分层，底部是油状物，上层是水、乙醇、NaOH、苯甲酸钠混合物；倾析除去上层水，然后少量多次加入水，搅拌，然后倾析；重复上述操作，直至倾析出的废液pH接近7为止；然后倒入冷水，让油状物结成大饼，继续反复洗涤除去残余碱液。

将水倾析干净后，用两倍体积的热甲醇或乙醇(少量冰乙酸酸化)进行第一次打浆，降温至30℃抽滤，除去大部分杂质。然后用两倍体积的乙酸乙酯进行第二次打浆，降温至30℃，抽滤，此时苯乙酮杂质已经大部分被除净。

打浆时用乙酸酸化是必要的，防止强碱破坏产物，引入杂质。（我认为碱的存在就可能启动三苯基戊二酮分解成查耳酮和苯乙酮的可逆反应，且启动查耳酮水解回苯乙酮和苯甲醛或者生成其它杂质的反应。所以在打浆前用醋酸酸化的作用就相当于淬灭了反应，让这些不想要的反应动力学受阻，停滞，无法进行。加入足量乙酸后，体系相当于乙酸-乙酸钠缓冲介质，既没有强酸性也没有强碱性，温和的酸碱度可以达到保持产物不被破坏的效果）

二、实验所需药品和器材

1、所需试剂：

苯乙酮、苯甲醛；足量无水乙醇（或者95%以上乙醇）、无水甲醇、乙酸乙酯、冰乙酸、足量纯水；冰块+冷却剂。本实验所用试剂均为分析纯。

2、所需仪器及耗材：

基本仪器：加料漏斗、0℃~100℃温度计，玻璃棒，蒸馏水洗瓶；磁力搅拌子、电热套、磁棒（用于吸取磁搅转子，可用塑料包裹的磁铁代替）；玻璃胶头滴管、塑料滴管；刮刀，塑料药勺（足量）、计时器（测量回流时间）、最小分度值为0.01g的天平、滤纸、pH试纸。

容器及量具：250mL锥形瓶，50mL量筒×2、25mL量筒、10mL量筒、300~500mL烧杯，1L烧杯，200~250mL聚丙烯(PP)塑料杯；水槽（冷却用，面积和深度应保证能充分冷却300~500mL烧杯；

防具：隔热手套（粗棉纱即可），防腐蚀手套（丁腈、橡胶、乳胶、塑料等均可），护目镜，口罩（可有可无）

回流装置：冷凝管（推荐直形或球形、口径应与反应容器相匹配）、橡胶管、橡胶帽

固定装置：铁架台、十字夹、小型瓶夹、大型瓶夹、塑料夹（可有可无）

通风装置（可有可无）：小电风扇、抽气泵，排气管道

抽滤装置：8~10cm口径布氏漏斗、定性滤纸、抽滤瓶、胶管、抽滤泵

干燥保存：标签纸、自封袋（足量、有大有小）、红外灯、表面皿（或培养皿等，足量，至少2个，每个面积需要足够大，直径最好15cm以上）

本实验干燥用的是那种在超市买的巨大的纸餐盘，因为如果用表面皿或者培养皿干燥，实在是装不下那么多产物，超过80g的或松散或紧凑的粉末

三、主要试剂和产物的物理性质

苯乙酮密度1.028 g/mL，摩尔体积116.9mL/mol；苯甲醛密度1.0415 g/mL，摩尔体积101.89mL/mol

乙酸密度1.0492 g/mL，摩尔体积57.23mL/mol

苯乙酮的溶解度请看：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

苯甲醛的溶解度请看：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

四、实验操作方法

1.称量、量取及投料

搭建好反应所需的加热，搅拌，回流，支撑装置。加热和搅拌的功率要足够强大。

量取30mL苯甲醛（30.84g，0.2906mol），将其用加料漏斗加入500mL圆底烧瓶中；量取90mL苯乙酮（93.74g，0.78mol，2.68eq）（如果想得到更洁白的固体，可以用100mL苯乙酮，此时接近3eq.），将其用加料漏斗加入上述500mL圆底烧瓶中；量取75mL无水乙醇，将其中60mL加入上述圆底烧瓶中，并利用它将粘在加料漏斗和圆底烧瓶上的原料冲洗入锥形瓶。向圆底烧瓶中小心加入磁力搅拌子，将反应容器置于磁力搅拌电热套上，启动搅拌，调节合适转速，使得三者充分混合。

（无水乙醇可以用95%以上的乙醇代替）

量取45mL水；准备一个200mL一次性PP塑料杯，贴上“NaOH”的标签，用它称取30g氢氧化钠固体，将水倒入碱中，立即用玻璃棒激烈搅拌，直至全部溶解，制成40%碱液。

（量取液态水的量筒，应与量取苯甲醛、苯乙酮、乙醇的量筒区分开）

2.反应进行

剧烈搅拌下，向反应容器中倒入上述碱液，溶液迅速变色，生成黄色沉淀（查耳酮），用剩余的15mL乙醇将剩余的碱液冲下去；迅速开启加热和回流装置。

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等溶液到达沸点开始回流时，启动计时器（不要过早启动计时器），计时25min~30min。实验成功的关键是搅拌混合和加热回流要足够强力。

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时间结束后先关闭加热功能，停止回流后关闭搅拌功能；缓慢冷却至不烫手的温度。拆卸冷凝回流装置，佩戴棉纱隔热手套，将反应容器取出，在空气中进一步冷却静置。

此时反应混合体系将分为三层，下层是无色的碱水层，含有浓氢氧化钠和苯甲酸钠，中层是深色的乙醇层，上层是近乎无色的苯乙酮层，大部分产物很可能位于上层。

3.洗去水溶性杂质

（在这之前可以用大注射器和粗钢针把下层的浓碱液抽走一大部分，然后弃去，但是我当时没想到这么做）

向1L的烧杯中倒入550mL（一瓶）纯水，更多纯水也可以，开启磁力搅拌器，在玻璃棒引流的作用下，将反应混合体系倒入其中，并持续搅拌。烧杯底部会沉积很多含有产物的油状物。

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关闭搅拌，静置倾析除去水层，水层可以直接倒进废液杯里弃去。然后继续倒入200mL纯水，剧烈搅拌洗涤油层，直至体系到达平衡状态（力学平衡，相平衡，热平衡，化学平衡状态），关闭搅拌，倾析除去水层，应该倾析地彻底一点。重复上述操作，洗涤应该满足少量多次原则，直至洗出的废液pH接近7为止(7~8左右)。

如果在上述过程中，油状液体没有结块变成饼状固体，就倒入550mL的0~4℃的冰水，必要时用冰盐浴冷却，同时剧烈搅拌，直至油状液体结成饼状固体。若实在结不了，就弃去水层，直接进行下一步。如果能结成饼状固体，则洗涤前记得用玻璃棒、金属药勺等戳碎饼状固体

4.第一次打浆

将水倾析除净后，倒入150mL的甲醇或乙醇或二者的混合物，并加入5~15mL冰乙酸，剧烈搅拌，并开启磁力搅拌器的加热装置。用玻璃棒戳碎固体，将固体彻底破碎，越细碎越好，残留的大块固体越少越好。混合液测pH应在3~5之间，超过6就严重不正常了。到达沸点，并且固体充分破碎后，关闭搅拌，开始冷却，并插入一根0~100℃的温度计。

准备搭建抽滤装置。待温度下降到30~35℃时，迅速抽滤。并用空心塞挤压固体，将溶剂充分挤出，便于抽干。并用20mL超过20℃的甲醇或乙醇，少量多次洗涤。

这一步理论上能除去产物中混有的水、碱杂质，并除去大部分查耳酮和苯乙酮杂质。抽滤时温度不能过低，尤其是不能低于苯乙酮的熔点(19.7℃)，否则苯乙酮容易从溶液中析出并粘附在产物上。抽滤得到的固体应该是纯白色至米白色冰淇淋状产物。

5.第二次打浆

（这一步我没做，我实验是在2022年2月进行的，没有想到这一步，第一步我是用的无水乙醇打浆的）

抽干后，将产物转移至洁净干燥的1L烧杯或500mL烧杯中，加入约100mL乙酸乙酯，3~5mL冰乙酸，剧烈搅拌，并开启磁力搅拌器的加热装置。用玻璃棒戳碎固体，将固体彻底破碎，越细碎越好，残留的大块固体越少越好。到达沸点，并且固体充分破碎后，关闭搅拌，开始冷却，并插入一根0~100℃的温度计。准备好洁净干燥的抽滤装置。温度下降到25~30℃时，迅速抽滤。并用20mL超过20℃的乙酸乙酯洗涤。这一步理论上能除净产物中混有的苯乙酮和查耳酮杂质。抽滤时温度不能过低，尤其是不能低于苯乙酮的熔点(19.7℃)，否则苯乙酮容易从溶液中析出并粘附在产物上。抽滤得到的固体应该是亮白色粉末。

6.产物干燥、称重、密封保存

产物应为亮白色粉末或极细颗粒，如果你做出来是米白色，纯度还可以，如果你做出来是淡黄色，说明你产物中混有的查耳酮杂质偏多，可能是因为打浆不彻底，或回流时间不够长，或加料时苯乙酮加的不够多导致的。

如果你的产物的苯乙酮气味浓郁甚至恶心；说明苯乙酮没除干净，需要重新用低极性溶剂打浆。

应将产物放在一个大的纸盘上，置于红外灯下或阳光暴晒下干燥，并不时用药勺和空心塞将产物滤饼翻面、破碎、压扁、碾细，确保产物都能接触到干热的空气。若产物与滤纸发生黏连，则说明反应物和滤纸尚未完全干燥，不要接触滤纸，以免产物混有滤纸纤维。滤纸和产物完全干燥后，可以尝试将滤纸和产物分离。

在干燥过程中，可准备一个足够大的自封袋，贴上标签，标签上写上日期、产物名称、化学结构、分子量等等，并留下空白来记录产量。然后对外面的大自封袋也这样操作。

干燥后称重，在下方的表格记录产量。根据反应物用量和产量数据，利用本实验报告给出的公式，计算产率，整理数据，填在下方表格中，思考产率高或低的原因，总结经验教训。

五、实验现象记录

（若空间不够可扩展表格或记在纸张背面）

六、实验数据记录与产率计算

1、数据记录与产率计算表格

2、参考公式和数据

注：本文中所有Ph表示苯基C6H5~，Ac是乙酰基CH3CO~，Bz表示苯甲酰基PhCO~，Bn表示苄基PhCH2~，Et表示乙基C2H5，Me表示甲基CH3，EA表示乙酸乙酯EtOAc

${M_{PhCHO}} = 106.12g/mol$，${M_{PhAc}} = 120.15g/mol$，${\rho _{PhCHO}} = 1.0415g/mL$，${\rho _{PhAc}} = 1.028g/mL$，${M_{PhCH{{(C{H_2}Bz)}_2}}} = 328.404g/mol$，${M_{PhCH = CHBz}} = 208.26g/mol$

产率计算公式：

$\begin{array}{l} {\omega _{PhCH{(C{H_2}Bz)}_2}}\left( {\rm{\% }} \right){\rm{ = }}\frac{m_{PhCH{{(C{H_2}Bz)}_2}{M_{PhCHO}}}}{{m_{PhCHO}{M_{PhCH{{(C{H_2}Bz)}_2}}}}} \times 100\% \\ = \frac{{106.12g{\rm{/}}mol \times {m_{PhCH{{(C{H_2}Bz)}_2}}}}}{328.404g{\rm{/}}mol \times {m_{PhCHO}}} \times 100\% \\ = 0.32314 \times \frac{m_{PhCH{{(C{H_2}Bz)}_2}}}{m_{PhCHO}} \times 100\% \\ \approx 0.323 \times \frac{m_{PhCH{(C{H_2}Bz)_2}}}{m_{PhCHO}} \times 100\% \end{array}$

七、实验注意事项

1、本实验报告需要在实验前打印好，并将全文内容仔细阅读，将细节理解清楚，明确操作顺序、做足准备后再操作。可根据自己实际需要调整试剂的用量，并将相关修改标注在本实验报告纸上。报告纸背面或空隙可用于记录实验现象等。

2、投料时苯乙酮相对苯甲醛过量是必要的，一般加料是2.63~2.68eq.，加到3eq.也是可以的

3、反应结束冷却至室温后，可以用大注射器和长针头将底层碱液抽出并弃去。方便后续后处理操作。

4、转移液体时应用玻璃棒引流，避免漏在外面

5、打浆时用冰乙酸酸化是必要的，防止强碱破坏产物，引入杂质。此外乙酸酸性也不会过强。而且乙酸钠在水、甲醇、乙醇中的溶解度都足够大。如果不想用乙酸可以用甲酸，但是甲酸的危险性不亚于乙酸。甲醇、乙醇是质子溶剂，搅拌均匀后，可以蘸取少量溶液用pH试纸测”表观pH”，若溶液偏碱“表观pH”>6，还需要补加乙酸。

6、抽滤时，为确保抽干，建议用空心塞挤压沉淀，促进固体中包夹的液体的释放；挤压沉淀时应优先挤压堆在高处的沉淀，从上往下挤压。

7、抽滤过程中，洗涤沉淀时，记得关闭抽滤泵，将沉淀翻搅，促进溶剂和固体充分接触。

8、烘干时，建议把固体用各种手段做成细碎容易流动的粉末，但是也应避免粉末被风吹跑

八、实验的意义

1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮可用于制备2,4,6-三苯基吡喃正离子的盐：（其中Tr表示三苯甲基）

脱负氢试剂可以用三苯甲醇也可以用查耳酮。用查耳酮更好，因为可以方便地除去底物中混有的苯乙酮（将苯乙酮转化成三苯基戊二酮然后进行目标反应）；并且可以抑制三苯基戊二酮可逆性地分解为苯乙酮和查耳酮；且查耳酮脱氢不生成水，三苯甲醇脱氢前首先与酸反应生成一分子水。（我们默认这种脱负氢过程是不可逆的）

但是三苯甲醇相对便宜且不需要自制：

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2,4,6-三苯基吡喃正离子可用于制备溶致变色化合物、可用于制备三苯基硝基苯，进而制备三苯基苯氧自由基。2,4,6-三苯基吡喃正离子的激发态寿命较长，因此可以作为光催化剂，并且也因为激发态寿命较长，它的稀溶液有显著青蓝色荧光。下一篇文章我会详细介绍它的制备机理和性质。

参考文献：

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1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮还可以用来制备1,2,4-三苯基环戊二烯等等：

参考文献：《氧气液相氧化取代环戊二烯合成吡喃盐的研究》——大连理工大学博士学位论文

但是1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮的价格却难以理解地高：

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但是制备这东西却又非常容易，因此我们才考虑自制1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮

类似的合成方法思路还可用于由2-乙酰基吡啶合成三联吡啶及其衍生物：