三天完成的,燃尽了。。。。。
由甲酰胺乙二醛制备DFTHP理论部分在上篇文章中已经介绍,这里便不再赘述。
制备路线如图所示
原料准备:
根据反应方程式可知甲酰胺和乙二醛发生Mannich缩合反应
在碱性条件下,2mol甲酰胺和2mol乙二醛反应得到1molDFTHP
搭建如下回流反应装置
使用水浴加热,以保证烧瓶的受热均匀,利于反应的进行。
综合多方面因素
分别使用0.6mol的甲酰胺和乙二醛制备DFTHP
1.计算量取乙二醛溶液
乙二醛分子量为58g/mol
理论上0.6mol纯乙二醛质量即为34.8g
因为乙二醛是以40%水溶液状态存在
查找到40%乙二醛溶液密度约为1.27g/ml
所以0.6mol乙二醛溶液的质量为34.8/0.4=87g
体积即为87g/1.27=68.5ml
所以量取68.5ml乙二醛(0.6mol)
添加乙二醛溶液于烧瓶中
该说不说,乙二醛溶液有股青草味。
怪不得乙二醛又名草酸醛
2.使用移液管转移甲酰胺至恒压滴液漏斗中
考虑到甲酰胺使用的量少,如果使用容器称量,会使药品沾染容器而造成误差
所以依旧是ρ=m/v
甲酰胺密度为1.13g/ml,相对质量为45g/mol
0.6mol甲酰胺质量为27g
所以使用移液管转移甲酰胺体积为27/1.13=23.89≈24ml
3.向乙二醛溶液中滴加甲酰胺
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按照1秒5滴速度滴加甲酰胺
整个过程使用磁搅不断搅拌
搅拌10min直至混匀
在滴加甲酰胺过程中,烧瓶壁微热,温度计示数有1∽2度的变化
在滴加甲酰胺过程中,配置25ml饱和NaOH溶液
(想到配50ml氢氧化钠溶液显得浪费,毕竟碱液只起调节ph作用,所以与之前思路有所出入)
10min过后,溶液已经搅拌均匀
拿掉恒压滴液漏斗,使用空心塞代替,便于后续添加碱液调节ph值
调节ph可以用有机碱,后续抽滤洗涤过程水洗即可。如果是无机碱,那必须用HCl洗了
4.滴加碱液调节ph值
碱液滴加的一瞬间溶液滋滋作响
随后就有白色沉淀(DFTHP)生成
一瞬间生成DFTHP白色沉淀有ph的原因,也可能有滴加氢氧化钠溶液放热的原因
调节ph=9
最左边的一点颜色即为反应初始10min的ph
剧透一下,整个反应过程中一共点5次ph值
ph调节完成后,即可开始加热回流了
5.回流反应
调节好磁搅加热温度,保证水浴始终将温度稳定在45度左右
反应刚开始
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反应中后期
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可见随着反应的进行,反应物颜色由乳白色变得稍微发黄
反应末期
VID_20250821_192021.mp4 点击下载
1h反应时间结束
从上到下,依次拆除冷凝管,夹持装置等
反应结束,溶液颜色变得像奶茶一样
由于搅拌子不适用于圆底烧瓶
只能勉强凑活,这使得烧瓶壁不太雅观。。。
6.分离产物
使用60mlG3砂芯漏斗,并使用相对应的滤纸进行分离产物
可见抽滤极其困难
如同淀粉糊一样
抽滤过程
VID_20250821_205518.mp4 点击下载
这个形态和所谓的“非牛顿体”类似
用力迅速挤压糊状物质时,表面显得干燥“疏水”,缓慢挤压时,形态类似稀泥。
VID_20250821_205642.mp4 点击下载
下面的视频更绝
VID_20250821_205917.mp4 点击下载
就这个样子,拿去勾芡炒菜也可以!
VID_20250821_210643.mp4 点击下载
艰难的给产物从漏斗中挖出
转移至烧杯中,糊状物质黏度极大
虽然在抽滤分离出去大部分滤液后
已经加冰水水洗涤
但是貌似洗不干净,
糊状物质ph仍处于7-8之间
无奈,配置了20ml10%的HCl洗涤糊糊
VID_20250821_211311.mp4 点击下载
emmm
在加入HCl洗涤后,明显的颜色变白了,溶液的黏度降低了不少
使用稀HCl洗涤过程中,少量多次添加稀HCl
直至ph=7(试纸尖尖)
VID_20250821_211234.mp4 点击下载
现在还是不要高兴,HCl洗涤是洗涤完了,接下来还有抽滤过程。
反应在晚上7点30左右已经完成了,上述洗涤步骤完成后已经11点了
在HCl洗涤后,转移至砂芯漏斗中我又使用冷水洗涤了两次
可见抽滤分离是多么的蛋疼,当然m狂喜
当然我不是m,索性只好睡觉
第二天
经过大量的检索过程,无奈关于DFTHP的文献少之又少,貌似在DMF中DFTHP溶解性良好,但是很不巧,我没有,而且DFTHP溶于水,溶于EtOH
那么有没有什么办法让DFTHP可以轻松的转移?
所以我想到一个办法,根据极性差异,DFTHP不溶于EA,向含有“糊糊”的砂芯漏斗中添加EA
并搅拌,使得EA“均匀的分散”在糊糊中
(反正搅拌就对了)
这里不恰当的将糊糊描述为“水相”
由于密度差异
添加EA直至淹没水相,此时搅拌,不断用药匙挖出糊糊到达EA层搅拌,开启真空泵最大功率,尽可能抽出糊糊中的水分
然后糊糊就变成这样
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分离出了大部分水,这下就轻松多了
可以直接将DFTHP挖出摊开于纸上晾干
左右分离出的时间相差30min
将DFTHP放外面晾一天就可以了
状态类似葛根粉
去皮,除去培养皿和称量纸重量
得到46.85克DFTHP
7.计算产率
反应物均为0.6mol,理论可以得到0.3molDFTHP,即为206×0.3=61.8g
实际得到46.85g
所以产率为:46.85/61.8=75.8%
我翻遍了国内外关于制备DFTHP文献,产率普遍在50%-60%左右
而我75.8%的产率已经相当不错
这也算是折磨我的回报了
况且烧瓶和漏斗上粘连的我没有清理
估计实际产率可以达到80%以上!
这里具体解释一下前文点了5次ph试纸的原因
从左到右可以看到ph的变化:
深-浅-浅-浅-深
为什么会这样的?在刚开始调节ph过程中
我发现滴入0.5ml饱和氢氧化钠溶液,这时点一下试纸,ph在9左右,开启磁搅搅拌,再次点试纸,ph就只有7,个人猜测NaOH可能参与了Mannich反应物过渡态历程
试纸上5个点,对应了每10min溶液ph状态
如果在下一个10min检测ph时。ph较9偏小,那么我就添加氢氧化钠溶液,使溶液ph恰好始终保持在9
在第一个10min内,反应刚开始氢氧化钠相对“消耗”较少,所以ph值相对较高
在最后一个10min时,也就是反应结束时的ph
明显的,比前三点要深,比第一点要浅
而二,三,四点我均额外补充了氢氧化钠溶液维持ph,二三四点处于反应中间,这可能也间接
验证了我的猜测,更解释了高产率
来自勒夏特列的赞同
备注说明:使用EA可能也洗去了部分杂质
左边茄形瓶即使用了EA处理
右瓶是水洗对照
可见EA组颜色明显的深
最后,感谢科创基金的大力支持!