《《馬來(lái)酸與富馬酸的順?lè)串悩?gòu)》有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《馬來(lái)酸與富馬酸的順?lè)串悩?gòu)》有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告（10頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、有機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)化學(xué)弘毅班 姓名喻星指導(dǎo)老師熊英實(shí)驗(yàn)日期2011年3月1日星期四實(shí)驗(yàn)名稱 馬來(lái)酸與富馬酸的順、反異構(gòu)一、實(shí)驗(yàn)背景立體化學(xué)是有機(jī)化學(xué)研究的一個(gè)重要范疇，順?lè)串悩?gòu)現(xiàn)象是一種重要 的立體異構(gòu)現(xiàn)象，屬于非對(duì)映異構(gòu)問(wèn)題?；衔锓肿又杏捎诰哂邢拗?旋轉(zhuǎn)的因素，使各個(gè)基團(tuán)在空間的排列方式不同而出現(xiàn)順?lè)串悩?gòu)，通常這些異構(gòu)體的性質(zhì)不完全相同， 甚至有很大差異?；衔锓肿又?有雙鍵或是環(huán)狀結(jié)構(gòu)經(jīng)常會(huì)有這種現(xiàn)象，其中雙鍵的順?lè)串悩?gòu)以C=C 雙鍵最為常見，此外還有 C=N雙鍵、N=N雙鍵、C=S雙鍵等；環(huán)狀 化合物中環(huán)烷烴和雜環(huán)化合物中均存在順?lè)串悩?gòu)現(xiàn)象。構(gòu)型對(duì)藥物活性的影響很大，因此順?lè)串悩?gòu)體的構(gòu)型
2、轉(zhuǎn)換日益受 到重視，通過(guò)對(duì)構(gòu)型轉(zhuǎn)換的研究，掌握構(gòu)型轉(zhuǎn)換機(jī)理，就可以有選擇 性地合成構(gòu)型合適的高效異構(gòu)體藥物品種。研究發(fā)現(xiàn)，順?lè)串悩?gòu)體的構(gòu)型轉(zhuǎn)化是一個(gè)熱力學(xué)動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程【2】。此過(guò)程一般可分為3種類型： 光致異構(gòu)化、熱致異構(gòu)化和催化異構(gòu)化。從合成的角度出發(fā)，后兩種 異構(gòu)化類型可以歸為一類，因?yàn)樽詈笮纬傻捻樂(lè)雌胶猱a(chǎn)物是由各個(gè)異 構(gòu)體的熱力學(xué)穩(wěn)定性決定的 3 ?；鶓B(tài)時(shí)反式異構(gòu)體總是比順式穩(wěn)定， 所以后一類異構(gòu)化過(guò)程的結(jié)果通常是反式異構(gòu)體占多數(shù)， 而光致異構(gòu) 化的結(jié)果往往相反。 充分利用這三種異構(gòu)化過(guò)程將很大程度地簡(jiǎn)化某 些藥物品種的開發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程。1. 光致異構(gòu)化：指用一定波長(zhǎng)的紫外光直接照射或用三
3、重態(tài)光敏 劑使化合物從基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)而發(fā)生有光不穩(wěn)定態(tài)向光穩(wěn)定態(tài) 的轉(zhuǎn)化。例如烯烴的光順?lè)串悩?gòu)化反應(yīng)是一個(gè)基元有機(jī)光化學(xué) 反應(yīng)。2. 熱異構(gòu)化：指化合物在加熱條件下由熱不穩(wěn)定態(tài)向熱穩(wěn)定態(tài)的 轉(zhuǎn)化，這里加熱是一個(gè)比較普遍的說(shuō)法，比如在常溫下由熱不 穩(wěn)定向熱穩(wěn)定態(tài)的轉(zhuǎn)化也稱為熱致異構(gòu)化。3. 催化異構(gòu)化：指化合物在催化劑的作用下發(fā)生幾何異構(gòu)體的相 互轉(zhuǎn)化?？煞譃榫啻呋悩?gòu)化和非均相催化異構(gòu)化。用非均 相催化（主要是活性炭和磺酸型樹脂）催化異構(gòu)化的方法，文 獻(xiàn)報(bào)道比較少，用于農(nóng)藥合成的還未見報(bào)道。常見的方法是均 相催化異構(gòu)化法， 所用催化劑主要有質(zhì)子酸、 酸酐、路易斯酸、 過(guò)度金屬陽(yáng)離子以及堿。二
4、、實(shí)驗(yàn)原理 本實(shí)驗(yàn)即利用馬來(lái)酸（順丁烯二酸）與富馬酸（反丁烯二酸）的 熱力學(xué)穩(wěn)定性差異，在酸催化下發(fā)生催化異構(gòu)化反應(yīng)，使熱力學(xué)不 穩(wěn)定的馬來(lái)酸轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的富馬酸。反應(yīng)方程式:由于順丁烯二酸的兩個(gè)羧基在雙鍵的同一端， 空間位阻很大，故順式結(jié)構(gòu)在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的，在一定條件下可將其轉(zhuǎn)化為反式結(jié)構(gòu)。其轉(zhuǎn)化機(jī)理如下：物質(zhì)相關(guān)性質(zhì)如下:名稱順丁烯二酸反丁烯二酸熔點(diǎn)130-130.5 C287 C密度1.59 g/cm 31.625 g/cm 3100ml 水溶解性79g (25C)0.63g(25 C );1.07g(40 C);2.40g(60 C );9.79g(100 C)性狀單斜晶系無(wú)色結(jié)晶，
5、138 C 時(shí)分解，溶于水、乙醇、丙 酮，不溶于苯，CCI4.單斜晶系無(wú)色針狀或小葉狀 結(jié)晶，水果酸味，微溶于水、 乙醚、醋酸，溶于乙醇，不 溶于苯，CCl4.單斜晶系無(wú)色 結(jié)晶，138 C時(shí)分解，溶于 水、pKapKai=1.9 pKa2=6.5pKai =3.0 pKa2 =4.5溶解度差異：由于順丁烯二酸的兩個(gè)羧基在雙鍵的同側(cè)， 故分子的 偶極矩較大，分子極性較大，根據(jù)相似相容原理，順丁烯二酸在水中 溶解度較大。熔點(diǎn)差異：明顯反式結(jié)構(gòu)的空間對(duì)稱性相對(duì)順式結(jié)構(gòu)好得多，故形 成晶體排列相對(duì)要整齊，因此熔點(diǎn)、密度相對(duì)較高。pKa差異：由于羧基是吸電子基，丁烯二酸中一個(gè)羧基的吸電子誘 導(dǎo)效應(yīng)，是
6、另一羧酸的H+更加容易發(fā)生電離。在丁烯二酸分子中當(dāng) 兩個(gè)羧酸處于同側(cè)時(shí)因空間距離較近， 故相互影響比較大；而當(dāng)兩個(gè) 羧基處于異側(cè)時(shí)，空間距離變大，相互影響減弱，這就說(shuō)明了第一電 離常數(shù)是順式大于反式。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)羧基上的H+電離后，所形成的負(fù)離子是一個(gè)強(qiáng)的給電子基， 它對(duì)第二個(gè)羧基所發(fā)生的直接誘導(dǎo)，將使第二個(gè)羧基上的H+電離趨于困難，這種影響也是順式大于反式。且順丁烯二酸電離一個(gè)H+后， 由于分子內(nèi)氫鍵作用，形成穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，使 得第二個(gè)H+電離變難。所以丁烯二酸的第二電離 常數(shù)是順式小于反式。這種誘導(dǎo)效應(yīng)影響是通過(guò) 空間或溶劑間的場(chǎng)效應(yīng)傳遞的。三、試劑規(guī)格馬來(lái)酸濃鹽酸四、實(shí)驗(yàn)裝置五、實(shí)驗(yàn)操作步
7、驟及現(xiàn)象1. 在盛有5.0 ml的溫水的100 ml圓底燒瓶中溶解5.01g順丁烯二酸，并加入10 ml濃鹽酸。2. 如上圖搭好回流裝置，加熱，回流30 min后，停止加熱。3. 先室溫冷卻，后冰水浴冷卻，待晶體大量析出，減壓過(guò)濾。3ml冰水 洗滌三次。4. 取少量干燥后進(jìn)行熔點(diǎn)測(cè)定。剩余的全部在約1 mol/L的鹽酸溶液中重結(jié)晶。5. 減壓過(guò)濾，洗滌，干燥。熔點(diǎn)測(cè)定6. 紅外光譜表征六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理1熔點(diǎn)測(cè)定數(shù)據(jù)名稱序號(hào)T萎T初T全ATT熔點(diǎn)12122. 產(chǎn)率計(jì)算紅外光譜表征數(shù)據(jù)七、實(shí)驗(yàn)結(jié)論與思考參考文獻(xiàn):1 . Crombie K. Cris-trans isomerism was formerly called gemetricar isomerism J.Q.Rev.Chem.Soc.,1952,(6):101-1402 . PadwaA,Albrecht F. Concentration effects in the photochemical syn-anti isomerization of an oximeetherJ.J.Org.Chem.,1974.39(16):2361-23663 . 游長(zhǎng)江，謝蓉，楊國(guó)強(qiáng)，等。烯烴光敏順?lè)串悩?gòu)化反應(yīng) J.感光科學(xué)與光化學(xué)， 2003.21(2)：147-153
《馬來(lái)酸與富馬酸的順?lè)串悩?gòu)》有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告
