过氧化氢苯甲酰的合成方法

2023/11/21 8:55:14

过氧化氢苯甲酰,也叫作过氧苯甲酸,英文名为Perbenzoic acid,常温常压下为无色或白色棱柱形结晶体,可溶于乙醇、乙醚、氯仿。过氧化氢苯甲酰是一种过氧酸类化合物,是由苯甲酸衍生出的过酸,具有一定的酸性,过氧化苯甲酰在有机合成中常被用作氧化剂,它可以将乙烯类化合物转化为相应的环氧化物。此外,由于其氧化作用,过氧化苯甲酰还可用于不饱和化合物的分析,可以通过其对双键的反应来测定不饱和化合物的双键数目。

过氧化氢苯甲酰的性状图

图1 过氧化氢苯甲酰的性状图

理化性质

过氧化氢苯甲酰的化学性质主要集中于其强氧化特性,该物质可与烯烃类化合物发生环氧化反应得到相应的环氧类衍生物;该物质对硫化物也表现出较好的氧化特性,其可选择性地将亚砜基单元进行氧化。该物质还可与酰氯反应得到相应的过氧化物。这种强氧化性质使其在有机合成领域具有重要的应用价值。需要注意的是由于其强氧化性,操作时需要小心并避免与易燃或易爆的物质接触。此外,在过氧化苯甲酰和溴代琥珀酸亚胺作用下,芳烃上的甲基上的一个氢原子可被溴代,这种反应是一种自由基取代反应,其中溴代琥珀酸亚胺充当溴源。

合成方法

制备过氧化氢苯甲酰的氯仿溶液

于装有搅拌器、温度计、地液漏斗的干燥的反应瓶中,加入100mL无水甲醇,5.2g(0.23mol)金属钠,立即装上回流冷凝器,水浴冷却。待钠反应完后,冰盐浴冷至-5℃。搅拌下滴加50g(0.206mol)新重结晶过的过氧化苯甲酰溶于200mL氯仿配成的溶液。注意滴加速度控制反应液温度不超过0℃。加完后继续低温反应5min。加入500mL冰水提取,水层用氯仿提取两次,以除去反应中生成的苯甲酸甲酯。将水层置于冰盐浴中,慢慢滴加225mL(0.5mol/L)的硫酸,而后用氯仿提取(100mL×3)。合并氯仿提取液,无水硫酸钠干燥后,于聚乙烯瓶中低温保存备用。溶液中大约含过氧苯甲酸24g。过氧苯甲酸的测定:于滴定瓶中加入1.5g碘化钠,50mL水,5mL冰醋酸,5mL氯仿。而后加入已知质量或一定体积的过氧苯甲酸溶液,剧烈摇动。用标准的0.1mol/L的硫代硫酸钠溶液滴定生成的碘。[1]

制备固体过氧化氢苯甲酰

方法一

将上述过氧苯甲酸的氯仿溶液用无水硫酸钠或无水硫酸镁干燥后,滤去干燥剂在二氧化碳保护下减压蒸出氯仿,得到白色或浅黄色固体。再减压干燥,得含少量苯甲酸的过氧苯甲酸22g,mp42℃。将其溶于不含烯烃(过氧化物可以与不饱和烃反应生成环氧化合物)的3份石油醚(30~60℃,见石油醚的提纯)和1份无水乙醚的混合液中,冷至-20℃,可得到白色针状的结晶,mp41~42℃。低温保存。过氧苯甲酸可溶于氯仿、乙酸乙酯、乙醚,微溶于水和石油醚。

方法二

在500mL烧杯中加入苯甲酸36.6g(0.3mol),甲基磺酸86.5g(0.9mol),充分搅拌呈糊状,而后搅拌下滴加70%的过氧化氢22g(0.45mol),滴加时冰水浴冷却保持在25~30℃,约30min加完,苯甲酸全部溶解。继续搅拌反应2h,冷却至15℃,依次加入50g碎冰和75mL冰冷的饱和硫酸铵溶液,稀释时保持温度在25℃以下。将反应液用苯提取三次,合并苯层,用饱和硫酸铵洗涤两次,无水硫酸钠干燥,过滤,用碘量法测定苯溶液中过氧苯甲酸的含量。结果表白有85%~90%的苯甲酸转变为过氧苯甲酸。此溶液不必处理即可用于氧化反应。[1]

参考文献

[1] 张明森等.精细有机化工中间体全书:化学工业出版社, 2008.

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