α－苯乙胺外消旋体的拆分

Resolution of Racem icα-phenylethylam ine

【目的要求】

1.掌握外消旋体的概念，熟悉对映体与非对映体的理化性质差异。

2.初步掌握外消旋体的拆分方法，了解对光学活性物质纯度的初步评价。

【基本原理】

外消旋体是一对对映体(左旋体和右旋体)的等量混合物，没有旋光性。左旋体和右旋体除旋光性不同外，其他的物理性质通常相同，用一般的蒸馏、结晶、色谱分离等方法难于将其分离。要将外消旋体分离，必须采用拆分的方法。一般是利用形成非对映体的方法进行拆分。如果外消旋混合物内含有一个易于反应的基团——拆分基团，如羧基、氨基等，就可以让它与一个纯的光学活性物质——拆分剂发生反应，生成非对映体。由于非对映体具有不同的物理性质，便可采用常规的分离手段分开。然后经过一定的处理，去掉拆分剂，再转变成原来的化合物。

利用生成非对映异构体盐的拆分法关键是选择一个好的拆分剂。好的拆分剂必须具备以下特点:易与外消旋体形成非对映异构体盐，而且又容易被置换;在常用溶剂中，形成的非对映异构体盐的溶解度差别要大，两者之一必须能形成良好的结晶;价廉易得或回收率高;光学纯度很高，化学性质稳定。

常用的拆分剂有酒石酸、樟脑磺酸、苯乙醇酸等酸性拆分剂以及马钱子碱、麻黄碱、奎宁等碱性拆分剂。

另外，由于酶与其底物间严格的空间专一性反应，故也可采用生化的方法进行外消旋体的拆分;若选用具有光学活性的吸附剂，采用柱层析的方法也可把一对对映异构体拆开。

本实验用(+)－酒石酸为拆分剂，它与(±)－α－苯乙胺形成非对映体的盐，其反应如下:

【仪器与试剂】

仪器:减压蒸馏装置，旋光仪。

试剂:(±)－α－苯乙胺，(+)－酒石酸，甲醇，4mol/L氢氧化钠，乙醚，无水硫酸镁，50%氢氧化钠溶液，无水乙醇，浓硫酸，丙酮，滤纸。

【实验内容】

1．(S)－(－)－α－苯乙胺

在500mL锥形瓶中放入7.8 g(0.051mol)(+)－酒石酸和110 mL甲醇，加热至沸，搅拌下慢慢加入6.5 g(±)－α－苯乙胺(0.051mol)(可事先测其旋光度)，注意加入时会起泡沫，不要加得太快。将溶液在室温下慢慢冷却，静置24 h后，析出棱形结晶(若析出的是针形结晶，要重新加热溶解，重新冷却至棱形结晶析出才行)。过滤结晶(母液保留待用)，并用少量冷甲醇洗涤，干燥，称得约4.0～5.0 g，将其溶解于4倍量的水中，加入3.8mL 4mol/L氢氧化钠溶液，每次用10mL乙醚提取，共4次。合并乙醚提取液，用无水硫酸镁干燥。水层倒入指定的容器中待回收(+)－酒石酸。

将干燥后的乙醚溶液转入蒸馏瓶，先在水浴上蒸出乙醚，然后减压蒸馏(S)－(－)－α－苯乙胺，收集84～85℃/3.47 kPa(26mmHg)的馏分［1］，产量约1.0～1.5 g。计算产率，测定产物的旋光度，并计算其光学纯度［2］。

纯(S)－(－)－α－苯乙胺的［α］=－39.5°

2．(R)－(+)－α－苯乙胺

浓缩上述结晶母液，残渣用40mL水和6.5mL 50%氢氧化钠溶液溶解，用乙醚提取3～4次，每次用12mL。合并提取液，用无水硫酸镁干燥，蒸出乙醚。减压蒸出(R)－(+)－α－苯乙胺粗品。将蒸出的粗胺液放在约22 mL乙醇中，加热至沸，向此热溶液中加入含浓硫酸的乙醇溶液约45mL(约加入浓硫酸0.8 g)，待析出白色片状(R)－(+)－α－苯乙胺的硫酸盐，过滤结晶。浓缩母液，得第二批结晶，共约7 g。再将所得结晶溶于12mL热水中，煮沸后加入适量丙酮至浑浊，冷却后得白色针状结晶。然后用10 mL水、1.5mL 50%NaOH水溶液溶解，用乙醚提取3次，每次10mL，合并乙醚提取液，用无水硫酸镁干燥。蒸出乙醚，减压下，于72～74℃/2.26 kPa(17mmHg)蒸出无色透明油状物，即得(R)－(+)－α－苯乙胺，约1.4 g，测定产物的旋光度，并计算其光学纯度。

【注释】

［1］作为一种简化处理，可将干燥后的乙醚溶液直接过滤到事先称重的干燥的蒸馏瓶中，先在水浴上尽可能蒸出乙醚，再用水泵抽出残留的乙醚。这样，即可省去进一步的蒸馏操作。

［2］在外消旋体拆分或不对称合成中并非得到纯净的对映体，通常用“光学纯度”来评价对映体的过量百分率。

光学纯度=(实测的比旋光度/纯试样的比旋光度)×100%

例如:某一试样(左旋)的光学纯度为90%，即左旋体过量90%(该试样中左旋体含量为95%，而右旋体含量为5%)

实验指导

【预习要求】

1．熟悉对映体、非对映体、外消旋体的概念与区别。

2．了解化学拆分的基本原理。

3．熟悉减压蒸馏的基本操作和旋光仪的正确使用。

【注意事项】

1．小心使用乙醚，防止火灾。

2．在进行减压蒸馏时，一定要按照正确的操作规程进行，以免发生意外事故。

3．在使用旋光仪时，切不可将旋光管随意放在实验桌上，以免滚落地上摔碎。

【思考题】

1.简述非对映异构体盐拆分法的原理。

2.本实验的关键步骤是什么?如何控制反应条件才能分离出纯的旋光异构体?

(编写:王微宏　校核:罗一鸣)