Transcript 实验三十八 荧光增白剂1，3，5

Northwest University
化学国家级实验教学示范中心
综合化学实验
荧光增白剂1,3,5-三苯基
吡唑啉的合成及表征
实验目的
1、学习羟醛缩合反应制备芳基α,β-不饱和酮；
2、学习环化脱水制备杂环化合物—吡唑啉；
3、学习用光谱分析法鉴定杂环化合物。
背景知识
 荧光增白剂是一种荧光染料，或称为白色染料，其特性
是能激发入射光线产生荧光，使所染物质获得类似荧石
的闪闪发光的效应，使肉眼看到的物质很白，达到增白
的效果。
 荧 光 增 白 剂 可 以 吸 收 紫 外 光 （ 波 长 范 围 约 为 360380nm），转换为波长较长的蓝光或紫色的可见光，因
而可以补偿基质中不想要的微黄色，同时反射出比原来
入射的波长在400-600 nm范围的更多的可见光，从而使
制品显得更白、更亮、更鲜艳。
背景知识
 荧光增白剂按化学结构可分为五类：①二苯乙烯型，用
于棉纤维及某些合成纤维、造纸、制皂等工业，具有蓝
色荧光；②香豆素型，具有香豆酮基本结构，用于赛璐
璐、聚氯乙烯塑料等，具有较强的蓝色荧光；③吡唑啉
型，用于羊毛、聚酰胺、腈纶等纤维，具有绿色荧色；
④苯并氧氮型，用于腈纶等纤维及聚氯乙烯、聚苯乙烯
等塑料，具有红色荧光；⑤苯二甲酰亚胺型，用于涤纶、
腈纶、锦纶等纤维，具有蓝色荧光。
实验原理
利用苯乙酮、苯甲醛的羟醛缩合反应制备查尔
酮，再进一步与苯肼在氢氧化钠的存在下环化制备
1,3,5-三苯基吡唑啉：
CHO
O
O
C CH3
H H
C C C
ph
NHNH 2
N
N
ph
ph
实验步骤
查尔酮
乙醇-水
(1)热溶解
(2)趁热过滤
(3)冷却结晶
(4)抽滤
(5)干燥
查尔酮纯化
在50 mL圆底烧瓶中，将2.1 g查尔酮用
15 mL酒精温热溶解，加入1 mL新蒸的苯肼
和1粒NaOH；摇荡下，水浴加热回流2 h，冷
却后析出沉淀，抽滤，用少许冷的酒精洗涤
，得到的粗品用乙醇-甲苯（5:6）重结晶，
可得到白色针状结晶1,3,5 -三苯基吡唑啉；干
燥，称重，测熔点，计算产率。
产物合成
产物结构表征
（紫外、荧光光谱）
重结晶溶剂用量：
用量不足－热滤结晶在滤纸上析出
用量过大－结晶量少
办法：先加入少量溶剂，然后在回流状态下，逐步
添加。制成热饱和溶液后，再过量20％
实验装置
（3）
(1) 回流装置：重结晶热溶解
反应
(2) 热过滤装置：采用热水漏斗更好
（1）
（2）
(3) 抽滤装置：滤纸大小
布氏漏斗方向
安全瓶的使用
注意事项
1. 试剂取用
操作中勿使查尔酮以及苯肼等试剂与皮肤接触，易造成过敏。
2. 查尔酮的纯化
由于查尔酮熔点低于乙醇-水的沸点，在热溶过程中注意判断样
品是溶解了还是熔化了。
3．荧光增白剂1,3,5-三苯基吡唑啉的合成
回流过程中析出的固体不影响反应的进行。乙醇对产物溶解性
较差，故改用乙醇-甲苯（5:6）重结晶以减少溶剂用量。
4. 产物的表征
溶液浓度过大会超过检测器的检测范围，出现平顶峰，过小，
信号太弱，一般配10 mL溶液，需样品MrX10-5- MrX10-4 g 。
实验要求
1. 实验前认真复习“重结晶”操作，注意以下事项：
溶剂用量的确定：回流情况下制成热饱和溶液后，溶剂再过量
20-30％，以防热过滤时样品在滤纸上析出。
热过滤：漏斗事先烘热，折叠滤纸用热溶剂润湿后过滤，并用
表面皿保温。
抽滤：滤纸应比漏斗内径小，盖住漏斗孔洞即可，以保证滤纸
贴平不卷边。
2. 反应机理
预先查阅相关书籍，掌握该反应机理。
3．试剂的物性常数
预先查出原料、产物以及其它试剂的物性常数。
思考题
1. 描述1,3,5—三苯基吡唑啉合成的反应机理。
2. 怎样用红外光谱、紫外光谱、荧光光谱和元素分
析，确定1,3,5-三苯基吡唑啉结构式。
3. 解释1,3,5—三苯基吡唑啉产生荧光的机理。
实验延伸
知识拓展

底物之所以呈微黄色光，是因为底物中含有色杂质，
它们会吸收波长为450nm左右的蓝色或蓝紫色的可见
光。荧光增白剂之所以能对呈黄色光的底物起增白作
用，是因为它吸附在底物上后可发射波长为450nm左
右的蓝色或蓝紫色的可见光。发出的光补偿了被底物
吸收的光，所以人眼的感觉是该物体的白度和鲜艳度
增加了，也就说物体被增白增艳了。
实验延伸

荧光增白剂增白物体实际上是一种光学效应，它不能
代替化学漂白。如果含有有色杂质的纤维不经化学漂
白就用荧光增白剂处理该纤维，是得不到增白效果的。
化学漂白剂实际上是氧化剂或还原剂，利用它们的氧
化作用或还原作用使纤维中的有色杂质褪色，其实质
是该杂质分子中的化学键（一般为不饱和键）经氧化
作用断裂为无色的小分子或经还原作用成为饱和键而
失去颜色。