电解氧化葡萄糖生成葡萄糖酸
一、 实验目的
1、掌握用电解氧化法将葡萄糖氧化成葡萄糖酸 2、探讨不同因素对葡萄糖酸产率的影响 3、培养团队协作精神
二、 实验原理
葡萄糖酸及其系列衍生物是一类多用途的重要有机产品，在食品工业中被广泛用作酸味剂、发酵剂、防腐剂、营养增补剂、色调保持剂、蛋白质凝固剂等。本实验采用电解氧化葡萄糖制取葡萄糖酸，在工艺条件合适时，具有选择性好、产品纯度及收率高且无三废排放等特点。葡萄糖属于多羟基化合物，根据IR 和NMR 的测定结果，在水溶液中，葡萄糖存在着α—异构体、β—异构体及醛式（直链式）三种构体的平衡体系，其中β—异构体约占64%，α—异构体约占36%，醛式构体只有少量。葡萄糖的α—异构体和β—异构体都能被氧化剂所氧化，但被氧化的速度不同，β—异构体的氧化速度约为α—异构体的39倍。所以说氧化剂的选用至关重要，如果选用氧化能力太弱的氧化剂如游离碘等，势必延长反应时间或氧化不完全，但若采用太强的氧化剂如高锰酸钾、次氯酸盐等，会造成伯醇和仲醇羟基被氧化，使单糖的碳—碳链断裂，单糖降解。据理论分析和实验探索，本实验采用NaBr 作为氧化剂。游离溴的氧化能力适中，它在水溶液中存在以下平衡Br 2+H2O=HOBr+HBr 平衡常数为2. 4×10-3
在碱性条件下，溴是以次氯酸和次氯酸盐形式存在，它们的氧化
能力过强；在酸性溶液中，具有强氧化性OBr -的浓度微小，溴主要以游离溴（Br 2）形式存在，游离溴是具有中等氧化能力的氧化剂，本实验由于溶液中存在有糖酸，所有能保证氧化剂是以游离溴的形式来氧化葡萄糖。氧化的过程是首先使β—D 葡萄糖脱去两个氢原子，生成D —葡萄糖酸1,5—内酯，经水解转变成D —葡萄糖酸。β—异构体被氧化，引起α—异构体向β—异构体的转化，使葡萄糖能较为完全地氧化成葡萄糖酸。游离溴能把葡萄糖氧化成葡萄糖酸后，本身被还原成溴离子，在电场的作用下，溴离子向阳极移动，失去电子成为Br 2重新氧化成葡萄糖，这使得NaBr 能够被重复使用。 电极反应：阳极：2Br -－2e →Br 2
阴极：2H ++2e→H 2↑
氧化还原反应：RCHO+Br2+H2O=ROOH+HBr
三、 实验材料
1、药品：
2、仪器：
2个石墨电极、玻璃棒2支、洗耳球、橡胶管2根、胶头滴管、药匙 恒温水浴锅（上海申顺生物科技有限公司）、电动搅拌机、双显恒电位仪（上海雷磁创益仪器仪表有限公司）、电子天平
四、 实验方法
1、 溶液的配置
2、 标定溶液
3、 电解氧化葡萄糖生成葡萄糖酸
4、 改变葡萄糖浓度
五、 结果与讨论
1、 经过分析实验数据，得出实验条件不变的条件下，葡萄
糖酸的产率随着反应时间的增加而增加，由于本次实验的有限总反应时间为6h ，所以不能判定在6h 之后的反应中
葡萄糖酸的产率是否会继续随着反应时间的延长而有所增加，但是我们猜想会有一个合理反应时间使葡萄糖酸的产率达到最大值。
2、 第二组葡萄糖溶液浓度低于第一组，但是产率却高于第一组，
经过查资料可知氧化葡萄糖的最适浓度为18%左右，及理论上应该第一组的产率高于第二组。我们分析出现这种现象的原因可能是第一次实验过程中电极上面的铜丝未保护好而产生了镀铜现象。
3、 与其他组同学的产率比较，我们组的产率偏低。我们认为除了
第一组实验出现了镀铜现象，第二组在反应过程中电极曾经掉下来一段时间，间接减少了氧化时间。还有一方面的原因可能是我们加入的反应液过多（全部加入）导致搅拌不完全。