电解氧化葡萄糖生成葡萄糖酸的研究

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；
4、完成一次完整的研究实验训练，掌握基本的实验研究能力。
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。如果β-异构体被氧化, 溶液中葡萄糖的平衡体系被破坏, α-异构体向β-异构体转化, 使得葡萄糖能较为地被氧化。氧化剂的选用**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，但若采用太强的氧化剂如、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Br₂+H₂O=HOBr+HBr 平衡常数为2.4×10^-8
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（Br₂）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**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Br₂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→Br₂
阴极：2H⁺+2e→H₂↑
氧化还原反应：RCHO+Br₂+H₂O=ROOH+HBr
三、 实验材料
1、药品：

药品名称	规格		备注
葡萄糖	AR	**药集团化学试剂有限公司	白色结晶粉末
	AR	**药集团化学试剂有限公司	白色结晶粉末
邻苯二甲酸氢钠	工作基准试剂	中**医药集团上海化学试剂公司
浓硫酸	分析纯浓硫酸
NAOH	AR		白色均匀粒状或片状固体
乙醇	AR
	指示剂

2、仪器：

名称	规格	数量
锥形瓶	250ml	3
烧杯	500ml、250ml、150ml	各1个
容量瓶	500ml（20℃）	1
移液管	25ml、10ml、5ml	各1支
称量瓶	25×25	1
量筒	10ml、100ml	各1个
酸、碱滴定管		各1支
球形冷凝管		1
四口烧瓶		1