肉桂酸的制备

CH COOH

CH n

CH 2

CH

CH CH Ph

[]n

2

肉桂酸的制备

一、实验目的

1、学习肉桂酸的制备原理和方法。

2、巩固水蒸气蒸馏的装置及操作方法。

二、实验原理

芳香醛与具有α-H 原子的脂肪酸酐在相应的无水脂肪酸钾盐或钠盐的催化下共热发生缩合反应，生成芳基取代的α ，β-不饱和酸，此反应称为Perkin 反应。反应式如下：

H 3C

O CH 3

O O K 2CO 3CHO

+

150～170℃

CH CHCOOH

+CH 3COOH

副反应：

Perkin 反应的催化剂通常是相应酸酐的羧酸钾或钠盐，有时也可用碳酸钾或叔胺代替。反应时，可能是酸酐受碳酸钾的作用，生成一个酸酐的负离子，负离子和醛发生亲核加成，生成中间物 －羟基酸酐，然后再发生失水和水解作用而得到不饱和酸。反应机理如下：

H 3C O CH 3

O O K 2CO 3

H 3C O

O O H 3C O O O

C 6H 5

O _H 3C

O O O C 6H 5

OH H 2O

2_

水解

C 6H 5

CH 3

O +

CH 3COOH

H 3C

O O O

C 6H 5

三、仪器及试剂

药品：苯甲醛，乙酸酐，无水醋酸钾，饱和碳酸钠溶液，浓盐酸，活性炭

仪器：150 mL 三口烧瓶，空气冷凝管，水蒸气蒸馏装置，锥形瓶，量筒，烧杯，布氏漏斗，抽滤瓶，表面皿，红外干燥箱

四、实验步骤

在150mL三颈烧瓶中加入4.1g（0.03mol）无水碳酸钾，3mL苯甲醛（3.2g，0.03mol）和5.5mL醋酸酐（6.0g，0.06mol），其一装上温度计，另一个用塞子塞上。反应液始终保持在150～170℃加热回流45min。

反应混合物稍冷后，加入20mL热水，进行水蒸气蒸馏，直至无油状物蒸出为止。待烧瓶冷却后，加入20mL10%氢氧化钠水溶液，使生成的肉桂酸形成钠盐而溶解。加热煮沸后加入少量活性炭脱色，趁热过滤。待滤液冷至室温后，在搅拌下慢慢滴加浓盐酸至刚果红试纸变蓝。冷却结晶，抽滤析出的晶体，并用少量冷水洗涤，干燥后称重。可用3：1的稀乙醇重结晶。纯净的肉桂酸为白色晶体，可以通过测熔点、做红外光谱图来表征其结构，熔点为132～134℃。

4.1g无水碳酸钾

3mL苯甲醛

5.5mL醋酸酐150-170℃反应液

冷却

<100℃

加入20mL热水

捣碎固体

水蒸气蒸馏

滤液

浓HCl 混合液

冷却结晶

洗涤

干燥

粗产物肉桂酸

五、实验注意事项

1．久置的苯甲醛含苯甲酸，故需蒸馏提纯。苯甲酸含量较多时可用下法除去：先用10%碳酸钠溶液洗至无CO2放出，然后用水洗涤，再用无水硫酸镁干燥，干燥时加入1%对苯二酚以防氧化，减压蒸馏，收集79℃/25mmHg或69℃/15mmHg，或62℃/10mmHg的馏分，沸程2℃，贮存时可加入0.5%的对苯二酚。

2、无水碳酸钾必须无水，反应之前做烘干处理。

3、加热回流反应系统必须无水，玻璃仪器预先烘干。

4、冷凝管的上方要加干燥管，防止空气中的水汽进入反应体系。

5、反应过程中体系的颜色会逐渐加深，有时会有棕红色树脂状物质出现。

六、思考题

1．在肉桂酸的制备实验中，水蒸气蒸馏除去什么？

答：水蒸气蒸馏主要蒸出未反应的苯甲醛。

2．加入10%氢氧化钠溶液的目的是什么？

答：中和反应中产生的副产品乙酸，使肉桂酸以盐的形式溶于水中。

3、制备肉桂酸时，往往出现焦油，它是怎样产生的？又是如何除去的？

答：产生焦油的原因是：在高温时生成的肉桂酸脱羧生成苯乙烯，苯乙烯在此温度下聚合所致，焦油中可溶解其它物质。产生的焦油可用活性炭与反应混合物碱溶液一起加热煮沸，焦油被吸附在活性炭上，经过滤除去。