香豆素的合成工艺
石油化工技术《香豆素的合成路线分析》
水杨醛
2香豆素的逆向合成分析
合成路线 以水杨醛、乙酸酐为原料，通过珀金〔Perin〕反响制得香豆素。
涉及两个单元反响：Perin反响和环合
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3香豆素素的的其其他他合合成成方方法法
以水杨醛和丙二酸酯为原料，通过诺文葛尔反响合成香豆素-3-羧酸酯，水解后形 成香豆素-3-羧酸，加热脱羧后生成香豆素。
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总之
小试合成香豆素时可采用水杨醛、乙酸酐为原料，经erin反响和内 酯化环合合成。
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课程：化工产品合成 知识点：香豆素的合成路线
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江苏高校品牌专业——石油化工技术
内容总结
1香豆素的分子结构式。以水杨醛和丙二酸酯为原料，通过诺文葛尔反响合成香豆素-3-羧酸酯，水解后形成香豆素-3-羧酸 ，加热脱羧后生成香豆素。小试合成香豆素时可采用水杨醛、乙酸酐为原料，经Perin反响和内酯化环合合成。谢谢观看
1香豆素素的的分分子子结结构构式式
香豆素的分子结构式如下
目标化合物根本结构为苯并环结构〔氧杂萘环〕，其中苯并环由不饱和内酯构 成。
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2香香豆豆素素的的逆逆向向合合成成分分析析
分子结构中明显的是内酯官能团和双键，逆向切断如下。
β-芳基丙烯酸 内酯键是分子内键，可优先切断。
β-芳基丙烯酸类化合物可通过Perin反响制备。
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香豆素-3-羧酸的合成工艺研究
香豆素-3-羧酸的合成工艺研究香豆素-3-羧酸是一种具有重要生物活性的有机化合物，在许多生命科学应用中具有重要的作用。
因此，一直以来，人们对其合成工艺研究也是非常重视的。
综述了可用于香豆素-3-羧酸合成的各种方法，主要包括：一、生物法（1）发酵法：将香豆素结合到发酵菌中，在发酵过程中产生香豆素-3-羧酸。
（2）酶催化法：使用特定酶将特定的香豆素物质催化反应，使香豆素转化为香豆素-3-羧酸。
（3）微生物法：通过一些特殊的微生物利用有机和无机物质形成香豆素-3-羧酸。
二、非生物法（1）物理化学法：利用物理化学反应，通过香豆素衍生物的制备以及无机介质的作用，进而得到香豆素-3-羧酸。
（2）化学氧化法：利用含香豆素衍生物的化学氧化反应产生香豆素-3-羧酸。
（3）卤化物氧化法：利用卤化物的氧化反应催化香豆素的分解，可以得到香豆素-3-羧酸。
（4）溶剂提取法：以香豆素为起始物，利用适当的溶剂提取香豆素的衍生物，进而转化成香豆素-3-羧酸。
（5）化合平衡手段：利用相关物质的反应来调节相关化合物的比例，从而得到所需效果。
（6）光化学法：用可以激发特定光谱的光照射香豆素，使其受到光化学作用而转化为香豆素-3-羧酸。
在以上方法中，发酵法和酶催化法被认为是制备香豆素-3-羧酸的最主要方法。
因其方便、绿色、经济，可实现大量生产，为其他方法的开发提供了参考。
但在生物法的方法中，微生物法一直被认为是最为有效的，因为可以将有机物质或无机物质有效利用，以高效的方式制造出香豆素-3-羧酸。
在非生物法中，利用物理化学法可以生产出完全纯度的香豆素-3-羧酸，并且具有低成本和高效性。
另外，近年来，随着技术的发展，新的合成工艺也不断涌现。
如利用金属锡的催化反应可以将香豆素转化为香豆素-3-羧酸，利用雷射可以加速某些化学反应，碘吸收反应可以制造出高纯度的香豆素-3-羧酸等等。
总之，香豆素-3-羧酸的合成方法有多种。
针对不同条件，每种方法都有其优势和局限性，应因地制宜，选择适合自身条件的最优制备方法。
香豆素-3-羧酸合成香豆素的步骤
香豆素-3-羧酸合成香豆素的步骤步骤一：褐化反应将香豆素与富马酸和乙酰氯反应，生成乙酰基保护的香豆素1、反应条件下，通常可在二氯甲烷中反应，反应温度通常在0-5摄氏度下控制。
该反应是为了引入保护基，防止后续反应出现杂交产物。
步骤二：羰基化反应将乙酰基保护的香豆素1与肼进行反应，生成氢肼保护的香豆素2、反应条件通常在室温下进行，反应时间为数小时。
步骤三：醇酸转化将氢肼保护的香豆素2与苯甲醇和儿茶酸进行反应，生成酯化产物3、反应条件下，通常在无水甲醇中进行，可以加入少量的氯化亚砜作为催化剂。
反应进行时，将起始试料逐渐添加到反应体系中，并控制反应温度在40-45摄氏度。
在反应结束后，用饱和氯化钠溶液处理反应混合物，然后用饱和盐酸溶液进行酸化。
得到的产物是无色油状物质。
步骤四：羧酸化反应将酯化产物3和甲醇钠进行反应，生成香豆素-3-羧酸4、反应条件下，通常在无水甲醇中进行，将甲醇钠逐渐加入到反应体系中，并控制反应温度在60-70摄氏度。
反应进行时，产生气泡并产生溶液混浊，同时产物逐渐沉淀。
反应完成后，将反应混合物过滤，收集固体产物，并洗涤至中性。
所得产物是白色固体。
步骤五：脱保护反应将香豆素-3-羧酸4的保护基脱除，得到最终产物香豆素-3-羧酸。
通常使用氢气和铂作为催化剂，在高氢压条件下进行反应。
反应条件通常在室温下进行，需要较长时间（数小时至数天）来完成。
反应进行时，需要逐渐加入氢气，并控制反应体系的压力。
反应完成后，过滤固体物质，并通过浓缩溶液，得到最终产物。
综上所述，构建香豆素-3-羧酸的主要步骤包括褐化反应、羰基化反应、醇酸转化、羧酸化反应和脱保护反应。
这些步骤在合成该化合物过程中起到关键作用，通过这些步骤可以得到纯度较高的香豆素-3-羧酸。
这些化学反应需要严格控制反应条件、反应时间和试料添加方式，以提高反应效率和产物纯度。
同时，对反应过程中的保护基和催化剂的选择也是需要仔细考虑的因素。
通过这些步骤，可以合成出大量的香豆素-3-羧酸，从而用作各种有机合成的重要中间体。
(整理)香豆素合成
工业上利用Perkins反应，采用水杨醛法来合成香豆素，一般采用两步法，首先是水杨醛与乙酸酐形成一份子水杨醛单乙酸酯和一份子醋酸。
然后水杨醛单乙酸酯在醋酸酐的作用下先形成负碳离子，负碳离子在加热的情况下，缩去一份子水，同时二羰基化合物分解，形成环状物质。
最终得到香豆素一、香豆素的合成路线合成路线：以水杨醛、乙酸酐为原料，催化剂是乙酸钠，通过珀金（Perkin）反应制得香豆素二、香豆素合成过程单元反应及其控制分析∙ 1. Perkin反应过程分析∙ 2. Perkin反应过程及其方案设计（2）香豆素Perkin反应的机理∙在香豆素合成过程中，Perkin缩合反应、内酯化反应是在“一锅”中完成的∙反应机理为亲核加成反应，具体如下：碱性催化剂羧酸盐离解产生羧酸负离子，如CH3COOK离解产生的CH3COO－，羧酸负离子CH3COO－与酸酐作用，夺去酸酐中α-碳原子上的一个氢原子，形成一个羧酸酐碳负离子，羧酸酐碳负离子作为亲核试剂与醛发生亲核加成生成中间体（1），经中间体（2）进行水解后，生成β-芳基-α,β-不饱和酸（3），（3）再经内酯化制得香豆素。
（3）香豆素Perkin反应的主要影响因素∙①水杨醛的反应性质∙②乙酸酐的反应性质∙③催化剂∙④反应温度和反应时间∙⑤物料配比∙⑥传质的影响∙⑦水分的影响∙⑧副反应①水杨醛的反应性质∙水杨醛为无色澄清油状液体，有焦灼味及杏仁气味。
熔点(℃)：-7，沸点(℃)：197，相对密度(水=1)：1.17，饱和蒸气压(kPa)：0.13(33℃)；微溶于水，溶于乙醇、乙醚。
本品可燃，有毒，具刺激性。
∙水杨醛分子结构中羟基(带负电）属于供电子基团，能使苯环上电子云密度升高，故而水杨醛反应活性将减弱，珀金反应需要更强的反应条件。
②乙酸酐的反应性质∙乙酸酐为无色透明液体，有刺激性气味（类似乙酸），其蒸气为催泪毒气。
熔点：-73.1℃，沸点：138.6℃，密度：相对密度(水=1)1.08；溶解性：溶于苯、乙醇、乙醚；稍溶于水。
香豆素合成途径和酶基因
香豆素合成途径和酶基因香豆素是一种具有广泛生物活性的天然产物，具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤等多种生物活性。
因此，香豆素及其衍生物已成为当前药物研究领域的热点之一。
本文将介绍香豆素的合成途径和相关酶基因。
一、香豆素的合成途径香豆素的合成途径主要有三种，分别是从苯酚类化合物、酚类化合物和苯丙烷类化合物出发。
1.从苯酚类化合物出发苯酚类化合物是香豆素的最主要前体。
其合成途径如下：（1）使用乙酸酐和苯酚经过酯化反应，得到苯酚酯。
（2）苯酚酯经过芳香性亲电取代反应，得到间羟基苯酚酯。
（3）间羟基苯酚酯经过缩合反应，得到3-苯基丙酮。
（4）3-苯基丙酮经过羰基化反应，得到香豆素。
2.从酚类化合物出发酚类化合物是香豆素的另一种前体。
其合成途径如下：（1）酚类化合物经过酰化反应，得到苯酰酚。
（2）苯酰酚经过芳香性亲电取代反应，得到间羟基苯酰酚。
（3）间羟基苯酰酚经过缩合反应，得到3-苯基丙酮。
（4）3-苯基丙酮经过羰基化反应，得到香豆素。
3.从苯丙烷类化合物出发苯丙烷类化合物也是香豆素的前体之一。
其合成途径如下：（1）苯丙烷类化合物经过羟基化反应，得到间羟基苯丙烷类化合物。
（2）间羟基苯丙烷类化合物经过羧化反应，得到苯丙烷酸。
（3）苯丙烷酸经过羰基化反应，得到香豆素。
二、香豆素的酶基因香豆素的生物合成过程涉及多个酶催化反应，其中一些酶的基因已被克隆和研究。
以下是一些已知的香豆素生物合成酶基因：1.苯酚羟化酶基因（C4H）苯酚羟化酶是香豆素生物合成过程中的第一个关键酶，其基因已被克隆。
该基因编码一种催化苯酚转化为间羟基苯酚的酶。
2.间羟基苯酚甲基转移酶基因（OMT）间羟基苯酚甲基转移酶是香豆素生物合成过程中的第二个关键酶，其基因也已被克隆。
该基因编码一种催化间羟基苯酚转化为甲基间羟基苯酚的酶。
3.香豆素合成酶基因（CYP98A14）香豆素合成酶是香豆素生物合成过程中的最后一个关键酶，其基因也已被克隆。
该基因编码一种催化3-苯基丙酮转化为香豆素的酶。
香豆素的合成工艺
香豆素概况：
香豆素，又称双呋喃环和氧杂萘邻酮， 英文名称为coumarin。香豆素是一个重 要的香料，天然存在于黑香豆、香蛇鞭 菊、野香荚兰、兰花中。香豆素的衍生 物有些存在于自然界，有些则可通过合 成方法制得；有的游离存在，有的与葡 萄糖结合在一起，其中不少具有重要经 济价值，例如双香豆素，过去由甜苜蓿 植物腐败析出，现在可用人工合成，用 作抗凝血剂。
相关药物性质：
1.水杨醛： 外观与性状：无色澄清油状液体，有焦灼味及杏仁气味。 熔点(℃)：1~2 相对密度（水=1）：1.17 沸点(℃)：197 分子式：C7H6O2 分子量：122.12 饱和蒸气压(kPa)：0.13(33℃) 燃烧热(kJ/mol)：3328.9 闪点(℃)：76 溶解性：微溶于水，溶于乙醇、乙醚。
3.苯酚（C6H6O，PhOH）
又名石炭酸、羟基苯，是最简单的酚类有机物， 一种弱酸。常温下为一种无色晶体。有毒。有腐 蚀性，常温下微溶于水，易溶于有机溶液；当温 度高于65℃时，能跟水以任意比例互溶，其溶液 沾到皮肤上用酒精洗涤。暴露在空气中呈粉红色。
制取：
香豆素的合成关键是形成吡喃酮环。吡喃酮 环的经典合成反应主要是Perkin反应和 Pechmann反应。 1、Perkin反应：邻羟基苯甲醛（水杨醛）与 乙酸酐和无水乙酸钠在180℃共热而制得香 豆素。 2、Pechmann反应：苯酚与-酮酸类化合物如 乙酰乙酸乙酯在浓硫酸存在下缩合，得到 香豆素。
物料配比：
一般情况下，为使水杨醛充分反应，乙酸酐应稍过 量。 乙酸酐的用量在整个反应过程中影响显著，可能是 由于乙酸酐在反应条件下易挥发又兼作溶剂，因 此用量不能太少。这可能是因为在反应初期，若 乙酸酐量过少，过量的水杨醛会发生二聚副反应， 生成二聚水杨醛。但过多副产物增加，会导致生 成水杨醛三乙酸酯的副反应加剧，从而使香豆素 的收率下降。 资料表明，随着酐醛配比的增大，香豆素的收率会 不断上升，当达到一定值后收率反而下降。合适 的物料配比以n(水杨醛) ∶n(乙酸酐)=1∶1.35～ 3.0为宜。
香料香豆素的合成
香料香豆素的合成实验目的：掌握杂环化合物的基本原理和了解化学法合成香料类化合物的方法。
实验原理：本实验合成香豆素3—羧酸是用水杨醛和丙二酸二乙酯在弱碱六氢吡啶的催化下进行诺文葛尔缩合成酯，再经碱水解、酸化完成。
其反应过程如下：实验步骤1、香豆素-3-羧酸乙酯在100ml圆底烧瓶中放置 5.0g水杨醛（0.041mol）7.2g丙二酸二乙酯（0.045mol）和25ml无水乙醇。
再用滴管滴入约0.5ml六氢吡啶和两滴冰醋酸，加入几滴沸石后装上球形冷凝管并在冷凝管顶端装以氯化钙干燥管，在水浴上加热回流2h。
待稍冷后，拆去干燥管，从冷凝管顶端加20ml冷水，除去冷凝管，将烧瓶置于冰浴中冷却，使结晶析出完全。
抽滤，晶体用冷的50%乙醇洗涤2-3次（每次约1ml）。
粗产品为白色晶体，经干燥后重6.5g。
产率为73%，熔点92～93℃。
2、香豆素-3-羧酸在100ml圆底烧瓶中放4.0g氢氧化钾（0.071mol）、10ml水、20ml 95%乙醇和4.0g香豆素-3-羧酸乙酯（0.018mol），装上球形冷凝管，用水浴加热至酯溶解后，在微沸15min。
停止加热后，将烧瓶置于温水浴中。
用液管吸取温热反应液，逐滴滴入盛有10ml浓盐酸和50ml水德250ml锥形瓶中，边滴边缓缓摇动锥形瓶。
加完后，将锥形瓶置于冰水浴中冷却，使晶体完全析出。
过滤，晶体用少量冰水洗涤。
干燥，熔点188～189℃（分解），产量3.3g（产率为95%）。
反应的主要方程式为：结果与讨论：按步骤1操作生成的香豆素-3-羧酸乙酯干燥后称重为7.2g，产率为81%，按步骤2操作得到的产品香豆素-3-羧酸干燥后称得重量3.2g，产率为92%。
所以用诺文葛尔酯缩合反应合成香豆素-3-羧酸的产率为75%。
实验中所用到的水杨醛、丙二酸二乙酯、哌啶对眼睛、皮肤均有强烈的刺激作用，此外丙二酸二乙酯遇水能极易水解生成酸性较强的丙二酸，对皮肤有腐蚀作用。
因此，在操作过程中应避免这类药品接触皮肤。
香豆素及其衍生物的合成与用途
香豆素及其衍生物的合成与用途
香豆素是一种常见的有机化合物，也被称为香豆醛，它在医药、食品、香料等领域都有广泛的应用。
下面将详细介绍香豆素及其衍生物的合成与用途。
1. 香豆素的合成方法
香豆素的合成方法主要有自然合成和人工合成两种方式。
自然合成是指在植物或动物体内自然生成的方法，而人工合成则是指在实验室中通过化学合成的方法合成香豆素。
人工合成的方法多种多样，常见的有利用苯环的构建、通过马来酸酐的加成、利用溴酰苯与醛反应等方法。
其中，马来酸酐加成法是目前应用最广泛的方法之一。
2. 香豆素的衍生物
香豆素有很多衍生物，常见的有香豆素酸、香豆素酯、香豆素醇等。
这些衍生物都具有香豆素的基本结构，但在结构上发生了一定的变化，因此具有不同的物理化学性质和应用价值。
3. 香豆素及其衍生物的应用
香豆素及其衍生物在医药、食品、香料等领域都有广泛的应用。
在医药领域，香豆素衍生物常被用作抗血小板聚集剂、抗过敏药物、镇痛剂等。
在食品领域，香豆素被用作香精、调味剂、食品保鲜剂等。
在香料领域，香豆素及其衍生物被广泛应用于各种香水、肥皂、香烟等产品中。
总之，香豆素及其衍生物具有广泛的应用价值，在不同领域中都有着重要的作用。
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3.苯酚（C6H6O，PhOH）
又名石炭酸、羟基苯，是最简单的酚类有机物， 一种弱酸。常温下为一种无色晶体。有毒。有腐 蚀性，常温下微溶于水，易溶于有机溶液；当温 度高于65℃时，能跟水以任意比例互溶，其溶液 沾到皮肤上用酒精洗涤。暴露在空气中呈粉红色。
制取：
香豆素的合成关键是形成吡喃酮环。吡喃酮 环的经典合成反应主要是Perkin反应和 Pechmann反应。 1、Perkin反应：邻羟基苯甲醛（水杨醛）与 乙酸酐和无水乙酸钠在180℃共热而制得香 豆素。 2、Pechmann反应：苯酚与-酮酸类化合物如 乙酰乙酸乙酯在浓硫酸存在下缩合，得到 香豆素。
工艺流程应釜 洗料
水杨醛
醋酸酐
苯酚
回流 (真空分馏) 精馏釜
(升温215-218 ℃) （酯化反应） 醋酸
结晶
洗涤
香豆素粗品
干燥
香豆素
反应温度和反应时间：
由于水杨醛的反应活性较低，乙酸酐是活 性较弱的亚甲基化合物，故制备香豆素的 珀金反应需要较高的反应温度和较长的反 应时间。但反应温度过高，将会发生脱羧 和消除反应，生成烯烃。因此制备香豆素 的珀金反应温度比一般的Perkin反应温度要 高。资料表明，制备香豆素的珀金反应温 度一般为150～200℃，反应时间4～7h。
相关药物性质：
1.水杨醛： 外观与性状：无色澄清油状液体，有焦灼味及杏仁气味。 熔点(℃)：1~2 相对密度（水=1）：1.17 沸点(℃)：197 分子式：C7H6O2 分子量：122.12 饱和蒸气压(kPa)：0.13(33℃) 燃烧热(kJ/mol)：3328.9 闪点(℃)：76 溶解性：微溶于水，溶于乙醇、乙醚。
2.乙酸酐:
状态：无色透明液体。 气味：有强烈的乙酸气味。味酸。有吸湿性。折 光率极高。 溶解性：溶于氯仿和乙醚,缓慢地溶于水形成乙酸。 相对密度1.080。熔点-73℃。沸点139℃。折光率 1.3904。闪点54℃。自燃点 400℃。易燃。有腐 蚀性。勿接触皮肤或眼睛，以防引起损伤。有催 泪性。
香豆素的合成工艺
香精111班 谢雯玮
香豆素概况：
香豆素，又称双呋喃环和氧杂萘邻酮， 英文名称为coumarin。香豆素是一个重 要的香料，天然存在于黑香豆、香蛇鞭 菊、野香荚兰、兰花中。香豆素的衍生 物有些存在于自然界，有些则可通过合 成方法制得；有的游离存在，有的与葡 萄糖结合在一起，其中不少具有重要经 济价值，例如双香豆素，过去由甜苜蓿 植物腐败析出，现在可用人工合成，用 作抗凝血剂。
香豆素的合成反应装置：
由四口烧瓶、刺形分馏柱、Y形接头、2根温度计、分水器、空气冷凝管、 干燥管、搅拌、油浴组成。 三口烧瓶为反应的容器，内装水杨醛、乙酸酐、乙酸钠。反应瓶安装量程 为250℃温度计，对具体反应温度进行测量。 采用机械搅拌，加强传热和传质。当引出乙酸时，可通过Y形接头上安装 的温度计监控，当温度计达到乙酸蒸汽的温度时，可由分水器下方放出冷 凝液（乙酸）。
物料配比：
一般情况下，为使水杨醛充分反应，乙酸酐应稍过 量。 乙酸酐的用量在整个反应过程中影响显著，可能是 由于乙酸酐在反应条件下易挥发又兼作溶剂，因 此用量不能太少。这可能是因为在反应初期，若 乙酸酐量过少，过量的水杨醛会发生二聚副反应， 生成二聚水杨醛。但过多副产物增加，会导致生 成水杨醛三乙酸酯的副反应加剧，从而使香豆素 的收率下降。 资料表明，随着酐醛配比的增大，香豆素的收率会 不断上升，当达到一定值后收率反而下降。合适 的物料配比以n(水杨醛) ∶n(乙酸酐)=1∶1.35～ 3.0为宜。
物理性质：
香豆素为无色或白色结晶或晶体粉末，有 类似香草精的愉快香味。 存在于零陵香豆、薰衣草油等中。 难溶于冷水，能溶于沸水，易溶于甲醇、 乙醇、乙醚、氯仿、石油醚、油类。 有挥发性，能随水蒸气蒸馏并能升华。
荧光是香豆素一个特有的物理性质，在紫 外光下，常显蓝色荧光。
化学性质：
1.香豆素在热稀碱液中加热时，其内酯环可缓慢 水解开裂，生成顺式邻羟基肉桂酸盐而溶解成一 黄色溶液。若酸化，生成的顺式邻羟基肉桂酸极 不稳定，再环化可重新生成香豆素；若长时间放 置在碱液中，则顺式盐转化为反式邻羟基肉桂酸， 此时再酸化，得到稳定的反式邻羟基肉桂酸，不 会再发生内酯化。 2.香豆素硝化、磺化和发生傅-克反应都在C-6位上 进行；氯甲基化发生在C-3位上；Michael加成则 发生在C-4位上。室温下香豆素与溴的四氯化碳溶 液作用，可得到在C-3和C-4双键上加成生成的二 溴化物。在钯碳催化下，该双键亦可加氢。
合成路线：
以水杨醛、乙酸酐为原料，催化剂是乙酸钠，通过珀金 （Perkin）反应制得香豆素 。
1.化学方程式：
2.反应机理为亲核加成反应，具体如下：
（1）
（2）
（3）
碱性催化剂羧酸盐离解产生羧酸负离子，如 CH3COOK离解产生的CH3COO－，羧酸负 离子CH3COO－与酸酐作用，夺去酸酐中α碳原子上的一个氢原子，形成一个羧酸酐碳负 离子，羧酸酐碳负离子作为亲核试剂与醛发生亲 核加成生成中间体（1），经中间体（2）进行水解后，生成β-芳基-α,β-不 饱和酸（3），（3）再经内酯化制得香豆素。
应用:
香豆素是一种重要的香料，常用作定香剂、 脱臭剂，配制香水和香料，也用作饮料、 食品、香烟、塑料制品、橡胶制品等的增 香剂。医药上加入药剂中作为矫味剂。目 前经动物实验，被证实具有致癌性，因此 有些国家因此订定摄取的安全剂量。
谢谢