肉桂酸合成工艺.ppt

肉桂酸的化学合成 一、实验目的 1．掌握肉桂酸的制备原理和方法。 2．学习水蒸气蒸馏的原理及其操作，掌握利用水蒸气蒸馏分离、提纯肉桂酸的方法。 二、实验原理 肉桂酸，又叫做3-丙基-2-丙基酸，是从肉桂皮和安息香中分离出来的，主要用于 香精，香料，食品添加剂，医药工业，有机合成，美容等行业。 Perkin反应制备肉桂酸 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。 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，可能是酸酐受醋酸钾（钠）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β－羟基酸酐，然后再发生失水和水解作用而得到不饱和酸。 三、实验前准备 主要试剂与仪器 1．试剂 苯甲醛 6 mL (0.06mol)，乙酸酐 11 mL (0.12mol)，无水醋酸钾6g (0.06mol)，饱和碳酸钠溶液，浓盐酸，活性炭。 2．仪器 250 mL 三口烧瓶，空气冷凝管， 250mL 圆底烧瓶，75 度弯管, 直形冷凝管，支管接引管，锥形瓶，量筒，烧杯，布氏漏斗，吸滤瓶，表面皿，红外灯。 主要试剂与产品的物理常数 实验装置如图1、图2 所示 四、合成 实验步骤 1．在250 mL 三口烧瓶中依次加入无水醋酸钾6g，苯甲醛6 mL，乙酸酐11 mL，沸石2 粒。 2．安装反应装置如图1，三口烧瓶一口堵塞，一口插入温度计进液相，一口装空气冷凝管。 3．用电夹套加热，控制温度在150～170℃回流1h。要注意控制加热速度，防止物料从空气冷凝管顶端逸出，必要时可再接一个冷凝管。 4．将反应液冷却至约100℃左右，加入40 mL 热水，此时有固体析出。 5．向三口烧瓶内加入饱和碳酸钠溶液，并摇动三口烧瓶，用pH 试纸检验，直到pH 值为8 左右，约需饱和碳酸钠溶液30～40 mL。 6．如图2 搭好水蒸气蒸馏装置，蒸出未反应的苯甲醛，蒸到馏出液澄清无油珠时停止蒸馏（可用盛水的烧杯去接引管下接几滴馏出液，检验有无油珠）， 约需20min。 7．将剩余液转入400 mL 烧杯中，补加少量水至液体总量为200～250 mL，再加1～2 匙活性炭。 8．煮沸脱色5min。 9．趁热减压过滤，滤液转入干净的烧杯，冷却到室温。 10．搅拌下慢慢加入浓盐酸，到pH 试纸变红，大约需要20～40mL。 11、冷却到室温后，减压过滤，滤饼用5～10 mL 冷水洗涤，抽干。 12、滤饼转入表面皿，红外灯下干燥。产品称量，回收，计算产率。 产物分离与提纯 水蒸气蒸馏是将水蒸气通入不溶或难溶于水但有一定挥发性的有机物质中，使该有机物质在低于100?C的温度下，随着水蒸气一起蒸馏出来。 水蒸气蒸馏是分离和纯化有机物的常用方法，尤其是在反应产物中有大量树脂状杂质的情况下，效果较一般蒸馏或重结晶为好。使用这种方法时，被提纯物质应该具备下列条件：不溶（或几乎不溶）于水；在沸腾下与水长时间共存而不起化学变化；在100?C左右时必须具有一定的蒸气压。 （1）在干燥的圆底烧瓶上装一带有温度计和干燥管的冷凝管，瓶内加入苯甲醛，乙酸酐，和一定量的碳酸钾，在160 ~ 170 ℃的条件下反应，回流时间在1到2小时之间。 （2）然后，加入浓Na2CO3溶液，调节pH值为8 左右，将该溶液转入三颈瓶中进行水蒸汽蒸馏至馏出液澄清为止。 （3）残液中加入少量活性炭，煮沸10 min左右，趁热过滤，在搅拌下缓慢加入浓盐酸至溶液的pH值为4 左右，经冰水冷却，待结晶全部析出后，抽滤。用少量冷水洗涤滤瓶，得粗产品。 （4）将粗产品在热水中重结晶，干燥、并测得熔点为133 ~134 ℃ 。 五、样品熔点测定 取适量样使用WRS-1型数字熔点仪测得熔点133-134 ℃与文献132-144 ℃基本相等。 将样品0．010g溶于20mL分析甲醇中，以甲醇：水：磷酸=55 ：45 ：0．01为流动相，进样10uL，测得肉桂酸含量为99．09％。对其结构进行红外吸收谱线图分析，可知本产品为反式肉桂酸。 结论 本反应以苯甲醛为原料，通过与乙酸酐发生缩合反应合成肉桂酸，该方法具有工艺简单、产率高、反应无污染、产物分离纯化容易、操作方便等优点，是合成肉桂酸较为理想的方法。其最佳工艺条件是：苯甲醛与乙酸酐物质的量之比为1．0：1．2，苯甲醛、吡啶与六氢吡啶物质的量之比为1．0：2．4：0．025，在160～170℃回流2．0h，产率达89．19％，质量分数达99．09％。 六、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