α-呋喃丙烯酸的合成.docVIP

α-呋喃丙烯酸的合成 方案(一)： 原理：在吡啶介质中，以六氢吡啶为缩合剂，通过糠醛与丙二酸的Knoevenagel缩合反应制备α-呋喃丙烯酸，反应式如下： 在吡啶介质中加入少量的六氢吡啶，与单纯使用吡啶为缩合剂相比，反应速度加快，反应时间缩短，且产率由80%左右提高到90%以上。原料之一丙二酸是一种稳定的晶体，反应副产物只有CO2，能够从反应体系中不断逸出，无需后处理，而且可根据CO2的逸出量来判断反应的终点。 α-呋喃丙烯酸的物理特征：相对分子质量为138，产品为白色粉末或针状晶体，熔点为141℃，沸点为286℃，112℃可在真空中升华。该产品微溶于冷水，尚溶于热水，可溶于乙醇、乙醚、苯和醋酸，不溶于二硫化碳和石油英中，能随水蒸气挥发。 实验仪器：50mL三口圆底烧瓶，球形冷凝管，电热套等。 实验药品：糠醛(新精制)，丙二酸，吡啶，六氢吡啶，盐酸(3mol/L)。 实验步骤：在50mL干燥的三口烧瓶中依次加入7.3g丙二酸，4.8g糠醛，0.12mol (12mL)干燥的吡啶，再滴加1.25×10-3mol的六氢吡啶，混合物在95℃下回流1.25h，中止反应，将反应混合物倒入盛有50mL冷的3mol/L的盐酸中，立即出现淡黄色沉淀，将其置于冰水中1h，抽滤，用水洗涤2～3次，得到粗产品。 注意事项：1 温度控制要恰当，温度低于85℃，缩合反应难于进行，温度高于105℃，副反应较严重，产率较低，产品外观不好，熔点偏低，反应的适宜温度为95℃。 2 反应中若糠醛过量，多余的糠醛由于在反应过程中氧化和聚合而使产品颜色加深，熔点偏低，为了减少副反应的产生，应使丙二酸过量。 方案(二)： 原理：以糠醛、乙酸酐为原料，4-二甲氨基吡啶为催化剂，在吡啶的存在下，经Perkin反应一步合成α-呋喃丙烯酸。反应式如下： 利用此方法的优点是，糠醛和乙酸酐都是价廉易得的原料。以亲核性极强的DMAP作为碳负离子引发剂，用吡啶为缚酸剂，能很大程度的提高α-呋喃丙烯酸的产率。 实验仪器：50mL三口烧瓶，空气冷凝管，电热套等。 实验药品：糠醛(新精制)，乙酸酐，吡啶，4-二甲氨基吡啶，盐酸(5mol/L)。 实验步骤：在装有搅拌器、空气冷凝管和温度计的50 mL干燥的三口圆底烧瓶中，加入糠醛0.10mol()、乙酸酐0.30mol()、吡啶0.10mol()和DMAP0.005mol()，在搅拌下缓慢升温至140℃，加热回流一定时间后中止反应，冷却至110℃时，将反应混合物倒入装有200mL蒸馏水的烧杯中，并用少量热水洗涤反应烧瓶，洗涤液并入烧杯中。用玻璃棒搅拌5min，再将烧杯中的溶液加热至析出的晶体全部溶解，加入少量活性炭脱色，趁热过滤，滤液冷却至60℃时，用浓度为5mol/L的盐酸溶液调节滤液pH=2，待滤液冷至室温后将其置于冰箱冷藏室中，放置2 h后，过滤，得α-呋喃丙烯酸粗产品。将此粗产品用V(乙醇)∶V(H2O)=1∶3混合溶剂重结晶,干燥后得白色针状结晶物α-呋喃丙烯酸。 注意事项:1 DMAP的用量需适宜，当其用量超过0.006mol时，产率会有所下降，原因可能是DMAP是高效亲核试剂,过量时还能催化其他亲核加成副反应的发生,副产物增多而降低了α-呋喃丙烯酸的产率。 2 吡啶对产率的影响相当大,这是因为吡啶作为缚酸剂,可以在反应过程中与生成的副产物乙酸结合,减少乙酸与DMAP结合几率,从而降低DMAP催化作用的负面影响。吡啶本身不参加反应,作为溶剂时,加入过量会降低反应物浓度,使α-呋喃丙烯酸产率降低。