肉桂酸的制备实验

一、 实验目的

1. 学习制备肉桂酸的原理和方法。

2. 学习水蒸气蒸馏的原理及应用， 掌握水蒸气蒸馏的装置及操作方法。

二、 实验原理

芳香醛和酸酐在碱性催化剂存在下， 可发生类似羟醛缩合的反应， 生成α、 β不饱和芳香酸，称为Perkin反应。催化剂通常用相应酸酐的羧酸钾或钠，有时也可用K2CO3或叔胺代替，典型的例子是肉桂酸的制备。用无水K2CO3代替CH3COOK可使反应时间短、产率高。

碱的作用是夺取酸酐的α氢原子， 使α碳原子成为碳负离子， 接着碳负离子与芳醛上的羰基碳原子发生亲核加成， 再经β消去反应， 产生肉桂酸盐。

本实验的另一个重点是， 反应完成后从母液体系中分离出产物的操作方法和技巧。 苯甲醛具强刺激气味， 取用和处置需特别注意密闭， 以严控挥发量。

产物肉桂酸是生产冠心病药物 “心可安” 的重要中间体， 其酯类衍生物是配制香精和食品香料的重要原料，它在农用塑料和感光树脂等精细化工产品的生产中也有着广泛的应用。

三、 相关物质物理性质 （表3.9）

表3.9 肉桂酸制备实验相关药品物理性质

四、 主要仪器、 药品

1. 试剂

苯甲醛2.5m L （2.7g，0.025mol）、无水醋酸钾 （或碳酸钾） 2.5g （0.025mol）、 乙酸酐7.0m L （7.5g，0.075mol）、无水碳酸钠10g、p H试纸、活性炭4.5g、浓盐酸15m L。

2. 实验仪器

250m L三口烧瓶、 冷凝管 （直管、 球形、 刺形均可）、 圆底烧瓶、75°弯管、 接收器、锥形瓶、 温度计 （250℃）、 注射器 （2.5m L）、 电子秤、 量筒 （25m L、100m L）、 加热套、200m L烧杯、 保温漏斗、 布氏漏斗、 吸滤瓶、 表面皿、 玻璃棒、 电子天平、 滤纸。

五、 实验装置图 （图3.13）

图3.13 肉桂酸制备相关装置

（a） 制备肉桂酸的反应装置图； （b） 水蒸气蒸馏装置

六、 实验步骤

1） 在250m L三口烧瓶中加入2.5g研细的无水醋酸钾 （或碳酸钾）、2.5m L新蒸馏的苯甲醛 （用注射器取）、7.0m L乙酸酐， 摇动使其混合均匀。 三口烧瓶中间口接上冷凝管，空气冷凝即可， 侧口其一装温度计， 另一个用塞子塞上。

2） 用加热套低电压温和加热， 使反应液温度计指示在140℃～150℃范围内， 保持温和回流。 如果加热过于激烈， 易使生成的肉桂酸脱羧生成苯乙烯， 苯乙烯在此温度下聚合生成焦油。50min后停止加热， 冷却至室温。

3） 把7g碳酸钠溶于60m L水中， 溶解后加入三口烧瓶中， 摇动烧瓶进行中和， 使溶液呈弱碱性， 控制p H＝8较合适， 可补加1～3g碳酸钠， 可以观察到母液体系分为油相和水相。 产物以肉桂酸钠的形式存在于水相中。

4） 油相和水相的分离 （两种方法任选其一）。

①水蒸气夹带法： 采用蒸馏装置， 先让残存在油相中的苯甲醛随水蒸气离开母液并收集， 再向体系中加入2～3g活性炭并加热， 以吸附剩余油相 （焦油等）， 通过菊花滤纸过滤， 将水相转移至干净的200m L烧杯中。

②吸附法： 向体系中加入6g活性炭后， 采用回流装置， 温和加热至接近沸腾 （85℃左右）， 让活性炭充分吸附油相， 冷却至室温， 通过菊花滤纸过滤， 将水相转移至干净的200m L烧杯中。

5） 慢慢地用大约10m L浓盐酸进行酸化至p H＝3， 冷却静置， 等待肉桂酸慢慢充分结晶。 然后进行减压过滤， 停止减压后， 用少量冷水浸润、 洗涤晶体， 继续减压把水分抽干。

6） 若产物颜色较深， 可用大约40m L水参照步骤3），4），5） 进行重结晶操作， 碳酸钠、 浓盐酸用量由p H确定， 活性炭用量为2.0g。

7） 在100℃下干燥， 可得1.0～1.5g产品。

七、 思考题

1. 热过滤前的母液中含有哪些组分？

2. 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？

3. 在肉桂酸的制备实验中， 能否用浓Na OH溶液代替碳酸钠溶液来中和水溶液？