肉桂酸的制备实验

1、肉桂酸的制备实验一、实验原理利用柏琴（Perkin）反应制备肉桂酸。一般认为脂肪酸钾盐或钠盐为催化剂，提供CH3COO-负离子，从而使脂肪酸酐生成负碳离子，然后负碳离子和醛或羧酸衍生物（酐和酯）分子中的羰基发生亲核加成，形成中间体。在珀金反应中，是碳酸钾夺取乙酐分子中的a-H,形成乙酸酐负碳离子。 实验所用的仪器必须是干燥的。主反应：° +吨而E+ CH3POOH副反应:在本实验中，由于乙酸酐易水解，无水碳酸钾易吸潮，反应器必须干燥。提高反应温度可以加快反应速度，但反应温度太高，易引起脱羧和聚合等副反应，所以反应温度控制在150170C左右。未反应的苯甲醛通过水蒸气蒸馏法分离。机理:

2、O 0昨"COCK片心呻CHjCOOHH= CH'COOBCH3COOH【此机理中的碱为无水乙酸钾】二、反应试剂、产物、副产物的物理常数井于窜即度za*ZS!Lknal Jyliydt106.13无色耀#若予匚晞26178. 1.01151.5463PQ4<fitirmyrHc102.09-73.1139.55ix)aaoL30OO6ro闻洒CipuirnicM8.1712519麻 rWPiitasjum cerbonate13A.21西色里耕饪晶it309Z.04J三、药品坪谕用灵挫论产章笨甲噩3-lSg (3ml. O.OJmol)3 L5g (3ml. 0 03m

3、on8,64g (8.0ml.O.OSdol)了O69 2rBtnl. O.Olinol1iaz.4%无水卸姗4.20q (U.OJrrol)4.20Q O.J3CDOb4.*14g (O.03rrK>i)四、实验流程图苯甲醛亠乙酸酹母酸钾肉桂險 苯甲醛,乙酸酣乙酸 乙醱钾.水，树脂狀物I 20ml7K肉桂辭 苯甲醛，乙酚乙醸銅水，树脂状物+碳酸钠酒複肉挂酸钠苯申醛，乙酸晌 乙酸押，梯脂狀物1水囱桂酸-乙酸，乙酸徵水，树脂状物 I活性炭；抽遞苯甲醛枸脂状糊，活性炭肉桂藝钠.乙酸钠乙醱钾，7K丨HC1酸化肉挂酸，乙酸，氯化荊，氨化押，水 H由浦.肉桂靈粗）乙動 氯牝訥氯化钾，水，肉桂酸（少

4、）I重结晶OK或弄！水忆醇）肉桂醵（純）五、实验装置图(3 )抽滤装置(2)水蒸气蒸馏(1 )合成装置六、实验内容在250ml三口烧瓶中放入 3ml( 3.15g, 0.03mol)新蒸馏过的苯甲醛、 8ml(8.64g , 0.084mol)新 蒸馏过的乙酸酐,以及研细的4.2g无水碳酸钾。三口烧瓶的侧口插入一根200C温度计，温度计要求插入液面以下，采用空气冷凝管缓缓回流加热45min。由于反应中二氧化碳逸出，可观察到反应初期有大量泡沫出现。反应完毕，在搅拌下向反应液中分批加入20ml水，再慢慢加入碳酸钠中和反应液至pH等于&然后进行水蒸汽蒸馏，蒸出未反应完的苯甲醛。待三口烧瓶中的

5、剩余液体冷却后，加 入活性炭煮沸10-15min，进行趁热过滤，将滤液冷却至室温， 在搅拌下用浓盐酸酸化至刚果 红试纸变蓝(或溶液pH=3 )。冷却，待晶体析出后进行抽滤，用少量冷水洗涤沉淀。抽干，让粗产品在空气中晾干。产量：约3.0g (产率约65%)。粗产品可用热水或 3:1的水-乙醇重结晶。肉桂酸有顺反异构体，通常以反式存在。纯肉桂酸为微有桂皮香气的无色针状晶体。熔点mp=133 C。1安装反应装置：按（1）合成装置图，三口烧瓶的中间口连接空气冷凝管【注：冷凝管上口不能用塞子塞住， 要和大气相通，常压反应】，侧口插入一根200C温度计，温度计要求插 入液面以下 【注：水银球不能接触瓶壁】

6、，另一侧口加一个空心塞。2投料：在250ml三口烧瓶中依次放入 3ml新蒸馏过的苯甲醛、8ml新蒸馏过的醋酐以 及研细的4.2g无水碳酸钾。【应在放空心塞的侧口依次加入药品】3加热：缓缓加热，回流45min。要控制加热速度，使三口瓶内温度计读数不能超过170C。由于反应中二氧化碳逸出，可观察到反应初期有大量泡沫出现。（二）纯化阶段：1分解未反应的原料乙酸酐：反应完毕，在搅拌下向反应液中 分批加入20ml水2使肉桂酸转化为肉桂酸钠盐：慢慢加入碳酸钠中和反应液至pH等于8。3除去未反应的原料苯甲醛：然后进行水蒸汽蒸馏，蒸出未反应完的苯甲醛。4脱色和吸附树脂状物：待三口烧瓶中的剩余液体冷却后，加入活

7、性炭煮沸10-15min，进行趁热过滤；【（1）加活性炭时三口瓶内的剩余液体只需要稍微冷却即可；（2）此步水蒸气蒸馏装置先不要拆卸，只需在三口瓶的侧口加入活性炭后，继续蒸馏10min即可，这样做操作简单，同时又可以彻底除去未反应的苯甲醛；（3）若拆卸了水蒸气蒸馏装置，那么当加完活性炭煮沸时，需要安装回流装置，在三口瓶的中间口连接回流冷凝管，两侧口需要用空心塞堵上，操作上较麻烦。千万不能敞口煮沸，会挥发出有毒的物质，不安全。】5酸化析出肉桂酸： 将滤液冷却至室温，在搅拌下用浓盐酸酸化至刚果红试纸变蓝（或溶液pH = 3）,析出大量晶体。【如何计算酸化时所需要浓盐酸的最低用量ml ?】6分离粗产品

8、：将酸化后的溶液充分冷却至室温，待晶体析出完全后进行抽滤；7洗涤粗产品：用少量冷水 洗涤沉淀，抽干。【少量冷水”是指水量大小只是仅能够达到将 布氏漏斗上的固体产品润湿即可，不可形成悬浮液】8干燥产品：让粗产品在热水浴上干燥，如图（4）所示。9称重产品：约3.0g （产率约67.5%）。粗产品可用热水或 3:1的水-乙醇重结晶。肉桂酸有顺反异构体，通常以反式存在。纯肉桂酸为微有桂皮香气的无色针状晶体。熔点mp=133 C。七、思考题1、 本实验利用碳酸钾代替 perkin反应中的醋酸钾，使反应时间缩短，那么具有何种结构的 醛能进行perkin反应？答：醛基和苯环直接相连的芳香醛能发生Perkin

9、反应。2、用水蒸气蒸馏能除去什么？能不能不用水蒸气蒸馏？如何判断蒸馏终点？答：除去未反应的苯甲醛； 不行，必须用水蒸气蒸馏，因为混合物中含有大量的焦油状物质，通常的蒸馏、过滤、萃取等方法都不适用； 当流出液澄清透明不再含有有机物质的油滴时，即可断定水蒸汽蒸馏结束（也可用盛有少量清水的锥形瓶或烧杯来检查是否有油珠存在）。3、在perkin反应中，醛和具有 R2CHCOOCOCHR 2结构的酸酐相互作用，能得到不饱和 酸吗？为什么？答：不能。因为具有（R2CHCO） 20结构的酸酐分子只有一个a-H原子。4、苯甲醛和丙酸酐在无水丙酸钾存在下，相互作用得到什么产物？答：可得到a-甲基肉桂酸（即：a-

10、甲基-3苯基丙烯酸）。5、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和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。6、 在肉桂酸制备实验中，为什么要缓慢加入固体碳酸钠来调解pH值？答：对于酸碱中和反应，若加入碳酸钠的速度过快，易产生大量二氧化碳的气泡，可能会 冲出反应瓶，而且不利于准确调节pH值，将会可能过多加入固体碳酸钠，造成溶液碱性过强，而引起浪费。7、久置的苯甲醛中有何杂质？如何除去？为什么要除去苯甲醛中的杂质？答：久置的苯

11、甲醛中含有较多的苯甲酸杂质；采用蒸馏的方法除去(采用空气冷凝管，收取176180C的馏分供使用；若不先除去，则混在肉桂酸产品中，由于结构相似，不易除去。8、制备肉桂酸时为何采用水蒸汽蒸馏？答：因为在反应混合物中含有未反应的苯甲醛油状物，它在常压下蒸馏时易氧化分解，故采用水蒸汽蒸馏，以除去未反应的苯甲醛。9、在肉桂酸制备实验中，能否在水蒸汽蒸馏前用氢氧化钠代替碳酸钠来中和水溶液？答：不能。因为苯甲醛在强碱存在下可发生Cannizzaro反应。10、用水蒸气蒸馏的物质应具备什么条件？答：(1)随水蒸气蒸出的物质应不溶或难溶于水；(2) 在沸腾下和水长时间共存而不起化学变化；(3) 在一定大气压下，

12、要有一定的蒸汽压。11、什么情况下需要采用水蒸汽蒸馏？答：下列情况需要采用水蒸气蒸馏：(1) 混合物中含有大量的固体，通常的蒸馏、过滤、萃取等方法都不适用。(2) 混合物中含有焦油状物质，采用通常的蒸馏、萃取等方法都不适用。(3) 在常压下蒸馏会发生分解的高沸点有机物质。12、怎样正确进行水蒸汽蒸馏操作？答：(1)在进行水蒸气蒸馏之前，应认真检查水蒸气蒸馏装置是否严密。(2) 开始蒸馏时，应将 T形管的止水夹打开，当水蒸气发生器里的水沸腾，有大量水蒸气溢出时再旋紧夹子，使水蒸气进入三颈烧瓶中，并调整加热速度，以馏出速度2-3滴/秒 为宜。(3) 操作中要随时注意安全管中的水柱是否有异常现象发生

13、，若有，应立即打开夹子， 停止加热，找出原因，排除故障后方可继续加热。13、 肉桂酸制备时，所用的原料苯甲醛和乙酸酐都应该采用蒸馏的方法进行纯化处理，请问 蒸馏这两种原料时的蒸馏装置有什么不同？答：蒸馏苯甲醛时，采用的是普通蒸馏装置，使用空气冷凝管；在接收管上的支管处不需要连接无水氯化钙干燥管；蒸馏乙酸酐时，采用如下的蒸馏装置，沸点1396C，可以使用空气冷凝管，因不太高，也可以使用直型冷凝管； 而且要使接收产品用的三角烧瓶和接收管之间密封，接收管上的支管处要连接无水氯化钙干燥管，避免空气中的水蒸气进入系统。见下图：14、肉桂酸实验在制备阶段有哪些仪器需要干燥？为什么？答：凡是能和试剂相接触的

14、仪器都需要洁净、干燥的。女口：三口瓶、空气冷凝管、温度计、玻璃塞(又叫空心塞)、量筒。因为这些仪器若不干燥， 其残存的水会造成乙酸酐水解，从而减少乙酸酐的实际用量，可能会影响化学反应进行的程度。【问：量取苯甲醛的量筒若没有彻底干燥，会不会对该反应产生影响？】15、肉桂酸的制备方法有哪些？答：(1)铂金(Perkin )合成法：+ (CHaCOO吗DO予lSO-lTC十 CH3pOOH(2)苯乙烯一四氯化碳法：厂窗r】i5帧* W *-(3 )苯甲醛一丙酮法CHO+ CH3COCH5NdOHCH-CHOOCHCH=CHCXX»Ja(4 )苯甲醛一醋酸法：这是一个气相反应合成的方法，将苯甲醛和 的反应器，催化剂是将碱性催化剂固载于铝硅酸盐、(5)苄叉二氯一无水醋酸钠法 ：60 %醋酸于350 C气化通过装有催化剂 SiO2 Al 2O3或者硅胶等上制的。CHC1十 2CHmCOONa 毗 碇一山° C .”*rCH=CHCOOH四氢咲喃4- 2NaCl 4- CH3COOH(6)克脑文格尔(Knoevenagel)缩合反应制备法九、资料肉桂酸有顺、反两