常职院化学实验技术教案03香料β- 萘乙醚的制备

《化学实验技术》

项目3、香料蔡乙酸的制备

情景设置：AAA贸易公司需要向“工程学院应化系有机化工研究所”购买

5kg纯度在97%的化工原料正浪丁烷，请对外技术合作处完成此任务。

角色分配：学生一一产品研发部的化学合成试验员：教师一一产品开发室主

任、工程师。

教学组织形式：开发室需对化学合成实训员进行分组，每6人组成一工作组，

选一名组长负责工作，一个工作组中设立3个试验小组，每2人为一小组。在日

后的工作中，产品合成路线选择、开发方案讨论、方案优化等工作以工作组为单

位开展，具体的小试实施过程由试验小组完成。

任务1、学生查阅资料、确定方案

教学任务：理解有机物实训室合成路线选择的方法，掌握实训方案确定的一

般原则。掌握醇、酚的酸性，掌握各类卤代燃的反应活性，掌握酸的制备方法，

掌握减压过滤及重结晶操作。

教学方法：引探法、讲练结合。

教学设计：

布置任务，明确要求

分析目的产物

I

选择合成路线

确定合成路线

教学内容：

一、下达任务书

表一、香料蔡乙醛的制备任务书

项目名称蔡乙醛的制备

项目来源AAA贸易公司

产品要求白色晶体，纯度在97%以上，数量5kg。

完成时间（12学时）

承接单位（组）

制备方法

项目要求以工作组为单位学习该项目，以实训小组（2人/组）完成制备

过程。产率＞60以

能力要求：能按已确定的合成方案选择实训仪器,搭建实训装置，学会

回流操作、减压抽滤操作、重结晶操作。掌握固体有机物的分离方法。

知识要求：了解醇、卤代燃的分类；了解卤代烧、醇、酚、醛的物理

性质；掌握醇、酚的酸性；掌握各类醉及卤代燃的反应活性：掌握酸

类有机物的性质及制备方法；.掌握搅拌回流、减压抽滤、重结晶操

作。

提交材料：

《化学实验技术》

1.B-茶酚合成过程所涉及的各反应物、辅助试剂、主产物的性

质一览表。

2.B-泰酚的合成方法（查阅资料）

2.B-蔡酚制备方案。

3.B-蔡酚制备的实训报告。

进度安排选择合成路线及确定实训方案：4学时

B-蔡酚的制备实训：6学时

检查评价：2学时

学生课前完成表二、表三、表四

表二、蔡乙酸的主要性质

产品名称商业名：分子式

英文名：

俗名：

系统法命名：

结构式

CAS号码分子量

外观杂质

含量沸点

密度熔点

水溶性折射率

闪点水分

市场售价

用途

《化学实验技术》

安全与贮运

表三、相关有机物的物理性质

名称相对外相对熔点沸点溶解毒副作用来源或制备方法

分子观密度℃性

量

P-

泰酚

P-

澳蔡

滨乙

烷

乙醇

《化学实验技术》

氢氧

化钠

表四相关有机物的化学性质

名称乙醇苯酚蔡澳乙烷

结构式

官能团

化学性质1

应用

化学性质2

应用

化学性质3

应用

化学性质4

应用

《化学实验技术》

化学性质5

应用

其它

二、分析目的产物

教师活动：展示B-蔡乙醛产品，引导学生了解B-蔡乙酸的性质及应用

参考知识点：

外观：B-蔡乙醛乂称隹蔡基乙基酸，2-乙氧基禁，橙花素。白色片状晶体。

物性：密度1.0606.熔点37.5℃。沸点282C.不溶于水，溶于乙西亨、乙酸、氯

仿、石油酸、二硫化碳、甲苯等有机溶剂内。有橙花和洋槐花的香味，并伴

有甜味和草莓、菠萝样的芳香。

应用：3-蔡乙醒比6-蔡甲醛温和、幽雅，在碱性介质中性能稳定,与其它香料调

合，效果良好，且价格低廉和对人体安全性较好,因而广泛用于生产香皂、化

妆品和洗涤剂。如可用于香皂用的茉莉、橙花、古龙型香精，乂可作为增

甜和花香剂，用于化妆品用香精中。同时，它还是生产乙氧基蔡青霉素的原

料。由于有些香精（如玫瑰香、薰衣草香、柠檬香等）香气容易挥发，放置时

问过长，产品会失去香气。而P-蔡乙魁能够减慢香气消失的速度，使产品在

较长时间内保持香气。因此，B•泰乙酸常作为定香剂使用。随着社会文明

程度的提高和生活方式的多样化，人们对香皂和化妆品的需求日益增多，许

多厂家为增强市场竞争力,不断改进产品，使香皂和化妆品日趋高档化。

因而B-蔡乙醛作为香皂和化妆品的香料添加剂，需求量日益增加。

三、选择合成路线

教师活动：提问1蔡乙醛如何制备？

______学生课前杳阅资料

学生活动：各组代表回答，教师记录比较归纳出8-橐乙编勺各种制备方法的优

缺点（教师可参考'蔡乙醛合成方法研究进展'这篇文章）

合成路线的比较

合成方法1雌2府3雌4雌5

实训原理

反应仪器

《化学实验技术》

反应原料

反应装置

报道收率

方案流程

三废问题

安全度

实训室可行

性

方案优缺点

总结

教师活动：总结蔡乙醛的合成方法

方法1:乙基化法合成

乙基化方法合成B-蔡乙醛，主要是以B-茶酚为原料，在碱性催化剂存在下，用文代

烷煌进行乙基化反应制得。

0cH2cH?

+CH3cH20H酸性催化］

+H20

《化学实验技术》

评价：采用该合成方法制备8.蔡乙雄，具有产品得率高，反应条件温和，催化剂

活性高，反应时间短，后处理简单等特点，具有潜在应用前景。乙基化方法制备

B-蔡乙雄亦称作William-son法，该方法具有操作简单，制备过程对设备腐蚀小，

生产成本低等优点；但其存在反应温度高、反应时间长、生产效率低、产率低等

缺点，这在某种程度上也限制了其工业化的生产效益。

方法1：缩合法合成

缩合法合成3-蔡乙醛主要是以B-蔡酚和无水乙醇为原料,在强酸性催化剂存在

下，进行缩合脱水成酸反应而制得。

评价：传统缩合方法合成B-蔡乙醛主要是由B-茶酚和乙醇在浓硫酸催化下脱水

而成，该方法的缺点是；反应温度高，反应时间长，产率低，生产效率低，易生

成乙醛等副产物，产品质量低，而且设备腐蚀严重，造成设备维护更新频繁，增

加产品的生产成本。此外，还会对环境产生污染。而微波作为有机合成的一种新

的方法，具有操作方便，加热均匀，速率快等优点，近年来受到人们的广泛关注，

成为有机合成化学的一个热点。随着微波化学研究的深入，利用微波辐射技术促

进各类有机化学反应的研究已获得很大成功。最近，利用微波辐射技术来合成

6-蔡乙雄取得成功。以8-蔡酚、无水乙醇为原料，浓硫酸为催化剂，采用微波

辐射方法合成B•禁乙醛。研究结果表明与常规加热合成方法比较，微波辐射方

法大大缩短反应时间，提高产率，而且粗产品易提纯，操作简单，节能省时。虽然

微波辐射技术能够缩短反应时间和提高产率，但仍使用腐蚀性很强的浓硫酸作催

化剂,对设备的腐蚀很强。近年来，科研工作者又成功研制出用其它酸性较弱的

酸来代替浓硫酸作催化剂来合成B-蔡乙醴。如以B-蔡酚和乙醇为原料，以环己

烷为溶剂，对甲苯磺酸为催化剂来合成泰乙酸。研究结果表明该方法催化剂

活性高，反应条件温和，方法简便，价格便宜。

知识拓展：微波辐射技术介绍

微波辐射技术主要是利用微波是一种超高频振荡波，对于有机物的碳链结构能进

行整体的穿透，把能量迅速传到反应物的各个官能团上。极性分子由于分子内电

荷分布不平衡，在微波场中能迅速吸收电磁波的能量，通过分子偶极作用，以每

秒数十亿次的高速旋转产生热效应。其加热是由分子自身运动引起的，因此受热

体系温度均匀。分子偶极矩越大，则加热越快，能显著提高有机反应官能团，全

体都能迅速获得能量，进行有机反应，减少了副反应的机会，提高了产率。与传

统的热传导和热对流进行的有机反应相比其机理和结果是不同的。

方法3：相转移催化法

采用相转移催化剂合成B-蔡乙醛的原理是在相转移催化剂的作用下，B-蔡酚钠

与滨乙烷在非均相中较易发生亲核反应，生成B-蔡乙雄。

反应方程式为：

ONa

相转移催化剂OCH2cH3

NaBr

《化学实验技术》

评价：

相转移催化法是在有机合成中发展起来的重要方法。由于它不需要无水条件，反

应条件温和等特点以及能促进两相之间的反应速度，缩短反应时间，提高产品收

率和质量，使某些原来难以进行的非均相反应能在较温和的条件下顺利完成，因

此，相转移催化法的研究已引起国内外学者越来越多的关注。目前，常用的相转

移催化剂为四丁基卤化钱、聚乙二醇等。采用相转移催化剂合成B-蔡乙醛具有

产率高，反应条件温和，产物易分离，操作方便，环境污染少等优点，不仅适合

于实训室合成，还可用于工业化生产。由于相转移催化剂一般具有不同程度的乳

化作用，给产品的分离带来不便，而且催化剂不能回收重复使用，不利于生产效

益的提高。超声波在相转移催化反应中应用是近年来的事情。超声波可以产生强

烈的空穴冲击波，并引起剧烈搅拌作用,减少相转移催化剂的加入量，在某些有机

反应中则完全代替相转移催化剂。可将超声波用于P-蔡乙雄的相转移催化合成

中，产品产率、纯度均得到提高，催化剂用量大大减少，反应时间大大缩短。为

了解决普通相转移催化剂无法进行回收和重复利用的缺点，目前相转移催化剂的

固载化已引起人们的兴趣。如可用聚苯乙烯固载聚乙二醉，作为相转移催化剂，

以B-泰酚和卤代烷烧为原料，在碱性条件下，来合成B-蔡乙酸。此外，以大孔

型氯甲基化交联聚苯乙烯为载体，以2-氯乙醇为拭剂，在载体和活性中心之间，

引入聚乙氧基隔离基，合成既有■聚醛链段又有李磷盐的新型催化剂。该季磷盐型

高聚物相转移催化剂，用于B-蔡乙醛的催化合成，不仅提高了产品的收率，而且

由于载体为固体颗粒小球，在反应结束后，经过滤即可将催化剂回收利用，既不

浪费资源又不污染环境。

教师活动：讲解方法1时复习正溪丁烷项目中所介绍的醇的分子间脱水和分子内

脱水；讲解方法2时，穿插介绍酚的酸性及酸性强弱的比较方法，介绍卤代烧的

取代反应

参考知识点：

L醇的分子间脱水

脱水反应（消除反应）醇有两种脱水方式，反应温度较高时，分子内脱水成烯

（遵循扎依才夫规则）；反应温度较低时，分子间脱水成酸

CH3cH20H浓H2so4,170C,CH2=CH2分子内脱水

CH3cH20H浓H2so4,140）〉CH3cH20cH2cH3分子间脱水

S?分子内脱水活性顺序：叔酹'仲酹＞伯聘”不同结构的醇，叔、仲酹易发

生分子内脱水，伯醇易发生分子间脱水。仲、叔醇分子内脱水遵循札依采夫规则。

常用脱水剂有浓硫酸、浓磷酸和氧化铝，氧化铝用作脱水剂可再生，且反应

不发生重排。

醇分子内脱水是制备烯的一种方法。

2.酚羟基的酸性及酸性比较方法

酚的酸性

规律：

⑴.酚具弱酸性，碳酸＞酚＞醇

《化学实验技术》

酚与氢氧化钠作用生成水溶性的酚钠，后者水溶液通入co?或加稀硫酸，酚

即析出，可据此分离限。

H+NaOH

5°Na+H20

R-OH+NaOH>几乎不反应

+CO?+IL0----4

NaHCOa

3.卤代燃的亲核取代反应

亲核取代反应是一定条件下，亲核试剂（负离子或有孤对电子的分子）进攻

C-X键中带正电的碳原子所引发的取代反应。卤代燃中的卤原子易被-OH、

-OR、-CN>・NH2、QNO2等基团所取代。

（一）水解反应卤代烷与强碱水溶液共热，卤原子为羟基取代成醇。反应可

逆，常温下不易进行。

（二）与醇钠作用卤代烷与醇钠在醇溶液中反应卤原子被烷氧基取代成暇。

称威廉森（Williamson）合成法，是制备混酸的常用方法，多用伯卤代烷反应。

RX+NaOR-,酹溶彻-----加吟/ERO-R-'酷

（三）胺解卤代烷与过量氨作用生成胺。多用伯卤代烷反应，工业制备咱胺

的方法。

R-X+NH3加热------ZER-NH2胺

（四）与氟化钠作用卤代烷与氟化钠/钾反应生成借C

R-X+NaCN髀溶利另加热R-CN月青

睛中的氟基可转变成氨甲基或粉基，是有机反应中的增碳反应之一，但使用

受限。

（五）与硝酸银作用卤代烷与硝酸银的醇溶液反应生成硝酸酯和卤化银沉淀。

可根据沉淀速率和颜色检验卤代烷。反应活性：叔卤代烷〉仲卤代烷,伯卤代

烷。伯卤代烷反应需加热。

R-X+AgNO3乙静溶液R-O-NO2+AgXl

知识点提升：醛类有机物的制备方法

1.酸催化，醇分子间脱水成酸。伯醇产率较高，叔醇脱水成烯，是制备低级单酸

的方法

2.威廉森（Williamson）合成法：卤代烧与醇钠或酚钠作用成酸。强碱条件下，

卤代煌取代和消除均可发生，伯卤代烧成醛较好，叔卤代嫌主要发生消除

反应。

教师活动：问题2能否用溪蔡与乙醇作原料制备蔡乙酸？（提示从卤代

慌的反应活性角度考虑）

《化学实验技术》

教师活动：点评，讲解，介绍各类卤代燃的反应活性

学生活动：根据有机合成路线优质、高产、低耗、可行的原则确定B-蔡乙健制

备合成路线

*注：各组学生确定的实训方案可能不同，根据各组汇报情况，结合实训室现有

条件，师生讨论，设计切合实际的合成路线。

确定制备方案

供参考的实训方案

方案1

1.实训仪器及药品

仪器：普通回流装置、减压过滤装詈、电炉与谎压器、表面皿、电热套、

药品：£-蔡酚(C.P.)、无水乙醇(C.P.)、浜乙烷(CP.)、

氢氧化钠(C.P.)、乙醇(95%)

2.实训装置：普通回流装置

普通回流装置

减压过滤装置

3.实训步骤

(1)威廉逊合成

实训装置：普通回流装置

加料量：

£-蔡酚：5g

无水乙醇：30mL

氢氧化钠(研细)：1.6g

溪乙炕：3.2mL

《化学实验技术》

反应温度：保持回流

反应时间：1.5ho

(2)抽滤分离

实训装置减压过滤装置

试剂用量：蒸®水：220mL

(3)提纯

实训装置普通回流装置

减压过滤装置

试剂用量：95%乙醇溶液20mL

反应温度：保持微沸

反应时间：5min

结晶析出：冰-水浴冷却

4.注意事项

(1)浪乙烷和£-蔡酚都是有毒物品，应慧免吸入其蒸气或直接与皮肤接触！

⑵加热时，水浴温度不宜太高，以保持反应液微沸即可。否则澳乙烷可能逸出。

(3)重结晶加热回流时，乙醇易挥发，所以应装上回流冷凝管。

(4)析出结晶时，要充分冷却，使结晶完全析出，减少产品损失。

方案2

在100ml圆底烧瓶中，加入4gK0II和50ml甲醇，待溶解后，将5g(0.0347mol)S-

蔡酚溶于KOH/甲醇溶液中，并加入3ml(0.375mol)碘代乙烷，回流2h。将反应物

倒入盛有120g碎冰的250nli烧杯中，搅拌，真空过滤收集沉淀，用300ml热水(50

C左右)洗涤沉淀。在空气中晾干。粗产品用甲醵重结晶，晾干，得白色固体，称重。

方案3

在带有温度计、机械搅拌器和回流冷凝器的250mL的四口瓶中，先通即再加入

DMF80mL,

K2cO330.4g,B-茶酚28.8g,漠乙烷21.8g,加热搅拌，保持正常回流,反应6n,蒸

出DMI-以回收洛齐山稍冷却后加入80mL去离子水，搅拌15min,使料充分分散，继

续冷却至室温。过滤,滤饼用5%NaOH浸洗一次后,用去离子水洗至中性，得粗品，

烘干,用稀乙醇重结晶,得白色晶体。

方案4

在250ml三口烧瓶中分别装有滴液漏斗、搅拌装置和油水分离器，上口装球形水

冷凝管，加入B-蔡酚、环己烷、适量对甲苯磺酸，升温至80℃后，缓慢滴加无

水乙醇，反应生成水通过油水分离器分离出系统，控制一定的反应温度和时间，

反应完毕蒸出溶剂和反应剩余的无水乙醇，倒人NaOH溶液中，抽滤，洗至中性，

干燥后可得产品，用95%乙醇重结晶。

方案5

在装有电动搅拌器、回流冷凝管、温度计和氮气导入管的四口烧瓶中，按一定比

例加入氢氧化钠、水、蔡酚、四丁基溟化镂、苯和溟乙烷，通入氮气，在75c

下搅拌反应数小时。把物料转移到分液漏斗中,分出有.机相。水相用苯提取两次,

合并有机相,依次用10%NaOH溶液和水洗涤，分出有机层，蒸出有机溶剂,将剩余

物用冷水冷却，过淀并干燥得粗产物。粗产物经95%乙醇重结晶，得白色片状结

晶。

方案6

《化学实验技术》

将3.6g（0.025mol）B-禁酚、一定量的Al2（S0,）3-ISILO和无水乙醇一起回流,一

定时间后用旋转蒸发仪旋蒸出未反应的乙醇，再加入少量苯和一定量水,摇动后

冷却，分离出有机层。有机层再分别用稀NaOH溶液和水洗涤，干燥后再旋蒸出苯,

冷却则析出浅棕色结晶，熔点35-37℃o也可以减压蒸储（收集138T40℃/1600Pa

的储分）或乙醇重结晶提纯。NaOH洗涤液经酸化后可回收重复使用。

任务二、香料B-蔡乙酰的制备方案的实施

教学任务：依据已确定的合成方案，控制蔡乙酸的合成反应，完成合成

过程；学习重结晶法提纯固体有机物的方法。熟悉有机物的物理、化学性质在合

成及分离上的应用。

教学方法：实训

教学设计：

单元操作演示并讲解

实训步骤注意事项

学生实训，教师现场指导

计算产率

评价结果

教学内容：

课程引入：学生提出操作疑问。

教师活动：演示搅拌回流装置的搭建与拆除，演示减压抽滤操作及热过滤操

作

参考知识：

减压抽滤

减压抽滤讲解：滤纸的大小要适中，安装好抽滤瓶，布氏漏斗的下端斜口对

好抽滤瓶的抽气口，打开电源，倒入待抽的固液混合物，等无液体流下时，即可

结束。但要先让抽滤瓶通大气，才可去除电源。否则水会倒吸入抽滤瓶。如果长

时间抽有机溶剂以及酸性气体进入水泵时，应经常更换循环水泵中的水，并进行

洗涤。

电炉的使用

电炉的使用：检查线是否粘在一起，以防短路。电压在200V以下，以防

电阻

丝烧坏并损坏调压器。电线不要沾水受潮。停止加热时，应先将调压器调到0,

再下拔下插头。

热过滤操作

1.将布氏漏斗（下面的斜口对好抽滤瓶的山口）、抽滤瓶预先在热水中浸泡（或

《化学实验技术》

烘箱中干燥数分钟)，趁热快速地热过滤，用少量的热水(开水)洗涤。快速地

倒出抽滤瓶中的滤液。

热过滤要快速，趁热，用少量热水洗涤，如果洗涤水用量过多，则产品可能析不来。

2.最后产品析出后，抽滤应用少量冷水洗涤。

3.滤纸大小一定要适中，否则活性炭漏入滤液中,使产品发黑。

学生活动：实施方案，递交实训报告

教师活动：指导学生完成实训，记录学生操作中出现的错误

下次课任务：测定产品的熔点，对各组方案实施情况进行评价，总结固体物质的

提纯方法和干燥方法，补充介绍卤代烽的消除反应。

任务三、香料蔡乙醛的理化数据的检测、结果评价

教学任务：测定£-蔡乙酸的熔点，并对各组方案实施情况进行评价，总结各实

训方案的优缺点，总结固体有机物质的提纯方法和干燥方法。

教学方法：引探法

教学设计：

测定外蔡乙雄的熔点

总结方案的优缺点

修改完善实训方案

总结固体有机物的提纯及干燥方法

教学内容：

教师活动：评价各组实训方案

*注：实训评价，教师要根据学生实训情况而定，教师引导学生比较两种酸的制

备方法，归纳其优缺点。有一篇综述文章对各种方法评价的比较全面，发给各位

以供参考

教师活动：总结固体物质的提纯方法及纯度测定方法,补充介绍卤代危的消除反

应。

参考知识点：

1.固体物质的提纯

(1)重结晶

(2)升华

原理

升华是指固体物质直接气化为蒸气，然后再由蒸气直接冷凝为固体物质的过程。

升华法可以除去不挥发杂质或分离不同挥发度的固体物质。该法的优点是纯度

《化学实验技术》

高，缺点是操作时间长，损失较大。一般适用于少量(l-2g)物质的纯化

装置

操作

将研细的待升华物质1—2g,放入图3-18(a)蒸发皿内，在蒸发皿上盖一

片钻有许多小孔的滤纸，然后将合适的玻璃漏斗倒盖在滤纸卜.漏斗的颈部应提

前用玻璃丝或棉花堵塞，减少蒸气外逸。用小火隔石棉网慢慢加热蒸发皿，达到

温度时蔡即升华，蒸气通过滤纸孔上升，冷却后凝结在滤纸上或漏斗壁上。必要

时可在漏斗外用湿滤纸或湿布冷却。

2.固体样品的干燥

(1)如果固体样品含有的液体是易挥发溶剂旦样品属于非吸湿性时，可以减压

抽干，摊在滤纸上在室温下晾干，或用红外照射快速干燥即可。

(2)如果样品是吸湿性的，且在受热后易分解，通常用干燥器或真空干燥器干

燥。

(3)如果样品易吸湿，但在较高温度下稳定不分解时，则可用恒温干燥箱烘干，

干燥后密闭保存或贮存在干燥器中。如果不宜用干燥器和干燥箱干燥的样品，