肉桂酸的制备实验

1、肉桂酸的制备实验、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：副反应:+ (CHaPOhO+ CH3COOH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:HC

2、OhO + CHjCOOK CHJk' + CHjCOOHOHOH09ohhH<= CH'COOH *CHiCOOH【此机理中的碱为无水乙酸钾】二、反应试剂、产物、副产物的物理常数名粽水ZSIZS!Ekriizoldeliyde106.13花會缺苦杏t幷药17&t 11 ,0忙1.54&3PP:oftiti-piiriydrii12.U9734139,551.08201*39006肉柠聲CbinaEnk11847无色朴匕晶咔前12519細«簧Potass： um 匚 artronate1如19092川工；不瀋三、药品其祥用冕玲進弭茁迅量恤玮谕产童

3、笨甲15USg (3mL O.Olmol)3.15g (3ml 0.03nicl)&.&4g (3.0ml,0.084mol)3.06g (Z.3m O.OSmol)祐 2.4%4.20q (O.OJmcO4.zog (O.OJnol)4.1 百(0.03mcn四、实验流程图苯甲醛亠乙霰阳也釀钾肉桂酸，苯甲醛忆醸站乙酚 乙酸刚水，树脂状物咖1水肉桂蝦，苯甲醛，乙睨乙欝钾，术，树脂状物議酸衲沼禎肉桂酸钠，苯甲醛，乙酸關 乙酸押,树脂状物，水水熬气蒸馆fc- 肉桂酸，乙酸，乙战押：水，树賭状物活11炭；抽濾苯甲醛肉桂:陵护b乙釀抽，乙厳钾*水树脂状物，酒惟茨4閏酸化肉桂:釀，乙酸，

4、氯化钠，氧化押，水肉桂麋粗）乙驕氯化臥氯化钾，朮，肉桂蝦（少）j重结晶水或,1木-乙醇）肉桂骤mo五、实验装置图(2)水蒸气蒸馏(3 )抽滤装置(4 )干燥装置在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

5、蒸汽蒸馏，蒸出未反应完的苯甲醛。待三口烧瓶中的剩余液体冷却后，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。(一)制备阶段：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， 要与大气相通，常压反应】，侧口插

6、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】 ，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

7、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. 脱色与吸附树脂状物：待三口烧瓶中的剩余液体冷却后，加入活性炭煮沸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

8、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： 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%） o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=

9、133 Co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：醛基与苯环直接相连的芳香醛能发生Perkin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） o3、在 perkin 反应中，醛和具有 R2CHCOOCOCHR 2结构的酸酐相

10、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-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与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

11、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

12、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) 在沸腾下与水长时间共存而不起化学变化；(3) 在一定大气压下，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

13、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，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， 所用的原料苯甲醛与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139

14、6C，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与接收管之间密封， 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：凡是能与试剂相接触的仪器都需要洁净、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：CHQ + (CHCOhOCH3GOOH（2）苯乙烯一四氯化碳法：厂冷一门円叫期社一洋U“右金I右ia（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60%醋酸于350 C气化通过装有催化剂的反应器，催化剂是将碱性催化剂固载于铝硅酸盐、SiO2 Al 2O3或者硅胶等上制的。（5）苄叉二氯一无水醋酸钠法：CHCk6沁皿四氢咲D南CH=CHCOOH十 2NaCl十 CH3COOH(6)克脑文格尔(Knoevenage)缩合反应制备法九、资料肉桂酸有顺、反两种异构体。熔点