肉桂酸的制备

【实验目的】

1                学习肉桂酸的制备原理和方法。

2                掌握水蒸气蒸馏的原理及其应用。

3                进一步掌握回流、水蒸气蒸馏、抽滤等基本操作。

【实验原理】

    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。

系统命名：3-苯基丙烯酸 属α, β-不饱和酸

本实验利用Perkin反应，将芳醛与酸酐混合后在相应的羧酸盐存在下，加热制得

α，β-不饱和酸。 

本法是按Kalnin提出的方法，用无水K₂CO₃代替CH₃COOK，优点：反应时间短，产率高。
   水蒸气蒸馏是将水蒸气通入不溶或难溶于水但有一定挥发性的有机物质中，使该有机物质在低于 100 ℃的温度下，随着水蒸气一起蒸馏出来。 

 仪 器：三颈烧瓶；空气冷凝管；温度计；直形冷凝管；接引管；锥形瓶；水蒸气蒸馏装置；抽滤瓶；布氏漏斗

 药 品：苯甲醛   1.5 ml (0.015 mol)；乙酸酐 4ml(0.036 mol)；无水K₂CO₃ 2.2g, (0.016mol) ;  浓盐酸；刚果红试纸；10%氢氧化钠；乙醇:   水=1：5溶液。

【实验步骤】

一.合成：

 ① 在100 mL干燥的圆底烧瓶中加入1.5mL  新蒸馏过的苯甲醛，4 mL  新蒸馏过的醋酐以及研细的2.2 g无水碳酸钾，2粒沸石，按图装好装置。

② 加热回流（小火加热）30min，火焰由小到大使溶液刚好回流，温度控制在140～180℃。

③ 停止加热，待反应物冷却。 

二.后处理：

待反应物冷却后，往瓶内加入10 ml热水，以溶解瓶内固体，同时改装成水蒸气蒸馏装置（半微量装置）。开始水蒸气蒸馏，蒸至馏出液无油珠为止，将蒸馏瓶冷却至室温，加入10 % NaOH（约10 ml）以保证所有的肉桂酸成钠盐而溶解。待白色晶体溶解后，滤去不溶物，滤液冷却至室温，倒入250 ml烧杯中，搅拌下加入浓HCl，酸化至刚果红试纸变蓝色。冷却抽滤，用用乙醇:   水=1：5重结晶，抽干。产品空气中晾干后，称重。计算产率。

【注意事项】

1                用水蒸气蒸馏时，蒸至馏出液无油珠为止

2                所用仪器、药品均需无水干燥的，否则产率降低。因乙酸酐遇水能水解成乙酸，无水CH₃COOK，遇水失去催化作用，影响反应进行。无水碳酸钾也应烘干至恒重,否则将会使乙酸酐水解而导致实验产率降低。

3                乙酸酐久置会吸水和水解为乙酸.故实验前要重新蒸馏,收集137~ 140℃.

4                久置后的苯甲醛易自动氧化成苯甲酸，这不但影响产率而且苯甲酸混在产物中不易除净，影响产物的纯度，故苯甲醛使用前必须蒸馏。

5                醋酸钾也可用等摩尔的无水醋酸钠或无水碳酸钾代替。

6                缩合反应宜缓慢升温，以防苯甲醛氧化。反应开始后，由于逸出二氧化碳，有泡沫出现，随着反应的进行，会自动消失。加热回流，控制反应呈微沸状态，如果反应液激烈沸腾易使乙酸酐蒸出影响产率。（控制火焰的大小至刚好回流，以防产生的泡沫冲至冷凝管。）

7                在反应温度下长时间加热，肉桂酸脱羧成苯乙烯，进而生成苯乙烯低聚物。

8               进行酸化时要慢慢加入浓盐酸，一定不要加入太快，以免产品冲出烧杯造成产品损失。

9               肉桂酸要结晶彻底，不能用太多水洗涤产品。

10           水蒸气导入管必须要插入样品的液面之下，要保持水蒸气导管畅通。水蒸气蒸馏：

(1)    操作前,仔细检查整套装置的严密性。

(2)    先打开T型管的止水夹,待有蒸汽逸出时再旋紧止水夹。

(3)    控制馏出液的流出速度，以2～3滴/秒为宜。

(4)    随时注意安全管的水位，若有异常现象，先打开止水夹，再移开热源，检查、排除故障后方可继续蒸馏。

(5)    蒸馏结束后先打开止水夹，再停止加热，以防倒吸。

【相关问题讨论】

1                在肉桂酸的制备实验中，水蒸气蒸馏除去什么？可否不用通水蒸气，直接加热蒸馏？

答：水蒸气蒸馏主要蒸出未转化的苯甲醛。就本实验而言，可以不通水蒸气，直接加热蒸馏，因为体系中有大量的水，少量苯甲醛，加热后，也可以使苯甲醛在低于 100℃，以与水共沸的形式蒸出来，其效果与通水蒸气一样。要是不用水蒸气蒸馏，可用减压蒸馏蒸去苯甲醛。

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？

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。

3                进行水蒸汽蒸馏时，蒸汽导入管的末端为什么要插入到接近于容器的底部？

答：插入容器底部的目的是使瓶内液体充分加热和搅拌，有利于更有效地进行水蒸汽蒸馏。

4                在水蒸汽蒸馏过程中，经常要检查什么事项？若安全管中水位上升很高说明什么问题，如何处理才能解决呢？

答：经常要检查安全管中水位是否正常，若安全管中水位上升很高，说明系统有堵塞现象，这时应立即打开止水夹，让水蒸汽发生器和大气相通，排除故障后方可继续进行蒸馏。

5                苯甲醛和丙酸酐在无水的 丙酸钾存在下相互作用得到什么产物？写出反应式？

答：

6                反应中，如果使用与酸酐不同的羧酸盐，会得到两种不同的芳香丙烯酸，为什么？

答：酸性条件下，羧酸盐自身也能形成碳负离子，因而反应体系中存在两种不同的碳负离子