肉桂酸的制備

二苯乙二酮的制備與提純PerkinReactionSynthesisoftrans-Cinnamicacid本次實驗是利用安息香作為反應(yīng)物，以冰醋酸、硝酸銨和醋酸銅溶液為催化劑，制備二苯乙二酮。通過薄層層析法判斷反應(yīng)發(fā)生的進度；通過重結(jié)晶得到粗產(chǎn)物二苯乙二酮，為黃色固體，凈重3.79g；再通過柱層析分離純化和75%乙醇水溶液重結(jié)晶兩種方式提純得到產(chǎn)物二苯乙二酮結(jié)晶，為黃色針狀晶體；柱層析法產(chǎn)物凈重0.122g,回收率122%；75%乙醇水溶液重結(jié)晶法產(chǎn)物凈重3.26克，回收率91.8%。Inthisexperiment,BenzaldehydeandAceticanhydridewastakenasthereactant,Anhydrouspotassiumcarbonatewasusedasthecatalyticcentre,andtrans-CinnamicacidwasmadebasedonPerkinreaction.Theunreactedreactantandsomeoftheimpuritywereseparatedbysteamdistillation;ImpuritywasadsorbedbyActivatedcarbon;trans-Cinnamicacidwaspurifiedbyrecrystallization.Theproductwasacolorless,slicecrystal,netweightwas2.29g,yieldwas52.2%;關(guān)鍵詞：Perkin反應(yīng)；肉桂酸；水蒸汽蒸餾；活性炭；重結(jié)晶；Perkinreaction;trans-Cinnamicacid;steamdistillation;Activatedcarbon;Recrystallization一、引言 1.Perkin反應(yīng)在堿性試劑作用下，芳香醛和酸酐會發(fā)生縮合反應(yīng)，生成α,β-不飽和芳香酸，此反應(yīng)稱為Perkin反應(yīng)。這是一個制備α,β-不飽和芳香酸的常用方法。尤其是用有硝基或鹵素取代的芳香醛是，產(chǎn)率更高。Perkin反應(yīng)式與機理如下： 在Perkin反應(yīng)中，負(fù)碳離子由酸酐產(chǎn)生，因而所用的堿性試劑必須不與酸酐發(fā)生反應(yīng)。通常采用的堿是與酸酐結(jié)構(gòu)相應(yīng)的羧酸鈉鹽、鉀鹽或叔胺。因為催化劑堿性較弱，故反應(yīng)時間較長，反應(yīng)溫度也比較高，由于縮合產(chǎn)物在高溫下易發(fā)生脫羧反應(yīng)，而導(dǎo)致收率不佳，故而反應(yīng)溫度不宜太高。用碳酸鉀代替醋酸鉀，可縮短反應(yīng)時間，收率亦有所提高。2.水蒸氣蒸餾水蒸氣蒸餾是把和水不相混溶的液體在低于100℃的溫度下蒸出的操作技術(shù)。此法是分離和純化有機物的常用方法之一，常適用于：（1）某些沸點高的有機化合物，在常壓下蒸餾雖可與副產(chǎn)品分離，但易被破壞；（2）混合物中含有大量樹脂狀雜質(zhì)或不揮發(fā)性雜質(zhì)，采用蒸餾、萃取等方法都難以分離；（3）從較多固體中分離出被吸附的液體產(chǎn)物；（4）除去易揮發(fā)的有機物。根據(jù)道爾頓分壓定律，當(dāng)與水不相混溶的物質(zhì)與水共存時，整個體系的蒸氣壓應(yīng)為各組分蒸氣壓之和，即：P總當(dāng)混合物中各組分蒸氣壓總和等于外界大氣壓時，這時的溫度即為它們的沸點。此沸點比各組分的沸點都低，因此在常壓下應(yīng)用水蒸氣蒸餾，就能在低于100℃的情況下將高沸點組分與水一起蒸出來。因為總的蒸氣壓與混合物中二者間的相對量無關(guān)，直到其中一組分幾乎完全移去，溫度才上升至留在瓶中液體的沸點。而混合物蒸氣中各個氣體分壓之比等于它們的物質(zhì)的量之比，即：nAnB=PAPB。使用水蒸氣蒸餾這種分離方法是有條件限制的，被提純物質(zhì)必須具備以下幾個條件：（1）不溶或難溶于水；（2）100℃下與水長時間共存而不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；（3）在100℃左右必須具有一定的蒸氣壓（一般不小于1.33kPa）。操作時的注意事項：（1）水蒸氣發(fā)生器和蒸餾裝置兩部分安裝應(yīng)該盡可能緊湊，放置蒸汽通過較長的管道后有部分蒸氣冷凝成水而影響水蒸氣蒸餾效果；（2）盛水量通常以3/4為宜，如果太悶沸騰時水蒸氣會把水沖至燒瓶；（3）安全玻管應(yīng)插到發(fā)生器的底部，以調(diào)節(jié)內(nèi)壓；如果水從玻管上口噴出，此時應(yīng)檢查整個系統(tǒng)是否有阻塞，若有阻塞應(yīng)先打開T形管下的螺旋夾，再排除系統(tǒng)中的阻塞；（4）水蒸氣蒸餾須中斷或停止時，一定要先打開螺旋夾，先通大氣，然后再停止加熱，否則瓶中的液體會倒吸至水蒸氣發(fā)生器中。二、實驗材料試劑：苯甲醛，氯化鈣，乙酸酐，無水碳酸鉀，水，10%氫氧化鈉溶液，活性炭，濃鹽酸，乙醇。儀器：磁力攪拌器，油浴裝置，電熱套，三頸瓶，水銀溫度計，U形干燥管，布氏漏斗，錐形瓶，球形冷凝管，漏斗，燒杯，花式濾紙，水蒸氣發(fā)生器，蒸氣導(dǎo)出管，螺旋夾，蒸餾頭，直形冷凝管，牛角管，茄形瓶，具塞瓶。裝置：如下圖表。圖5-1加熱回流裝置圖5-2抽濾裝置圖5-3脫色過濾裝置圖5-4趁熱過濾裝置圖5-5水蒸氣蒸餾裝置三、實驗方法1、制備過程：按照圖5-1安裝制備裝置，加入苯甲醛3.14克，乙酸酐8毫升，無水碳酸鉀4.20克；在U型干燥管中添加干燥氯化鈣粉末。電熱套先緩慢加熱，當(dāng)泡沫減少后再加熱至150至160℃，回流45分鐘，直到液體基本成為固體沉淀。2、水蒸氣蒸餾除雜過程：在三頸瓶中加入13毫升水，并用刮刀攪碎固體沉淀。按圖5-5安裝水蒸氣蒸餾裝置，蒸餾除雜，直至接收蒸出物的茄形瓶（或檢測用的盛水表面皿）中無油狀物蒸出即可停止加熱。3、脫色過程：冷卻三頸瓶中的液體后，加入20毫升氫氧化鈉溶液；振搖后再加入20毫升水。加入1.5克活性炭，按照圖5-3安裝脫色裝置，油浴加熱煮沸10分鐘，趁熱過濾（裝置圖5-4）。4、結(jié)晶與重結(jié)晶過程：在熱的濾液中邊攪拌邊加入濃鹽酸直至大量晶體析出并且pH=3，用冰水浴冷卻，抽濾，冷水洗滌。得到白色固體2.85克。按照圖5-3安裝加熱裝置，將抽濾得到的固體返回三頸瓶，并加入8.55毫升乙醇，加熱至固體溶液并溶液澄清。緩慢滴加水至溶液剛變渾濁，停止加熱，冰水冷卻并重結(jié)晶。抽濾，得到無色片狀晶體2.29克。四、結(jié)果與討論本次實驗應(yīng)用苯甲醛和乙酸酐無水反應(yīng)制得肉桂酸。產(chǎn)物肉桂酸外觀為無色片狀晶體，理論熔點為133至134℃，分子量為148.16g/mol本次實驗應(yīng)用苯甲醛3.14g，約0.0296mol。肉桂酸的理論產(chǎn)量計算W肉桂酸=n苯甲醛×M肉桂酸=0.0296×148.16g=4