肉桂酸的合成實驗報告

合成肉桂酸的實驗報告

實驗目的：通過苯甲酸與乙烯基苯在硫酸的催化下反應合成肉桂酸，並對產物進行結構鑑定。

實驗原理：肉桂酸屬於含有不飽和雙鍵的芳香酸。苯甲酸與乙烯基苯在硫酸的催化下發生的芳香醯基取代反應，生成肉桂酸，反應式如下：

實驗步驟：

1、將40ml苯甲酸和20ml乙烯基苯加入乾燥的500ml三頸瓶中；

2、將5ml濃硫酸滴加到上述混合物中，並反覆搖晃混合，使其均勻分佈；

3、以加熱套將三頸瓶安裝於配備避光視窗的磁力攪拌器上，並在水浴中加溫至70℃，保持反應40min。

4、反應結束後，將反應糊塗倒入含有20ml稀鹼的飽和氯化鈉溶液中，用乙醚萃取3次，合併有機相，用無水氯化鈉乾燥有機相，過濾後收集過濾液；

5、將過濾液置於旋轉蒸發儀中，去除乙醚，得到實驗產物肉桂酸。

實驗結果分析：

1、生成物檢查：收集的產物為白色固體，熔點為132℃，C13H12O2分子式相同，IR譜色帶比較明顯，符合肉桂酸的結構式；

2、收率計算：實驗反應分子量為190.19，理論計算產物包裝為0.35mol，實驗獲得產物為0.29mol，收率為83%。

實驗結論：本次實驗成功通過化學反應合成了肉桂酸，並對從實驗結果得出產物的收率為83%。

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肉桂酸的製備裝置圖

 肉桂酸的製備實驗

一、實驗原理

利用珀金（Perkin）反應制備肉桂酸。一般認為脂肪酸鉀鹽或鈉鹽為催化劑，提供CH3COO-

負離子，從而使脂肪酸酐生成負碳離子，然後負碳離子和醛或羧酸衍生物（酐和酯）分子中的羰基發生親核加成，形成中間體。

    在珀金反應中，是碳酸鉀奪取乙酐分子中的α－H， 形成乙酸酐負碳離子。實驗所用的儀器必須是乾燥的。

    主反應：

       副反應：           

     在本實驗中，由於乙酸酐易水解，無水醋酸鉀易吸潮，反應器必須乾燥。提高反應溫度可以加快反應速度，但反應溫度太高，易引起脫羧和聚合等副反應，所以反應溫度控制在150~170℃左右。未反應的苯甲醛通過水蒸氣蒸餾法分離。

五、 實驗裝置圖   

（1）合成裝置圖        

 （2）水蒸氣蒸餾圖         

 （3）抽濾裝置圖  

六、思考題

1、本實驗利用碳酸鉀代替perkin反應中的醋酸鉀，使反應時間縮短，那麼具有何種結構的醛能進行perkin反應？

     答：醛基與苯環直接相連的芳香醛能發生Perkin反應。

2、用水蒸氣蒸餾能除去什麼？能不能不用水蒸氣蒸餾？如何判斷蒸餾終點？

     答：①除去未反應的苯甲醛；

②不行，必須用水蒸氣蒸餾，因為混合物中含有大量的焦油狀物質，通常的蒸餾、過濾、萃取等方法都不適用；

③當流出液澄清透明不再含有有機物質的油滴時，即可斷定水蒸汽蒸餾結束（也可用盛有少量清水的錐形瓶或燒杯來檢查是否有油珠存在）。

3、在perkin反應中，醛和具有R2CHCOOCOCHR2結構的酸酐相互作用，能得到不飽和酸嗎？為什麼？

     答：不能。因為具有(R2CHCO)2O結構的酸酐分子只有一個α-H原子。

4、苯甲醛和丙酸酐在無水丙酸鉀存在下，相互作用得到什麼產物？

     答：得到α-甲基肉桂酸(即：α-甲基-β-苯基丙烯酸)。

5、製備肉桂酸時，往往出現焦油，它是怎樣產生的？又是如何除去的？

答：產生焦油的原因是：在高溫時生成的肉桂酸脫羧生成苯乙烯，苯乙烯在此溫度下聚合所致，焦油中可溶解其它物質。產生的焦油可用活性炭與反應混合物鹼溶液一起加熱煮沸，焦油被吸附在活性炭上，經過濾除去。

6、在肉桂酸製備實驗中，為什麼要緩慢加入固體碳酸鈉來調解pH值？

 答：對於酸鹼中和反應，若加入碳酸鈉的速度過快，易產生大量CO2的氣泡，而且不利於準確調節pH值。

7、久置的苯甲醛中有何雜質？如何除去？為什麼要除去苯甲醛中的雜質？

答：久置的苯甲醛中含有較多的苯甲酸雜質；採用蒸餾的方法除去；若不先除去，則混在肉桂酸產品中，由於結構相似，不易除去。

8、製備肉桂酸時為何採用水蒸汽蒸餾？

答：因為在反應混合物中含有未反應的苯甲醛油狀物，它在常壓下蒸餾時易氧化分解，故採用水蒸汽蒸餾，以除去未反應的苯甲醛。

9、在肉桂酸製備實驗中，能否在水蒸汽蒸餾前用氫氧化鈉代替碳酸鈉來中和水溶液？

     答：不能。因為苯甲醛在強鹼存在下可發生Cannizzaro反應。

10、用水蒸氣蒸餾的物質應具備什麼條件？

     答：(1)隨水蒸氣蒸出的物質應不溶或難溶於水；

         (2)在沸騰下與水長時間共存而不起化學變化；

         (3)在一定大氣壓下，要有一定的蒸汽壓。

11、什麼情況下需要採用水蒸汽蒸餾？

    答：下列情況需要採用水蒸氣蒸餾：

(1)混合物中含有大量的固體，通常的蒸餾、過濾、萃取等方法都不適用。

(2)混合物中含有焦油狀物質，採用通常的蒸餾、萃取等方法都不適用。

     (3)在常壓下蒸餾會發生分解的高沸點有機物質。

12、怎樣正確進行水蒸汽蒸餾操作？

       答：（1）在進行水蒸氣蒸餾之前，應認真檢查水蒸氣蒸餾裝置是否嚴密。

（2）開始蒸餾時，應將T形管的止水夾開啟，當水蒸氣發生器裡的水沸騰，有大量水蒸氣溢位時再旋緊夾子，使水蒸氣進入三頸燒瓶中，並調整加熱速度，以餾出速度2—3滴/秒為宜。

（3）操作中要隨時注意安全管中的水柱是否有異常現象發生，若有，應立即開啟夾子，停止加熱，找出原因，排除故障後方可繼續加熱。

附： 1、肉桂酸製備合成方法綜述:

              http://wenku.baidu.com/view/dc409efa700abb68a982fb4c.html

2、視訊:

肉桂酸的製備

http://v.youku.com/v_show/id_XMTgzMzkwMTE2.html

肉桂酸的製備 如何進行酸化操作

三、實驗步驟 1.合成： ① 在100 mL乾燥的圓底燒瓶中加入1.5mL (1.575 g,15 mmol) 新蒸餾過的苯甲醛，4 mL (4.32 g，42 mmol) 新蒸餾過的醋酐以及研細的2.2 g無水碳酸鉀，2粒沸石，按裝置圖按好裝置。 ② 加熱迴流（小火加熱）40 min，火焰由小到大使溶液剛好迴流。（也可將燒瓶置於微波爐中，裝上回流裝置，在微波輸出功率為450W下輻射8min）。 ③ 停止加熱，待反應物冷卻。 2.後處理： 待反應物冷卻後，往瓶內加入20 mL熱水，以溶解瓶內固體，同時改裝成水蒸氣蒸餾裝置（半微量裝置）。開始水蒸氣蒸餾，至無白色液體蒸出為止，將蒸餾瓶冷卻至室溫，加入10 %NaOH（約10 mL）以保證所有的肉桂酸成鈉鹽而溶解。待白色晶體溶解後，濾去不溶物，濾液中加入0.2 g活性炭，煮沸5分鐘左右，脫色後抽濾，濾出活性炭，冷卻至室溫，倒入250 mL燒杯中，攪拌下加入濃HCl，酸化至剛果紅試紙變蘭色pH＝2-3。冷卻抽濾得到白色晶體，粗產品置於250 mL燒杯中，用水—乙醇重結晶，先加60 mL水，等大部分固體溶解後，稍冷，加入10 mL無水乙醇，加熱至全部固體溶解後，冷卻，白色晶體析出，抽濾，產品空氣中晾乾後，稱重。 四、實驗裝置： 1、迴流裝置 2、水汽蒸餾裝置：（示範組裝） 五、實驗重點： 1、 瞭解用珀金（PerKin）反應制備肉桂酸的原理和方法。 2、 掌握迴流操作：自下而上自左到右安裝裝置。冷凝水下進上出。需加沸石。控制迴流蒸 氣上升高度不超過2個球。 3、 掌握水蒸汽蒸餾操作：水蒸氣蒸餾是分離和提純液態或固態有機物的一種方法。 水蒸氣蒸餾應用範圍： ⑴某些沸點高的有機物，在常壓下蒸餾雖可與副產物分離，但易將其破壞。 ⑵混合物中含有大量樹脂狀雜質或不揮發性雜質，採用蒸餾。萃取等方法難於分離。 ⑶從較多固體反應物中分離出被吸附的液體。 被提取物應具備條件： ⑴不溶或難溶於水。 ⑵共沸騰下與水不發生化學反應。 ⑶在100℃左右時，必須具有一定蒸氣壓[至少666.5－1333Pa（5－10mmHg）]。

六、實驗注意點

1、 裝置注意點： ⑴迴流裝置要乾燥：否則會使酸酐發生水解，使產率降低

⑵安全管高度：為插至接近瓶底，根據其內水面的升降情況，可判斷裝置是否堵塞。防止倒吸。 ⑶導氣管高度：匯入蒸氣的導氣管應插至蒸餾瓶接近瓶底處，以便水蒸氣和蒸餾物質充分接觸並起攪拌作用。防止飛濺現象。 ⑷T形管：靠近蒸餾瓶一端稍向上傾斜，而靠近水蒸氣發生器一端則稍向下傾斜，以便 蒸氣在導氣管中冷凝成的水能流回水蒸氣發生器而不是流入蒸餾瓶中，可避免蒸餾瓶中積水 過多。蒸氣的通路儘可能短一些，以免蒸氣過多冷凝。T形管支管用來除去水蒸氣中冷凝下 來的水。當操作發生不正常情況時（或反應結束時），應先旋開螺旋夾使發生器與大氣相通， 再關電爐檢查，重新開始時應先加熱至沸，有蒸氣衝出支管再關緊螺旋夾。 2、 反應物需新蒸：苯甲醛放久了，由於自動氧化生成較多量的苯甲酸，影響反應進行，且 苯甲酸混在產品中不易除淨，影響產品質量，故應用新蒸苯甲醛。醋酸放久了，由於吸潮和水解將轉變為乙酸，故在實驗前應重新蒸餾。 3、 迴流溫度控制：加熱的溫度最好用油浴，控溫在160—1800C，若用電爐加熱，必須使燒 瓶底離開電爐4－5cm，電爐開小些，慢慢加熱到迴流狀態，等於用空氣浴進行加熱。如果緊挨著電爐，會因溫度太高，反應太激烈，結果形成大量樹脂狀物質，甚至使肉桂酸一無所有，這點是實驗的關鍵。 4、反應現象：剛開始，會因二氧化碳的放出而有大量泡沫產生，這時候加熱溫度儘量低些，等到二氧化碳大部分出去後，再小心加熱到迴流態，這時溶液呈淺棕。反應結束的標誌是反應時間已到規定時間，有小量固體出現。反應結束後，再加熱水，可能會出現整塊固體，很不好壓碎，乾脆不要去壓碎它（當然能搞碎是最好的），以免觸碎反應瓶。等水汽蒸餾時，溫度一高，它會溶解的。 5、除雜時氫氧化鈉用量：水汽蒸餾後的殘留液用氫氧化鈉中和到鹼性，使肉桂酸全部變成鈉鹽溶於水中，並加入熱水，使鈉鹽全部溶解，濾掉不溶物。 6、所用儀器必須是乾燥的（包括稱取苯甲醛和乙酸酐的量筒）。。因乙酐遇水能水解成乙酸，無水CH3COOK，遇水失去催化作用，影響反應進行。 7、放久了的醋酐易潮解吸水成乙酸，故在實驗前必須將乙酐重新蒸餾，否則會影響產率。 8、久置後的苯甲醛易自動氧化成苯甲酸，這不但影響產率而且苯甲酸混在產物中不易除淨，影響產物的純度，故苯甲醛使用前必須蒸餾。 9、無水醋酸鉀，必須是新配製的，它的吸水性很強，操作要快。它的乾燥程度對反應能否進行和產量的提高都有明顯的影響。 10、加熱迴流，控制反應呈微沸狀態，如果反應液激烈沸騰易使乙酸酐蒸氣冷凝管送出影響產率。 11、在反應溫度下長時間加熱，肉桂酸脫成苯乙烯，進而生成苯乙烯低聚物。 12、反應物必須趁熱倒出，否則易凝成塊狀。 13、中和時必須使溶液呈鹼性，控制pH＝8較合適，不能用NaOH中和，否則會發生坎尼查羅反應。生成的苯甲酸難於分離出去，影響產物的質量。 14、本實驗中，反應物苯甲醛和乙酐的反應活性都較小，反應速度慢，必須提高反應溫度來加快反應速度。但反應溫度又不宜太高，一方面由於乙酐和苯甲醛的沸點分別為140℃和178℃，溫度太高會導致反應物的揮發，另外，溫度太高，易引起脫羧、聚合等副反應，故反應溫度一般控制在150-170℃左右。 15、實驗中視具體情況，反應時間可以延長，並用TLC技術進行反應程序跟蹤。 保溫過程中要注意觀察反應混合物的狀況，若發現未變色或無固體析出時，可補加少量醋酐

肉桂酸的製備

肉桂酸，化學名稱3-苯基-2-丙烯酸，是一種重要的精細化工中間體，廣泛應用於醫藥、香料、塑料和感光材料等產品的生產中，也是新型甜味劑阿斯巴坦的前手性化合物的中間體。

肉桂酸有順式和反式兩種異構體，普通是反式。肉桂酸是無色針狀單斜晶體，不溶於冷水，溶於熱水、乙醇、乙醚、丙酮和冰醋酸。肉桂酸受熱時脫羧基而成苯乙烯，氧化時生成苯甲酸。肉桂酸存在於妥盧香脂、蘇合香脂等中。肉桂酸主要用於制酯類，供配製紫丁香型等花香香精和醫藥等用。

報道一、

在1000mL四口燒瓶中，插入攪拌器，溫度計，滴液漏斗和一個與氧氣瓶相連的橡膠管。加入片鹼20g，水600mL，銀/銅催化劑6g，攪拌升溫，通入氧氣，流速4L/min，控制溫度45-50℃。10分鐘後開始滴加桂醛60g，流速0.5g/min，滴加完畢後繼續通氧氣15分鐘。濾去濾渣，得到淡溶液，濾渣用水沖洗。將洗液合併濾液，升溫至70-80℃，加入鹽酸，調節pH至2後，冷卻到室溫，抽濾，乾燥既得到64.5g肉桂酸白色晶體，其熔點為132-133℃，收率為95.8％。

肉桂酸存在有順式和反式兩種異構體。反式異構體可用作食品香料，除從天然原料(蘇合香)提取之外，還可按下法制備;1.從苯甲醛、無水醋酸鈉和醋酸酐在吡啶存在下起柏琴反應。2.從苯甲醛和醋酸乙酯起克苯生縮合反應。3.從苯甲醛和乙醯氯反應。4.從苄叉丙酮以次氯酸鈉氧化。製作方法(1)的如下：將32.5千克無水碳酸鉀，25千克乙酸加入反應鍋，慢慢加熱至120℃，待二氧化碳氣體減少時，滴加100千克苯甲醛和100千克醋酐。在攪拌下，加熱至150～160℃，控制分餾柱塔頂溫度在120℃左右，待乙酸蒸出約45千克時，再滴加醋酐75千克，當不再有乙酸蒸出時，將反應溫度提高至180℃。蒸出過量的醋酐，約3h結束。加10%氫氧化鈉中和至pH=9。通入蒸汽除去少量的苯甲醛放置過夜。用10%鹽酸酸化，此時即有白色沉澱析出，至pH=5，用離心機甩濾、洗滌，然後將桂酸置100～110℃烘房內鼓風乾燥，得肉桂酸成品。

肉桂酸用途廣泛，常被用作食品保鮮劑、食品新增劑、有機合成中間體等。其一種合成原理如下： 【實驗步驟

關於肉桂酸的製備流程和注意事項？

儀器藥品

空氣冷凝管、溫度計、電熱套、三口瓶、水汽發生器、直形冷凝管、尾接管、錐形瓶、

燒杯、布氏漏斗、抽濾瓶、熱水漏斗、剛果紅試劑等

苯甲醛

11mL（新蒸）、

30%乙醇

無水碳酸鉀

6g、碳酸鈉

15g、醋酸酐

14mL（新蒸）、活性炭、濃鹽酸

實驗步驟

在裝有空氣冷凝管及溫度計的三頸燒瓶中，加入新熔融過並研細的

6g無水醋酸鉀粉

末，14mL（15g，0.15mol）新蒸餾過的醋酐，11mL（11g，0.1mol）新蒸餾過的苯甲

醛然後在

135~174℃油浴上回流

1.5小時左右

反應結束移去熱源，冷卻至

80~100℃，轉移至

250mL長頸圓底燒瓶中。以少量熱水衝

洗反應瓶數次，合併轉移至圓底燒瓶中。再加入

100mL水及固體碳酸鈉[注

6]10~15g，使溶液

呈鹼性。加熱蒸餾

餾出液為帶有油珠的乳濁液，蒸餾至餾出液無油珠為止。

於圓底燒瓶內的殘留液中加入少量活性炭，將裝置改為迴流裝置，煮沸數分鐘進行脫色。

趁熱抽濾，濾液小心地用濃鹽酸酸化直至用剛果紅試紙檢驗呈酸性。冷卻，待結晶全部析出

後再進行抽濾，並以少量冷水洗滌沉澱。抽乾後的粗產品在

80℃左右的烘箱中烘乾，產率

為

40~50%。

肉桂酸可用熱水或

3∶1的稀酒精重結晶。純肉桂酸的熔點為

131~132℃

實驗室製備肉桂酸的化學方程式為： 副反應： 藥品物理常數 主要實驗裝置和步驟如下： (I) 合成：向裝

肉桂酸的製備實驗中，為什麼可用碳酸鉀代替醋酸鉀

實驗利用Perkin反應,將芳醛和一種羧酸酐混合後,在相應羧酸鹽存在下加熱,發生羥醛縮合反應,再脫水生成目標產物肉桂酸.

相應的羧酸鹽應為乙酸鈉,但本實驗用碳酸鉀代替乙酸鈉,可以縮短反應時間.

碳酸鉀和醋酸鉀均為弱酸強鹼鹽,它們對反應的催化作用是相同的,都是先與醋酸酐作用,使其失去H+,醋酸酐以負離子的形式與苯甲醛發生親核加成反應.然而由於反應時間的縮短和產率的提高以及碳酸鉀的價格比醋酸鉀更為低廉,使得改進後的肉桂酸合成具有更廣泛的應用.

不能用碳酸鈉,因為碳酸鈉的吸水性不如碳酸鉀強,實驗中需要及時吸收生成的水.

肉桂酸的製備實驗失敗的原因

肉桂酸的製備實驗失敗的原因：因為中和時必須使溶液呈鹼性，控制pH＝8較合適，因為氫氧化鈉的鹼性太強，且加入的量不易控制，且易會發生坎尼查羅反應。加入過量的氫氧化鈉會使肉桂酸與之中和形成可溶於水的肉桂酸鈉，從而不能使肉桂酸固體析出。

將蒸餾瓶冷卻，加入10%氫氧化鈉溶液20mL，使生成的肉桂酸形成鈉鹽而溶解。待濾液冷卻至室溫後，在攪拌下（用濃鹽酸酸化至溶液呈酸性。）冷卻，抽濾，用少量冷水洗滌沉澱，乾燥，得肉桂酸粗品。

下游產品

肉桂醇——>苯乙醛——>兔耳草醛——>甲位戊基桂醛——>多西他賽——>肉桂酸——>肉桂酸乙酯——>3-氯苯並（B）噻吩-2-羰基氯——>3-氯苯並呋喃-2-羧肼——>3-氯苯並噻吩-2-羧酸甲酯——>拉西地平——>桂酸桂酯。

3-氯苯並（B）噻吩-2-羧酸——>3-氯苯並ób］噻酚-2-羰醯氯——>肉桂酸苄酯——>3-苯基-2-丙烯酸-2-丙烯基酯——>4-乙烯基-2-甲氧基苯酚——>氫化肉桂酸內酯——>肉桂酸甲酯。

以上內容參考：百度百科-肉桂酸

苯甲醛和乙醇為原料製備肉桂酸合成路線？

合成路線：

1） 先將乙醇氧化成乙醛：

CH3CH2OH +PCC = CH3CHO

2） 苯甲醛與乙醛在稀鹼條件下縮合得肉桂醛：

C6H5CHO + CH3CHO = C6H5CH=CHCHO

3) 氧化得：C6H5CH=CHCOOH.