肉桂酸的制备实验.pdf

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1、肉桂酸的制备实验肉桂酸的制备实验一、实验原理一、实验原理利用柏琴利用柏琴 PerkinPerkin 反应制备肉桂酸。反应制备肉桂酸。 一般认为脂肪酸钾盐或钠盐为催化剂，一般认为脂肪酸钾盐或钠盐为催化剂， 提供提供 CH3COO-CH3COO-负离子，负离子，从而使脂肪酸酐生成负碳离子，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然后负碳离子和醛或羧酸衍生物酐和酯酐和酯分子中分子中的羰基发生亲核加成，形成中间体。的羰基发生亲核加成，形成中间体。在珀金反应中，在珀金反应中，是碳酸钾夺取乙酐分子中的是碳酸钾夺取乙酐分子中的 ，形成乙酸酐负碳离子。形成乙酸酐负碳离子。实验所用的仪实验所用的

2、仪器必须是干燥的。器必须是干燥的。主反应：主反应：副反应：副反应：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150170150170左右。未反应的苯甲醛通过水蒸气蒸馏法别离。左右。未反应的苯甲醛通过水蒸气蒸馏法别离。机理：机理：【此机理中的碱为无水乙酸钾】【此机理中的碱为无水乙酸钾】二、反应试剂、产物、副产物的物理常数二、反应试剂、

3、产物、副产物的物理常数三、药品三、药品四、实验流程图四、实验流程图五、实验装置图五、实验装置图1 1合成装置合成装置2 2水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏3 3抽滤装置抽滤装置4 4干燥装置干燥装置六、实验内容六、实验内容在 250ml 三口烧瓶中放入， 0.03mol)新蒸馏过的苯甲醛、 ， 0.084mol) 新蒸馏过的乙酸酐,以及研细的无水碳酸钾。三口烧瓶的侧口插入一根200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 8。然后

4、进行水蒸汽蒸馏，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。一制备阶段：一制备阶段：1. 1.安装反应装置：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

5、】 ，侧口插入一根 200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. 2.投料：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无水碳酸钾。 【应在放空心塞的侧口依次加入药品】3. 3.加热：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170。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：二纯化阶段： 1. 1.分解未反应的原料乙酸酐：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分批加入 20ml 水 2. 2.使肉桂酸

6、转化为肉桂酸钠盐：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. 3.除去未反应的原料苯甲醛：除去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. 4.脱色与吸附树脂状物：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)假设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

7、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. 5.酸化析出肉桂酸：酸化析出肉桂酸：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 ，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. 6.别离粗产品：别离粗产品：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. 7.洗涤粗产品：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到达将布氏漏斗上的固体产品润湿即可，不可形成悬浮液】 8. 8.干燥产品：干燥产品：让粗产品在热

8、水浴上干燥，如图(4)所示。 9. 9.称重产品：称重产品：约产率约 67.5% 。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。七、思考题七、思考题1 1、本实验利用碳酸钾代替本实验利用碳酸钾代替 perkinperkin 反应中的醋酸钾，反应中的醋酸钾，使反应时间缩短，使反应时间缩短，那么具有何种结构的那么具有何种结构的醛能进行醛能进行 perkinperkin 反应？反应？答：醛基与苯环直接相连的芳香醛能发生Perkin 反应。2 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？

9、、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 。3 3、在、在 perkinperkin 反应中，醛和具有反应中，醛和具有 R R2 2CHCOOCOCHRCHCOOCOCHR2 2结构的酸酐相互作用，能得到不饱和结构的酸酐相互作用，能得到不饱和酸吗？为什么？酸吗？为什么？答：不能。因为具有(R2CHCO)2O 结构的酸酐分子只

10、有一个-H 原子。4 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？、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 -甲基肉桂酸(即：-甲基-苯基丙烯酸)。5 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？、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 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、在肉桂酸制备实验中，为

11、什么要缓慢加入固体碳酸钠来调解 pHpH 值？值？答：对于酸碱中和反应，假设加入碳酸钠的速度过快， 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 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？、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176180的馏分供使用；假设不先除去，则混在肉桂酸产品中，由于结构相似，不易除去。8 8、制备肉桂酸时为何采用水蒸汽蒸馏？、制备肉桂酸时为何采用水蒸汽蒸馏？

12、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 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中和水溶液？、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。1010、用水蒸气蒸馏的物质应具备什么条件？、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。1111、什么情况下需要采用水蒸汽蒸馏？、什么

13、情况下需要采用水蒸汽蒸馏？答：以下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。1212、怎样正确进行水蒸汽蒸馏操作？、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

14、，假设有，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。1313、 肉桂酸制备时，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，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， 请问请问蒸馏这两种原料时的蒸馏装置有什么不同？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，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，

15、防止空气中的水蒸气进入系统。见以下图：1414、肉桂酸实验在制备阶段有哪些仪器需要干燥？为什么？、肉桂酸实验在制备阶段有哪些仪器需要干燥？为什么？答： 但凡能与试剂相接触的仪器都需要洁净、 干燥的。 如： 三口瓶、 空气冷凝管、 温度计、玻璃塞又叫空心塞 、量筒。因为这些仪器假设不干燥，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：量取苯甲醛的量筒假设没有彻底干燥，会不会对该反应产生影响？】1515、肉桂酸的制备方法有哪些？、肉桂酸的制备方法有哪些？答： 1 1铂金铂金PerkinPerkin合成法合成法: :2 2苯乙烯四氯化碳法苯乙烯四氯化碳法:

16、 :3 3苯甲醛丙酮法苯甲醛丙酮法: :4 4苯甲醛醋酸法苯甲醛醋酸法: :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、SiO2Al2O3或者硅胶等上制的。5 5苄叉二氯无水醋酸钠法苄叉二氯无水醋酸钠法: :6 6克脑文格尔克脑文格尔KnoevenagelKnoevenagel缩合反应制备法缩合反应制备法: :九、资料九、资料肉桂酸有顺、反两种异构体。肉桂酸有顺、反两种异构体。注：顺肉桂酸常见有三种形式，III 最稳定，称为“别肉桂酸”，I 和 II 称为“异肉桂酸”，还有一种最不稳定形式，熔点32，它能很快转化为I。I 可经紫外、日光照射转化为IV 以及二聚物。 IV 有最稳定的和天然存在的两种形式， 其饱和甲醇溶液用紫外光照射可转化为顺式。