肉桂酸的实验室制备

一、实验目的

（一）学习肉桂酸的制备原理和方法。

（二）学习水蒸气蒸馏的原理及其应用，掌握水蒸气蒸馏的装置及操作方法。

二、 实验原理

芳香醛和酸酐在碱性催化剂的作用下，可以发生类似羟醛缩合的反应，生成α，β-不饱和芳香醛，这个反应称为柏金反应。催化剂通常是相应酸酐对应的羧酸的钾或钠盐，也可以用无水碳酸钾或叔胺。

CHOCH=CHCOOH(CH3CO)2OK2CO3CH3COOH

三、 主要试剂及物理性质

主要试剂及其物理性质 溶解度：克/100ml溶剂 名称 分子量 性状 比重 熔点℃ -26 -73 沸点℃ 水 苯甲醛 106.12 乙酸酐 102.08 肉桂酸 148.16 无色液体 1.044 无色液体 1.082 178-179 138-140 300 0.3 12 0.04 醇 ∞ 溶 24 醚 ∞ 不溶 溶 无色晶体 1.248 133-134 苯甲醛（新蒸馏过）、乙酸酐、无水碳酸钾、10%氢氧化钠水溶液、盐酸、活性炭

四、 试剂用量规格

药品名称 苯甲醛 乙酸酐 无水碳酸钾 10%氢氧化钠水溶液 浓盐酸 药品用量 5mL 14mL 7.00g 40mL 20mL

五、 仪器装置

三口烧瓶、直形冷凝管、球形冷凝管、圆底烧瓶、75度弯管、接受器、锥形瓶、

量筒、烧杯、布氏漏斗、吸滤瓶、表明皿、玻璃棒、电子天平、电热炉

图1 制备肉桂酸的反应装置图 图2 水蒸气蒸馏装置

空气冷凝管温度计三口瓶图1.反应装置

六、 实验步骤及现象

（一）在250mL圆底烧瓶中，加入5mL新蒸馏过的苯甲醛、14mL乙酸酐和7.02g无水碳酸钾。在170~180℃的油浴中，将此混合物回流45min。由于逸出二氧化碳，最初有泡沫出现。 （二）冷却反应混合物，加入40mL，浸泡几分钟。用玻璃棒轻轻压碎瓶中的固体，并用水蒸气蒸馏，从混合物中蒸除未反应的苯甲醛（可能会有焦油状混合物）。将反应装置连接好，打开T形管上的螺旋夹，把水蒸气发生器里的水加热到沸腾，当有水蒸气从T形管的支管冲出时，再旋紧螺旋夹，让水蒸气通入烧瓶中，这时可以看到烧瓶中的混合物翻腾不息，不久在冷凝管中就会出现有机物质和水的混合物。调节加热温度，使瓶内的混合物不致飞溅得太厉害，并控制馏出液的速度约为每秒种2～3滴。为了使水蒸气不致于在烧瓶内过多地冷凝，在进行水蒸气蒸馏时通常也可用小火将蒸馏烧瓶加热。当馏出液澄清透明，不再含有油滴时，一般即可停止蒸馏，这时应首先打开螺旋夹，然后移去热源，以免发生倒吸现象。 （三）再将烧瓶冷却，加入40mL10%氢氧化钠水溶液，使所有的肉桂酸形成钠盐而溶解。加90mL水，将混合物加热，活性炭脱色，趁热过滤，将滤液冷却至室温以下。配制20mL浓盐酸和20mL水的混合物，在搅拌下，将此混合液加到肉桂酸盐溶液中至呈酸性。用冷水冷却，待结晶完全，过滤，干燥并称量。

七、 实验讨论

（一）本次实验出现误差较大，实际得到的肉桂酸产量比理论值高很多，出现这种误差的原因可能有以下几点：

1.实验过程中操作不够规范，实验装置比较简陋，导致实验中生成杂质，使最终得到的产物质量增加。

2.最后抽滤时抽得不充分，产物中还残留许多水分。 3.烘干时间较短，水分没有全部烘干，导致产物质量偏高。

八、实验注意事项

（一）苯甲醛放久了，由于自动氧化生成较多量的苯甲酸，影响反应进行，且苯甲酸混在产品中不易除净，影响产品质量，故应用新蒸苯甲醛。

（二）加热的温度最好用油浴，控温在160—180C，若用电炉加热，必须使烧瓶底离开电炉4~5cm，电炉开小些，慢慢加热到回流状态，等于用空气浴进行加热。如果紧挨着电炉，会因温度太高，反应太激烈，结果形成大量树脂状物质，甚至使肉桂酸一无所有，这点是实验的关键。

（三）反应刚开始，会因二氧化碳的放出而有大量泡沫产生，这时候加热温度尽量低些，等到二氧化碳大部分出去后，再小心加热到回流态，这时溶液呈浅棕黄色。反应结束的标志是反应时间已到规定时间，有小量固体出现。反应结束后，再加热水，可能会出现整块固体，很不好压碎，干脆不要去压碎它（当然能搞碎是最好的），以免触碎反应瓶。等水汽蒸馏时，温度一高，它会溶解的。

（四）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气冷凝管送出影响产率。

（五）本实验中，反应物苯甲醛和乙酐的反应活性都较小，反应速度慢，必须提高反应温度来加快反应速度。但反应温度又不宜太高，一方面由于乙酐和苯甲醛的沸点分别为140℃和178℃，温度太高会导致反应物的挥发，另外，温度太高，易引起脱羧、聚合等副反应，故反应温度一般控制在150-170℃左右。

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九、有关说明及相关注释

（一）无水醋酸钾可用无水醋酸钠或无水碳酸钾代替。

（二）无水醋酸钾的粉未可吸收空气中水分，故每次称完药品后，应立刻盖上盛放醋 酸钾的试剂瓶盖，并放回原干燥器中，以防吸水。

（三）若用未蒸馏过的苯甲醛试剂代替新蒸馏过的苯甲醛进行实验，产物中可能会含有苯甲酸等杂质，而后者不易从最后的产物中分离出去。另外，反应体系的颜色也较深一些。

（四）操作中，应先通冷凝水，再进行加热。

（五）反应过程中体系的颜色会逐渐加深，有时会有棕红色树脂状物质出现。 （六）加入热的蒸馏水后，体系分为两相，下层水相；上层油相，呈棕红色。加Na2CO3

目的是中和反应中产生的副产品乙酸，使肉桂酸以盐的形式溶于水。

（七）水蒸气蒸馏的目的：除去未反应的苯甲醛。油层消失后，体系呈匀相为浅棕黄色。有时体系中会悬浮有少许水溶于水的棕红色固体颗粒。

（八）加活炭的目的：脱色。