实验八 肉桂酸的制备.pdf

1、实验 八 肉桂 酸 的制 备一、 实验 目的 1学 习肉 桂酸 的制 备原 理和 方法 。2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、 基本 原理 1、 Perkin反应 制备 肉桂 酸芳香 醛 与 具 有 -H原子 的 脂 肪 酸 酐 在 相 应 的 无 水 脂 肪 酸 钾 盐 或 钠 盐 的 催 化 下 共 热 发 生 缩 合 反应， 生成 芳基 取代 的 ， -不饱 和酸 ，此 反应 称为 Perkin反应 。反 应式 如下 ：CHO+CH3OOCH3OKAc150170 CH=CHOH+ CH3OHPerkin反应 的催 化剂 通常

2、 是相 应酸 酐的 羧酸 钾或 钠盐 ， 有 时 也可 用碳 酸钾 或叔 胺代 替。 反 应 时 ，可能 是酸 酐受 醋酸 钾（ 钠） 的作 用， 生成 一个 酸酐 的负 离子 ，负 离子 和醛 发生 亲核 加成 ，生 成中 间 物 羟 基酸 酐， 然后 再发 生失 水和 水解 作用 而得 到不 饱和 酸。 反应 机理 如下 ：(CH3O)2 + CH3OK COCH2 COCH3K + CH3OHCOCH2 COCH3COH+ CO -HCH2COOCCH3OCH3OHCOHHCH2COOCCH3O- H2OHCCHCOOCCH3OHCCHCOH+ CH3OH2、水 蒸气 蒸馏 的基 本原

3、理及 实验 操作（ 1） 水蒸 气蒸 馏的 基本 原理当有机物与水一起共热时，根据道尔顿 (Dalton)分压定律，整个系统的蒸气压应为各组分蒸气压之 和， 即： P=+PAOH2其中 P代表总的蒸气压， 为水的蒸气压， PA为与水不相溶物或难溶物质的蒸气压。当总OHP2蒸气压 P与大 气压 相等 时， 则液 体沸 腾。 这时 的温 度即 为它 们的 沸点 。这 时的 沸点 必定 较任 一组 分的沸 点低 。 因 此 在常 压下 用水 蒸气 蒸馏 ， 就 能 在低于 100 的情 况下 将高 沸点 组分 与水 一起 蒸出 来 。例如 水与 苯甲 醛混 合物 的沸 点为 97.9 。此 时：P

4、760mm Hg =703.5mm Hg P苯甲 醛 65.5mm HgOHP2水蒸气蒸馏法的优点在于使所需要的有机物可在较低的温度下从混合物中蒸馏出来，可以避免在常 压下 蒸馏 时所 造成 的损 失， 提高 分离 提纯 的效 率。 同时 在操 作和 装置 方面 也较 减压 蒸馏 简便 一些， 所以 水蒸 气蒸 馏可 以应 用于 分离 和提 纯有 机物 。 水蒸 气蒸 馏常 在下 列情 况下 使用 ：（ a）混 合物 中含 有大 量的 固体 ，通 常的 蒸馏 、过 滤、 萃取 等分 离方 法都 不适 用。（ b）混 合物 中含 有焦 油状 物质 ，采 用通 常的 蒸馏 、萃 取等 方法 非常

5、困难 。（ c）在 常压 下蒸 馏高 沸点 有机 物质 会发 生分 解。被提 纯物 质必 须具 备以 下几 个条 件：（ a）不 溶或 难溶 于水 。（ b）在 沸腾 下与 水不 发生 化学 反应 。（ c）在 100 左右 必须 具有 一定 的蒸 气压 （一 般不 小于 10mm Hg）。（ 2）水 蒸气 蒸馏 的实 验操 作水蒸 气蒸 馏装 置如图 2所示 。 用 500m L圆底 烧瓶 作水 蒸气 发生 器， 内 盛 水约 占其 容量的 1/22/3， 以 长玻 璃管 作为 安全 管， 管 的 下端 接近 瓶底 ， 根 据管 中水 柱的 高低 ， 可 以估 计水 蒸气 压力 的 大小。

6、水蒸 气导 管末 端应 接近 蒸馏 烧瓶 底部 ，以 使水 蒸气 和被 蒸馏 物质 充分 接触 并起 搅拌 作用 。发 生 器的水 蒸气 导出 管与 一个 T形管相 连， T形管的 支管 套一 个短 橡皮 管， 橡皮 管上 用螺 旋夹 夹住 ， T形管的另一端与蒸馏部分的导管相连， T形管用来除去水蒸气中冷凝下来的水分。在操作中，如果发生 不正 常现 象， 应立 刻打 开螺 旋夹 ，使 之与 大气 相通 。 将反 应装 置按图 2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

7、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。 在操 作时 ，要 随时 注意 安全 管中 的水 柱 是否 发生 不正 常的 上升 现象 ，以 及蒸 馏烧 瓶中 的液 体是 否发 生倒 吸现 象， 一旦 发生 这种 现象 ， 应立刻打 开螺 旋夹 ，移

8、去热 源， 找出 发生 故障 的原 因。 必须 把故 障排 除后 ，方 可继 续蒸 馏。 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、 主要 试剂 与仪 器1 试 剂 苯甲 醛 6m L(0.06mol)， 乙 酸 酐 1m L(0.12mol)， 无 水 醋酸 钾 6g(0.06mol)， 饱和碳 酸钠 溶液 ，浓 盐酸 ，活 性炭 。 2 仪 器 250m L三口 烧瓶 ， 空 气冷 凝管 ， 250mL圆底 烧瓶 ， 75度弯 管 ,直形 冷凝 管， 支 管 接引管 ，

9、锥 形瓶 ，量 筒， 烧杯 ，布 氏漏 斗， 吸滤 瓶， 表面 皿， 红外 灯。四 、 主要 试剂 与产 品的 物理 常数五 、实 验装 置制备 肉桂 酸的 实验 装置 如图 1、图 2所示 。图 1制备肉桂酸的反应装置图 图 2水蒸气蒸馏装置图六 、实 验步 骤1在 250m L三口 烧瓶 中依 次加 入无 水醋 酸钾 6g，苯 甲醛 6m L， 乙酸酐 1m L，沸石 2粒。2安 装反 应装 置如图 1，三 口烧 瓶一 口堵 塞， 一口 插入 温度 计进 液相 ，一 口装 空气 冷凝 管。3用电夹套加热，控制温度在 150 170 回流 1h。要注意 控制加热速度，防止物料从空气冷凝管 顶

10、端 逸出 ，必 要时 可再 接一 个冷 凝管 。 4将 反应 液 冷却 至约 100 左右 ，加入 40m L热水 ，此 时有 固体 析出 。5向三口烧瓶内加入饱和 碳酸钠 溶液，并摇动三口烧瓶，用 pH试纸检验，直到 pH值为 8左右 ， 约需 饱和 碳酸 钠溶液 30 40m L。6 如图 2搭好 水蒸 气蒸 馏装 置， 蒸 出 未反 应的 苯甲 醛， 蒸 到 馏出 液澄 清无 油珠 时停 止蒸 馏 （ 可用盛 水的 烧杯 去接 引管 下接 几滴 馏出 液， 检验 有无 油珠 ）， 约需 20min。7将 剩 余液 转入 400m L烧 杯 中 ， 补加 少量 水至 液体 总量为 200

11、250m L，再加 1 2匙活 性 炭 。8煮 沸脱色 5min。9趁 热减 压过 滤， 滤液 转入 干净 的烧 杯， 冷却 到室 温。10 搅拌 下慢 慢加 入浓 盐酸 ，到 pH试纸 变红 ，大 约需要 20 40m L。1、冷 却到 室温 后， 减压 过滤 ，滤 饼用 5 10m L冷水 洗涤 ，抽 干。名称 分子 量 性状 折光 率 比重 熔点 沸点 溶解 度： 克 /100ml溶剂水 醇 醚苯甲 醛 106.12无色 液体 1.54501.044-26178-1790.3 乙酸 酐 102.08无色 液体 1.39001.082-73138-14012溶 不溶肉桂 酸 148.16无

12、色 结晶 1.248133-1343000.0424溶12、 滤饼 转入 表面 皿， 红外 灯下 干燥 。产 品称 量， 回收 ，计 算产 率。七 、注 意事 项1久置的苯甲醛含苯甲酸，故需蒸馏提纯。苯甲酸含量较多时可用下法除去：先用 10%碳酸钠溶 液洗 至无 CO2 放出 ，然 后用 水洗 涤， 再用 无水 硫酸 镁干 燥， 干燥 时加入 1%对 苯 二 酚 以 防 氧 化 ，减压蒸馏，收集 79 /25mm Hg或 69 15mm Hg，或 62 /10mm Hg的馏分，沸程 2 ，贮存时可加入 0.5%的对 苯二 酚。2 无 水 醋酸 钾需 新鲜 熔融 。 将 含 水醋 酸钾 放入 蒸

13、发 皿内 ， 加 热 至熔 融， 立 即 倒在 金属 板上 ， 冷后研 碎， 置于 干燥 器中 备用 。3反 应混 合物 在加 热过 程中 ，由于 CO2的逸 出， 最初 反应 时会 出现 泡沫 。4反应混合物在 150 170 下长时间加热，发生部分脱羧而产生不饱和烃类副产物，并进而生成 树脂 状物 ，若 反应 温度 过高 （ 200 ）， 这 种 现 象 更 明 显 。5肉 桂酸 有顺 反异 构体 ，通 常以 反式 存在 ，为 无色 晶体 ，熔点 133 。6如 果产 品不 纯， 可在 水或 3 1稀乙 醇中 进行 重结 晶。八 、思 考题1、具 有何 种结 构的 醛能 进行 Perkin

14、反应 ？2、本 实验 中在 水蒸 气蒸 馏前 为什 么用 饱和 碳酸 钠 溶液 中和 反应 物 ?3、为 什么 不能 用氢 氧化 钠代 替 碳酸 钠 溶液 来中 和反 应物 ?4、水 蒸气 蒸馏 通常 在哪 三种 情况 下使 用？ 被提 纯物 质必 须具 备哪 些条 件？5、肉 桂酸 能溶 于热 水， 难溶 于冷 水， 试问 如何 提纯 之？ 定出 操作 步骤 ，并 说明 每一 步的 作用 。 6、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：CHO+ KAc CH=COH+ CH3OH(CH32CO)2 37、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 。