肉桂酸合成

肉桂酸合成

1. 肉桂酸的用途

肉桂酸化学名3—苯基—2—丙烯酸，又名桂皮酸、桂酸。英文名：Trans-Cinnamic acid 白色单斜结晶，微有桂皮气味。肉桂酸是有机合成工业的重要中间体之一, 广泛用于香料、医药、农药、塑料和感光树脂等精细化工产品生产中。其酯类可供配制紫丁香型花香香精； 也可用作食品香料, 本身亦是定香剂；在医药工业中, 可用于制造“ 心可定” 、局部麻醉剂、杀菌剂、止血药等的中间体；在农药工业中可作为生长促进剂和长效杀菌剂而用于果蔬的防腐。近年来, 肉桂酸还作为镀锌板的缓蚀剂、聚氯乙烯的热稳定剂及多胺基甲酸醋的交联剂, 还可作为已内酸胺的阻燃剂使用和化学分析试剂。也是测定铀、钒分离的试剂；它还是负片型感光树脂的最主要合成原料。主要合成桂酸酯、聚乙烯醇肉桂酸酯、聚乙烯氧肉桂酸乙酯和侧基为肉桂酸酯的环氧树脂。还有报导它可制备天冬氨酸苯丙氨酸醋! 新型氨基酸甜味剂的前手性化合物, 这种新型的甜味剂一旦代替老的甜味剂, 将会使肉桂酸的需求量更大。[6]

2. 综述肉桂酸的合成方法，各有什么优缺点

1) 苯甲醛一酮缩合法[1]

50年代中期，Futisu 等发表的苯甲醛一酮缩合法，以苯甲醛和丙酮为原料，通过发生羟醛缩合合成肉桂酸：

其特点是工艺流程长、操作复杂、能耗大、转化率和产率均比较低。

2) 苯乙烯–一氧化碳法：该方法的合成路线为：

其特点是原料价廉、产率较高。但反应条件比较苛刻。

3) Perkin 法

Perkin 法是Perkin 在1818年研究提出的, 是一种轻醛缩合反应, 自开发以来, 经不断改进, 此法已逐渐完善, 并于本世纪,50 年代实现了工业化。其工业生产方法是将苯甲醛、醋醉和无水醋酸钠, 按1:1.5:1的 摩尔比加入反应釜中, 在170℃下反应8一10 小时, 然后将碳酸钠溶液在搅拌下加入反应生成物中, 直到反应物呈碱性为止。再将蒸汽通入反应釜中, 在大约 2小时内除去未反应的苯甲醛, 接着趁热将反应混合物用活性炭处理, 搅拌30 分钟, 得澄清的滤液并用盐酸酸化, 同时加入碎冰冷却, 得肉桂酸沉淀, 经水洗、干燥即可, 收率为60%左右。

优缺点：可以提高产率和缩短反应时间, 但由于所用的成本增加, 操作条件

复杂化, Perkin法最大的缺点是原料苯甲醛与醋酸的价格高昂,

能耗大, 收率相对较低。[2]

4) 苯甲醛–丙二酸法：以苯甲醛和丙二酸为原料，通过发生Knoevenagel

缩合反应合成肉桂酸：

其优点是操作简单、产率高（超过85%）、反应缓和、产物分离容易和无污染。其缺点是原料丙二酸价格较贵，导致生产成本较高。

5) 苯乙烯–四氯化碳法：该方法的合成路线为：

该合成新方法反应温和、能耗低、无污染且产率相当高（总收率可达85%左右）。

3. 无溶剂微波促进Knoevenagel 缩合反应原理

在微波辐射下， 醛和活泼亚甲基类化合物发生的缩合反应速度能被极大地提高。丙二酸中亚甲基上的氢比较生动，在哌啶作用下，可以使患上丙二酸形成碳负离子，与取代苯甲醛中碳氧双键进行亲核加成，从质子化哌啶中夺取一个质子生成，在反应条件下，失去一份子水并经脱羧，最后生成具有较低能量的反式肉桂酸级其同系物。[3]

反应方程式：

4. 选择何种方法合成肉桂酸，工艺步骤如何？

通过对其性能的分析，制备过程中产生的污染，产率的高低等优缺点的筛选研究，最后采用Knoevenagel 缩合反应合成肉桂酸，使得在制备过程中降低了反应温度，提高了收率和产物纯度，简化了合成工艺。更好以绿色化学的宗旨发展药物的作用。Knoevenagel 反应是对Perkin 反应的改进，活泼亚甲基化合物的存在，使得弱碱作用下，就能产生足够浓度的碳负离子进行亲核加成。弱碱的使用避免了醛酮的自身缩合，因此除芳香醛外，酮和脂肪醛均能进行反应，扩大了适用范围。[4]

从Knoevenagel 实验研究发现

(1)反应时间短，比Perkin 法缩短3-4个小时；

(2)产品收率高，比Perkin 法高出10%左右；

(3)操作简单，生产安全，有利于增加产率，提高效益，产率。

工艺步骤：

在50mL 锥形瓶中4.3g （40mmol ）苯甲醛、4.2g （40mmol ）丙二酸和3.1g （40mmol ）醋酸铵，摇匀后放进微波炉，装上回流冷凝管。火力键置“高火”，

调节电流控制一定功率（由电表电流可查功率校准曲线，确定微波输出功率），微波辐射数分钟，(本反应640W 时，辐射6min ，产率最高，达84.5%)，反应混合物完全熔融成液体并有CO 2气体放出。稍冷，取出锥瓶，加入约50mL 冷水，

产物即变为固体，将固体产物搅碎，抽滤，用水充分浸润、洗涤两次，抽干后，干燥即得较纯的浅黄色产物肉桂酸。用含水乙醇(水/乙醇=1/3体积比) 重结晶，得白色针状结晶性粉末，熔点为132~133℃。

5. 如何提纯肉桂酸

答：得到的产物后用水蒸气蒸馏除去未参加反应的醛，酸化抽滤后得到粗产品，用有机溶剂进行重结晶。

6. 如何检测肉桂酸的纯度[5]

答：香气的评定 按GB/T 14454.2的规定执行。

色泽的检定 按GB/T 14454.3的规定执行。

溶解度的测定 按GB/T 14457.1的规定执行。

熔点的测定 按GB/T 14457.3的规定执行。

含酸量的测定 按GB/T 14457.4的规定执行。

灼烧残渣的测定 称取0.5样品，按GB/T 9741-1988中4.1的规定测定 参考文献

[1]周科衍，高占先，有机化学实验［M ］，北京：高等教育出版社，1996.179-180

[2]吴赛苏. Perkin 反应合成肉桂酸工艺的改进[Ｊ] . 化学世界，2002，43(11)：599-600

[3] 邵国强. 离子液体中微波促进的Knoevenagel 缩合反应. 合成化学， 2003;11(5): 440-442

[4]金钦汉. 微波化学［M ］. 北京：科学出版社，2001：146.

[5] 张友兰主编．有机精细化学品合成及应用实验，北京：化学出版工业社，2005年，第一版.

[6] 唐培堃主编．精细有机合成化学与工艺学，北京：化学出版工业社，2006年8月，第二版.