肉桂酸的合成

肉桂酸的合成 广东药学院 摘要: 采用醋酸铵为催化剂，在无溶剂微波辐射下以苯甲醛和丙二酸为原料发生Knoevenagel缩合反 应，合成肉桂酸，测定了产物的熔点;同时对微波加速反应的机理进行了探讨。该方法不但化学选择 性好、反应时间短(3-6min)、产率高，而且产物易处理，对环境污染小。 关键词: 肉桂酸、Perkin合成、Knoevenagel缩合、微波辐射 肉桂酸，又名β-苯丙烯酸、3-苯基-2-丙烯酸，是一种重要的有机化工中间体，广泛用作医药、香料、塑料、感光材料、缓蚀剂、聚氯乙烯热稳定剂、多胺苯甲酸酯的交联剂、己内酰胺。 肉桂酸的作用 肉桂酸及其系列产品是十分重要的精细化工产品，已被广泛应用于药物，香料和感光树脂领域，研究这些个化合物的合成具有十分重要的意义。 在香料行业，肉桂酸是试羧酸类香料，有良好的保香作用。 在日化行业。肉桂酸用于设置香皂和日用化妆品用的香料。 在农药行业，肉桂酸可用于植物生长增进剂、长效杀菌剂果蔬保鲜防腐剂和除草剂的制备。 在医药工业中，可用于合成治疗冠心病的重要药物，还可用作脊锥骨骼松弛剂和镇痉剂，主要用于脑血栓，脑动脉硬化，冠状动脉硬化等病症。对于肺腺癌细胞增殖有明显抑制作用。肉桂酸是A,5491人肺腺癌细胞有效的抑制剂，在抗癌方面具有极大的应用价值。 由于肉桂酸份子中存在烯类双键，因而可形成多种聚合物，且所形成的聚合物有耐热、耐冲击、耐化学性、防水性、高分解温度、导电性、透明性、光敏性、抗光蚀等优点，是优良的涂层材料。 肉桂酸可作为镀锌板的缓释剂，聚氯乙烯的热稳定剂，多氨基甲酸脂的交联剂，乙内酰和聚己内酰胺的阻燃剂，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。 肉桂酸还可应用于美容方面，酪氨基酸酶是黑色素合成关键酶，它启动了由酪氨酸转化为黑色素生物聚合体的级链反应，肉桂酸有抑制形成黑色酪氨酸酶的作用，对紫外线有一定的隔绝作用，能使褐斑变浅，甚至消失，是高级防晒霜中必不可少的成分之一。肉桂酸显著的抗氧化功效对于减慢皱纹的出现有很好的疗效。 肉桂酸的合成方法 肉桂酸的合成方法有Perkin，苄叉二氯%无水冰醋酸法，甲醛%丙酮法，这些方法工艺上尚有许多缺点。如长、反应温度高、能耗高、收率低、副产物多、分离困难和对环境污染严重等;而肉桂醛氧化法，要以浓度达到90%—100%的过氧化氢和NaClO2等无机氧化剂进行氧化，如此高浓度的过氧化氢是危险品，还需要大量的有机溶剂如丙腈、苯等，也不利于工业化生产。而最绿色的合成方法就是利用无溶剂微波辐射醋酸铵催化合成肉桂酸法。无溶剂微波辐射条件下的反应操作简便，减少了溶剂对环境的污染[1]。反应方程如下: 1 NHOAc4HCHOCH(COOH)，22+HO+COC=C22微波辐射COOHH 1 实验部分 1.1 主要仪器和试剂 实验仪器:微波化学实验仪，熔点测定仪，电子秤，锥形瓶，抽虑装置，玻璃棒 实验药品:苯甲醛，丙二酸，醋酸铵 实验装置图 1.2 1.3 实验操作 在50mL锥形瓶中2.8g(0.026mol)苯甲醛、一定比例的丙二酸和醋酸铵，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气体放出。稍冷，取出锥瓶，加入2 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?。[2] 2 实验结果与讨论 2.1 实验结果 由肉桂酸的制备反应方程式，得 NHOAc4HCHOCH(COOH)，22+HO+COC=C22微波辐射COOHH 106 148 2.8 m(理论) 计算得到理论值为: m(理论)=3.91g 2 表 微波辐射功率、辐射时间、醋酸铵与实验产率 组别 n(苯甲醛):n(苯甲醛):m(醋酸铵)功率 辐射时间产量 产率 n(丙二酸) n(醋酸铵) /g /W /min /g /% 1 1:1 1:1 2.0 800 3 1.0 25.6% 2 1:1 1:0.9 1.8 700 4 2.8 71.6% 3 1:1 1:0.8 1.6 600 5 2.0 51.2% 4 1:1 1:0.7 1.4 500 6 2.2 56.3% 实验结果表明微波辐射功率、辐射时间和醋酸铵都对肉桂酸的产率产生影响，且当微波辐射功率在500-600W、辐射时间在5-6min时，产率较高。从本实验来看，醋酸铵对最终产率影响不大，辐射时间和功率是主要影响因素。 2.2提纯肉桂酸 用水蒸气蒸馏除去未反应的原料，酸化抽滤得到粗产品，用有机溶剂进行重结晶。 具体操作:待反应物冷却后，往瓶内加入20mL热水，以溶解瓶内固体，同时改装成水蒸气蒸馏装置，开始水蒸气蒸馏，至无白色液体蒸出为止，将蒸馏瓶冷却至室温，加入10%NaOH(约10mL)以保证所有的肉桂酸成钠盐而溶解。待白色晶体溶解后，滤去不溶物，滤液中加入0.2g活性炭，煮沸5分钟左右，脱色后抽滤，滤出活性炭，冷却至室温，倒入250mL烧杯中，搅拌下加入浓HCl，酸化至刚果红试纸变蓝色。冷却抽滤得到白色晶体，粗产品置于250mL烧杯中，用水-乙醇重结晶，先加60mL水，等大部分固体溶解后，稍冷，加入10mL无水乙醇，加热至全部固体溶解后，冷却，白色晶体析出，抽滤，产品空气中晾干后，称重。 2.3检测肉桂酸的纯度 测定产物的熔点。将样品研成细末，放入干燥的一端封口的毛细管中，取一高约80cm的干燥的玻璃管，直立于台面上，将装有样品的毛细管头落10次直至毛细管内样品紧缩为2~3mm高。放入熔点测定仪进行观察，记录熔程，然后利用熔程初步判断其含量。 3 结论 由于本次实验做了4组实验。由于本实验次数不多，各组人员操作上的差异和错误的存在使误差较大，但也从表格中得出初步结论，微波辐射功率在500-600W、辐射时间在5-6min时，产率较高。催化剂醋酸铵的量仍需进一步实验。 无溶剂微波促进Knoevenagel[1]缩合反应合成肉桂酸法以绿色化学的宗旨，并且在制备过程中降低了反应温度，简化了合成工艺，并且很好地提高了收率以及产物纯度, 发展 前景相当可观。 参考文献: [1] 王官武，王宝亮. 微波辐射和加热条件下的无催化剂无溶剂Knoevenagel缩合反应[J]. 有机化学，2004，24(1):85~87 [2] 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. 3