香豆素-3-羧酸制备.doc

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有机合成综合实验报告

实验名称 ：香豆素—3—羧酸的合成
学号、姓名 ： B12060101马亚威 B12060109薄一凡
实验日期 2014.11.24
一、实验目的
(1) 掌握Perkin反应原理和芳香族羟基内酯的制备方法。Perkin反应，是指由不含有α-H的芳香醛（如苯甲醛）在强碱弱酸盐（如碳酸钾、醋酸钾等）的催化下，与含有α-H的酸酐（如乙酸酐、丙酸酐等）所发生的缩合反应，并生成α,β-不饱和羧酸盐，经酸性水解即可得到α,β-不饱和羧酸。
(2)熟练掌握重结晶的操作技术。
二、实验原理
让水杨醛与丙二酸酯在六氢吡啶的催化下缩合成香豆素一3一甲酸乙酯，后者加碱水解，此时酯基和内酯均被水解，然后经酸化再次闭环形成内酯，即为香豆素一3一羧酸.
三、试剂与仪器装置
试剂：水杨醛，丙二酸乙二乙酯，无水乙醇，六氢吡啶，冰醋酸，95％乙醇，氢氧化钠，浓盐酸，无水氯化钙。
仪器装置：布氏漏斗（φ8）、抽滤瓶、电动搅拌器、油浴锅、电热干燥箱、圆底烧瓶（50ml）、球形冷凝管、干燥管、烧杯（500ml）、量筒（10ml）、锥形瓶（50ml)、电子天平
四、投料表
名称
分子式
分子量
投料
物质的量
当量比
水杨醛
C7H6O2
122.12
1.7ml
16.29mmol
1
丙二酸乙
二乙酯
C7H12O4
160.17
2.8ml
18.38mmol
1.13
香豆素-3-甲酸
C10H6O4
190.15
2.6g
13.67mmol
0.84
无水乙醇
C2H5OH
46.07
10ml

六氢吡啶
C5H11N
85.15
0.2ml
2.02mmol
0.12
冰醋酸
CH3COOH
60.05
一滴

氢氧化钠
NaOH
40.01
1.95g
48.73mmol
2.99
五、操作步骤
1、香豆素-3-羧酸酯
（1）在50mL圆底烧瓶中依次加入1.7mL水杨醛、2.8mL丙二酸二乙酯、10mL无水乙醇和0.2mL六氢吡啶及一滴冰醋酸。装上配有无水氯化钙干燥管的球形冷凝管。
（2）在无水条件下，油浴中加热回流2h，待反应物稍冷后拿掉干燥管。
（3）从冷凝管顶端加入约12mL冷水，待结晶析出后，抽滤，并用2—3mL被冰水冷却过的50%乙醇洗两次，可得粗品香豆素-3-缩酸酯。用25%的乙醇溶液重结晶，得纯的产品。
2、香豆素-3-羧酸
（1）在50mL圆底烧瓶中加入2.6g香豆素-3-羧酸乙酯、1.95g氢氧化钠、13mL乙醇和6.5mL水，加热回流约15min。
（2）冷却后，反应液倒入盛32.5mL水6.5mL浓盐酸的圆底烧瓶中，边倒边摇动，有白色晶体析出。
（3）冰浴冷却使结晶完全，抽滤，用少量冰水洗涤，干燥后称重，再用水重结晶，熔点190℃（分解）。
六、装置图如图

七、操作重点及注意事项
（1）水杨醛或者丙二酸酯过量，都可使平衡向右移动，提高香豆素-3-甲酸乙酯的产率。可使水杨醛过量，因为其极性大，后处理容易。
（2）用滴加的方式将溶于乙醇的丙二酸二乙酯加入圆底烧瓶，无水乙醇介质使原料互溶性更好，每次加入数滴，使其完全包裹在水杨醛与六氢吡啶的溶液内，充分接触，反应更充分。
（3）随着催化剂六氢吡啶的用量的增加，产率提高，主要是碱性增强，碳负离子数目增多，产率增大，但用量过多时，其会与生成的香豆素-3-甲酸乙酯进一步生成酰胺，产率降低，所以其最好与丙二酸酯的物质的量比为1:1。
（4）反应温度以能让乙醇匀速缓和回流为好，大概在80℃左右，温度过高回流过快，甚至有负反应发生。
（5）产率随反应时间增多而提高，超过2h产率降低，所以反应时间最好控制在2h左右。
（6）用冰过的50%乙醇洗涤可以减少酯在乙醇中的溶解。
附：
一、Perkin反应：Perkin反应,又称普尔金反应， 由William Henry Perkin 发展的由不含有α-H的芳香醛（如苯甲醛）在强碱弱酸盐（如碳酸钾、醋酸钾等）的催化下，与含有α-H的酸酐（如乙酸酐、丙酸酐等）所发生的缩合反应，并生成α,β-不饱和羧酸盐，后者经酸性水解即可得到α,β-不饱和羧酸
反应机理图：

二、 某些物质物理化学特性：
1、香豆素：
中文名：香豆素 英文名：Coumarin
别称：氧杂茶邻酮;香豆内脂;邻氧萘酮;2H-1-苯并吡喃-2-酮
化学式：C9H6O3 分子量：162.14 熔点：69℃ 沸点：297~299℃
水溶性：不溶于水，较易溶于热水
香豆素具有甜味且有香茅草的香气，是重要的香料，常用作定香剂，可用于配制香水、花露水香精等，也可用于一些橡胶制品和塑料制品，其衍生物还可用作农药、医药等
2、水杨醛：
中文名：水杨醛 英文名：salicylaldehyde
别名：邻羟基苯甲醛
分子式：C7H6O2 相对分子质量：122.12
无色澄清油状液体，有焦灼味及杏仁气味。微溶于水，溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。水杨醛是一种香料，也是用途极广的有机合成中间体。由苯酚和氯仿在氢氧化钠溶液中反应得到
3、丙二酸二乙酯
中文名：丙二酸二乙酯 英文名：diethyl malonate
别称：胡萝卜酸乙酯 、丙二酸乙酯、胡萝卜酸二乙酯
化学式：C7H12O4 分子量：160.17
熔点：-50℃（223K） 沸点：199.3℃（472.3K）
水溶性：难溶于水
丙二酸的两个羧基中的羟基全被乙氧基取代而生成的化合物，分子式CH2(COOC2H5)2。 丙二酸二乙酯为无色芳香液体；熔点-50℃，沸点199.3℃；相对密度为1.0551(20/4℃)；不溶于水，易溶于醇、醚和其他有机溶剂中。
参考文献：
1、 香豆素合成中Perkin反应的催化剂研究 （宋小平、刘芳）
《海南师范学院学报(自然科学版)》 1999年02期
2、香豆素-3-甲酸乙酯的合成 （陈新） 《化工时刊》 2005年04期
3、Perkin反应合成肉桂酸 （张海军、陈建村、施磊）
《香料香精化妆品》 2006年05期

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