香豆素-3-羧酸的制备

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1、香豆素-3-羧酸的制备柜号：Y1 姓名：师 玉（B12060102）1、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a-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a-H的酸酐（如乙酸酐、丙酸酐等）所发生的缩合反应，并 生成a, B-不饱和羧酸盐，经酸性水解即可得到a, B-不饱和羧酸。（2）、实验中掌握用薄层层析法监测反应的进程，熟练掌握重结晶的操作技 术。2、实验仪器设备和实验药品实验仪器：分液漏斗（500ml）、恒压滴液漏斗、布氏漏斗（8）、电动搅拌 器、旋转蒸发仪、水浴锅、电热干燥箱、三口烧瓶（250

2、ml）、球形冷凝管、干 燥管、玻璃水泵、温度计（0C300C）、烧杯（500ml）、量筒（100ml）、滴 液漏斗（60ml）、电子天平。实验药品：水杨醛 2.0g （1.7mL, 0.016mol）,丙二酸乙二酯 3.0g （2.8mL, 0.019mol）,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。3、主要性质和用途香豆素：又名香豆精，1，2苯并吡喃酮，结构上为顺式邻羟基肉桂酸（苦 马酸）的内酯，白色斜方晶体或结晶粉末，存在于许多天然植物中。它最早是1820 年从香豆的种子中发现的，也含于薰衣草、桂皮的精油中。香豆素具有甜味且有 香茅草的香气，是重要的香料，常

3、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、杀鼠剂、医药等。 1868年，Perkin用邻羟基苯甲醛（水杨醛）与醋酸酐、醋酸钾一起加热制得，称 为Perkin合成法。六氢吡啶：分子式为C5H11N，分子量为85.15。无色澄清液体，具有恶臭味。 熔点（C）为-7,沸点（C）为106。相对密度（水=1）为0.86。溶于水、乙醇、乙醚。用作溶剂、有机合成中间体、环氧树脂交联剂、缩合 催化剂等。哌啶同时是非常重要的多肽合成脱保护溶剂，用于去掉树脂上的保护基团。对眼睛和皮肤有强烈刺激性，易燃。冰醋酸：分子量：60.05。乙酸是无色液体，有强烈刺激性

4、气味。熔点166C, 沸点1179C,相对密度10492（20/4C）密度比水大，折光率1.3716。纯乙酸在 16.6C以下时能结成冰状的固体，所以常称为冰醋酸。易溶于水、乙醇、乙醚和 四氯化碳。浓盐酸：分子量36.47,密度1.179g/ml浓盐酸在空气中极易挥发，且对皮肤 和衣物有强烈的腐蚀性。物质的量浓度12mol/L。水杨醛：分子式:C7H6O2CAS号:90-02-8英文名称为Salicylaldehyde，别名为邻羟基苯甲醛，熔点（C）： -7C.沸点（C）： 197C. 相对密度（水=1）： 1.17.相对蒸气密度（空气=1）： 4.2饱和蒸气压（kPa）： 0.13 （33C

5、 ）燃烧热（kJ/mol）： -3328.9临界压力（MPa）： 4.99辛醇/水分配系 数：1.71.81闪点（C）： 77.8 （CC ）弓|燃温度（C）： 249外观与性状是无色 澄清油状液体，有焦灼味及杏仁气味，储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热 源。保持容器密封。应与氧化剂、酸类、碱类、食用化学品分开存放，切忌混储， 用作分析试剂、香料、汽油添加剂及用于有机合成。丙二酸二乙酯：英文名称:Ethyl malonate中文别名:丙二酸二乙脂英文别名:Diethyl malonate; AI3-00656，CAS 号:105-53-3;145601-68-9 分子式:C7H12O4 分子

6、量:160.1678性状：无色液体，具有甜的醚气味。相对密度（25C，4C）： 1.0490相对密 度（20C,4C）： 1.0551 熔点（C）：-50 沸点（C，常压）:199 黏度（mPa-s,20oC）:2.15 折射率(20C) : 1.4135 闪点(C) : 100 液相标准热熔(Jmol-1K-1)： 290.3 蒸发热(KJ/mol,b.p.)： 54.8 比热容(KJ/(kgK),10.8C，定压)：1.88 电导率(S/m,25C)： 1.2x10-8溶解度(%,20C，水)：2.7溶解性：与醇、醚混溶，溶 于氯仿、苯等有机溶剂，稍溶于水，20C时水中溶解度为2.08g/

7、100mL。较难溶 于水，能与乙醚和乙醇以任意比例混合。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、 热源。应与氧化剂、强碱、还原剂分开存放，切忌混储。配备相应品种和数量的 消防器材。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。氢氧化钠：氢氧化钠，化学式为NaOH,俗称烧碱、火碱、片碱、苛性钠(香 港亦称“哥士的”)，为一种具有高腐蚀性的强碱，一般为片状或颗粒形态，易溶 于水并形成碱性溶液，可增强水的导电性，另有潮解性，易吸取空气中的水蒸气。 NaOH是化学实验室其中一种必备的化学品，亦为常见的化工品之一。纯品是无 色透明的晶体。密度2.130g/cm3。熔点318.4C。沸点1390C。工业品含有少量

8、 的氯化钠和碳酸钠，是白色不透明的固体。有块状、片状、粒状和棒状等。无水氯化钙：CAS NO.10043-52-4中文别名氯化钙；氯化钙(液体)；无水氯化钙； 氯化钙(无水)；氯化钙(药用)；食用无水氯化钙；工业无水氯化钙英文名称 Calcium chloride用作干燥剂、致冷剂、建筑防冻剂、路面集尘剂、消雾剂、织 物防火剂、食品防腐剂及用于制造钙盐。4、实验原理本实验采用改进的方法进行合成，用水杨酸和丙二酸酯在有机碱的催化下,可在较低的温度合成香豆素的衍生物。这种合成方法称为Knoevenagel合成法,是对Perkin反应的一种改变，即让水杨醛与丙二酸酯在六氢吡啶的催化下缩合 成香豆素-

9、3-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-3-羧酸。5、实验步骤A.香豆素-3-甲酸乙酯在干燥的50mL圆底烧瓶中依次加入1.7mL水杨醛、2.8mL丙二酸乙二酯、 10mL 无水乙醇、 0.2mL 六氢吡啶、一滴冰醋酸和几粒沸石，装上配有无水氯化 钙干燥管的球形冷凝管后，在水浴上加热回流2 h。待反应液稍冷后转移到锥形 瓶中，加入 12mL 水，置于冰水浴中冷却，有结晶析出。待晶体析出完全后， 抽滤，并每次用23mL冰水浴冷却过的50%乙醇洗涤晶体23次，得到的 白色晶体为香豆素-3-甲酸乙酯的粗产物，干燥后产量约2.53.0g,熔点91

10、92C。可用25%的乙醇水溶液重结晶。纯香豆素-3-甲酸乙酯熔点93C。B.香豆素-3-羧酸在 50mL 圆底烧瓶中加入上述自制的 2 g 香豆素-3-甲酸乙酯， 1.5gNaOH， 10mL95%乙醇和5mL水，加入几粒沸石。装上冷凝管，水浴加热使酯溶解，然 后继续加热回流15mi n。停止加热，将反应瓶置于温水浴中，用滴管吸取温热的 反应液滴入盛有 5mL 浓盐酸和 25mL 水的锥形瓶中。边滴边摇动锥形瓶，可观 察到有白色结晶析出。滴完后，用冰水浴冷却锥形瓶使结晶完全。抽滤晶体，用 少量冰水洗涤、压紧、抽干。干燥后得产物约1.5g，熔点188.5C。粗品可用水 重结晶。纯香豆素-3-羧酸

11、熔点为190C（分解）。本实验约需78 h。6、实验注意事项：缩合反应的反应时间比较重要，时间过短，反应不完全，但时间过长，反应 副产物增多，也影响酯的收率，且增加了后处理的难度。反应温度控制在88C附近，乙醇的沸点为78C，超过88C会大大增加无水 乙醇的挥发程度，增加副反应的发生。加入醋酸的目的：仅用六氢吡啶，不足以使反应发生，无法得到目标产物， 当反应体系中加入一滴冰醋酸，反应即可在较低温度下进行，且缩短反应时间至 2h。7、重结晶基本原理：固体有机物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系。 一般是温度升高，溶 解度增大。利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同，可以使被提纯物 质从过饱和溶液中析出，而让杂质全部或大部分仍留在溶液中，或者相反， 从而达到分离、提纯之目的。操作步骤：a选择适宜溶剂，制成热的饱和溶液。b热过滤，除去不溶性杂质（包括脱色）。 c 冷却结晶、抽滤，除去母液。d 洗涤干燥，除去附着母液和溶剂。8、参考文献 【1】刘秀娟，厉连斌，王歌云；香豆素232羧酸及其酯的合成研究【 A】. 化 学试剂, 025823283 （2007） 0120043203【2】定元生，王建刚，罗志臣；KF/AL2O3合成香豆素-3-羧酸的工艺研究 【A】 .TQ651,1,0517-6611 （2010）29-16107-02