肉桂酸

肉桂酸的制备第六组汇报人：周亚肉桂酸简介•【中文名称】肉桂酸；桂皮酸；桂酸；3-苯基丙烯酸;皮酸;β-苯基丙烯酸•【性状】白色至淡黄色粉末。微有桂皮香气。•【溶解性】溶于乙醇、甲醇、石油醚、氯仿，易溶于苯、乙醚、丙酮、冰醋酸、二硫化碳及油类，微溶于水。•【干燥失重】≤1.0%•【灼烧残渣】≤0.2%•【毒性LD50(mg/kg)】大鼠经口2500。•【溶解情况】1克能溶于2L水中（25℃），在热水中溶于6ml乙醇中，可以任意比例溶于苯、丙酮、乙醚、冰乙酸、二硫化碳等溶剂中。主要用途•肉桂酸为中间体合成多种酯类化合物（香料）•合成医药、农药、塑料和感光树脂的原料•测定铀钒及分离钍的试剂•用作植物生长促进剂•果品蔬菜的防腐剂•乙内酰的阻燃剂•长效杀菌剂•……肉桂酸在食品添加剂的应用：1.肉桂酸用微生物酶法合成L-苯丙氨酸，L-苯丙氨酸是重要的食品添加剂-甜味阿斯巴甜（Aspartame）的主要原料。2.肉桂酸作为配香原料，也被用作[1]香料中的定香剂，可用饮料、冷饮、糖果、酒类等食品。3.肉桂酸还是辣椒素合成酶的一个组成部分-肉桂酸水解酶，可以利用转基因培育高产辣椒素含量的辣椒优良品种，必将大大提高辣椒品质，从而有力推动辣椒产业化发展。4.利用肉桂酸的防霉防腐杀菌可应用于粮食、蔬菜、水果中的保鲜、防腐。5.肉桂酸还可用在葡萄酒中，使其色泽光鲜。肉桂酸在日化中的作用：1.酪氨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份之一；2.肉桂酸具有很好的保香作用，通常作为配香原料，也被用作日化香精中的定香剂。肉桂酸在工业中的作用：1.肉桂酸可以作为镀锌的缓蚀剂，聚氯乙烯的热稳定剂，多氨基甲酸脂的交联剂，乙内酰的阻燃剂。2.肉桂酸至今仍是负片型感光树脂最主要的合成原料。工业制肉桂酸•1、Perkin反应合成法•2、以卤代苯和丙烯酸为原料合成法•3、以苯甲醛与乙烯酮合成法•4、以二氯苄和醋酸钾为原料合成法•5、以苯乙烯和四氯化碳为原料合成法•6、以苯甲醛与丙酮为原料合成法•7、以苯甲醛与丙二酸为原料合成法•8、苯甲醛—醋酸合成法•9、苯乙烯—一氧化碳法•10、催化氧化法Perkin反应合成法•以无水乙酸盐作催化剂是最早实现的肉桂酸工业化生产的途径。该工艺路线反应时间较长,产率最高为55%～60%,苯甲醛需用水蒸气蒸馏法回收。•德国专利与罗马尼亚专利报道以无水碳酸钾作为催化剂,可将收率提高到70%,苯甲醛的转化率可提高到80%。•文献报道以氟化钾作为催化剂,反应时间缩短,并可将产率提高到82.4%。•原理：F-可能与乙酸酐形成氢键,使其容易生成乙酸酐碳负离子,从而有利于向苯甲醛的羰基进行亲核加成,降低了反应的活化能,因而明显提高了催化效率。•缺点：该法需消耗大量价格昂贵的氟化钾(苯甲醛:氟化钾=1‰∶1.5),在实现回收氟化钾之前,尚无工业生产价值。以卤代苯和丙烯酸为原料合成法•在(聚4-乙烯基吡啶)钯催化下,芳基碘苯与丙烯酸反应生成取代肉桂酸,其产率可达93%。•在Pd(OAc)2-(O-MePh)3P催化下,以90%DMF水溶液为溶剂,丙烯酸与C6H5X(X=Br、I)在较温和条件下,可以95%～100%的高收率制备肉桂酸。•此制备肉桂酸法虽不具有工业化生产意义,但对制备某些昂贵的肉桂酸衍生物具有极高的理论和实际意义,值得关注。以苯甲醛与乙烯酮合成法•在锌盐催化下,以甲苯为溶剂,在苯甲醛中通入乙烯酮气体,待反应完全之后,蒸去甲苯,在180℃～200℃下加热,可以87%的收率制得肉桂酸。•我们认为：乙烯酮作为高活性结构的物质,与苯甲醛反应得到肉桂酸可能是按照加成重排的历程进行的。以二氯苄和醋酸钾为原料合成法•美国专利报道此法的收率为45%。二氯苄可作为苯甲醛的前体,该制备方法可认为是Perkin反应的进一步改进。如果能降低醋酸钾的消耗,进一步提高肉桂酸的收率,此法具有一定工业化前景。以苯乙烯和四氯化碳为原料合成法•在我们查的文献中，该合成法是报道最多的合成工艺•在催化剂的作用下，CCl4与苯乙烯发生自由基加成反应得到1∶1加成产物：1,3,3,3-四氯丙基苯(Ⅰ)•在酸性条件下发生水解、消去反应生成肉桂酸(Ⅱ)。•在酸性条件下发生醇解,则可以高收率制备肉桂酸甲酯或乙酯(Ⅲ)。•文献报道两步收率分别可达95%～96%和90%。•合成(Ⅱ)所使用的催化剂主要有：CuCl2、CuCl、FeCl3、PPh3和脂肪胺•生成(Ⅲ)所使用的催化剂主要有：FeCl3、ZnCl2、CF3COOH、HCOOHHOAc、H3PO4与H2SO4•该合成工艺实现了以廉价化工产品为原料,高收率制备肉桂酸,且使用的催化剂常见且低廉,是最有工业化前景的合成方法。•若CHCl3代替CCl4,用上述方法可制肉桂醛。•原理：在氧化－还原单电子转移催化剂下,以端烯为起始原料,与四氯化碳、氯仿发生自由基加成反应,所得1∶1加成产物水解,可制得增加一个碳原子的不饱和羧酸和不饱和醛。•这可能成为此类名贵香料和药物的最简单的合成方法,颇有理论和实用价值。以苯甲醛与丙酮为原料合成法•第一步：苯甲醛与丙酮在纯碱或其它碱性缩合剂存在下,在室温进行缩合反应得苄叉丙酮,其产率很高•第二步：苄叉丙酮与次氯酸钠反应生成肉桂酸钠,氯仿，氢氧化钠,然后蒸馏出氯仿•第三步：用无机酸将反应物酸化而得到肉桂酸•由于流程长,操作复杂,能耗大,转化率和产率低等问题，此合成途径被淘汰。以苯甲醛与丙二酸为原料合成法•以苯甲醛与丙二酸为原料，吡啶和六氢吡啶为催化剂，在碱性条件下，在95℃下反应2h，产物收率达到85%以上，且产品纯度高。反应方程式如下：•但是该合成方法催化剂成本较高，合成条件苛刻。苯甲醛—醋酸合成法•该反应是将原料苯甲醛与含量60%的醋酸气化，在碱性催化剂的固体载体催化下进行反应得到肉桂酸，但此方法收率不高，反应成本较高。苯乙烯—一氧化碳法•本法是由日本首先开发的一条以苯乙烯和一氧化碳为原料的新的合成路线。以苯乙烯、甲醇、一氧化碳和氧气为原料，在高温高压和催化剂条件生成中间产物肉桂酸甲酯，然后在酸性条件下酸化为肉桂酸和甲醇，蒸发回收甲醇。反应如下:•该方法反应条件苛刻,工艺操作复杂,所用的钯催化剂价格昂贵,损失较大,尚且未见工业化报导。•※我们查了大量文献合成肉桂酸的方法还有聚乙二醇相转移催化法，冠醚催化合成法，等等。此外，还可以用微波辐射合成肉桂酸催化氧化法•⒈肉桂醛的氧化•在一定量催化剂：Co(Ac)3、Cu(Ac)2、Ni(Ac)2或Ag/C,50%NaOH溶液,表面活性剂和有机硅消泡剂下,强烈搅拌并导入空气和氧气,同时缓慢滴加肉桂醛,由于反应放热,需控制好反应温度,肉桂醛滴加完毕,再搅拌30min,趁热抽滤反应液,并回收Ag/C催化剂（用于再生）,滤液直接用于下步反应。•★Ag/C的氧化效果优于其它催化剂★•Ag/C具有较好的表面吸附性能,被吸附的反应物在催化剂表面发生氧化反应,并释放出热量,然后氧化产物自催化剂表面脱附,扩散到液相中并带走热量。•⒉肉桂酸钠的酸化将滤液用1：1的盐酸调节pH至6～7,加入活性炭，加热搅拌30min,抽滤,滤液冷却至室温,再用1：1的盐酸调节溶液的pH为1～2,有大量晶体析出,静置后抽滤,水洗得无色针状晶体肉桂酸,在低于50℃以下真空干燥。实验方案的确定Perkin反应合成肉桂酸安全性指标•①苯甲醛：健康危害：本品对眼睛、呼吸道粘膜有一定的刺激作用。由于其挥发性低，其刺激作用不足以引致严重危害。燃爆危险：本品可燃，有毒，具刺激性。皮肤接触：脱去污染的衣着，用流动清水冲洗。眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。吸入：脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难，给输氧。就医。食入：饮足量温水，催吐。就医。危险特性：遇明火、高热可燃。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。有害燃烧产物：一氧化碳、二氧化碳。灭火方法：消防人员须佩戴防毒面具、穿全身消防服，在上风向灭火。尽可能将容器从火场移至空旷处。喷水保持火场容器冷却，直至灭火结束。处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中产生声音，必须马上撤离。灭火剂：雾状水、泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。•②乙酸酐健康危害：吸入后对呼吸道有刺激作用，引起咳嗽、胸痛、呼吸困难。蒸气对眼有刺激性。眼和皮肤直接接触液体可致灼伤。口服灼伤口腔和消化道，出现腹痛、恶心、呕吐和休克等。慢性影响：受本品蒸气慢性作用的工人，可有结膜炎、畏光、上呼吸道刺激等。环境危害：对环境有危害，对水体可造成污染。燃爆危险：本品易燃，具腐蚀性、刺激性，可致人体灼伤。皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。食入：用水漱口，给饮牛奶或蛋清。就医。危险特性：易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与强氧化剂接触可发生化学反应。有害燃烧产物：一氧化碳、二氧化碳。灭火方法：用水喷射逸出液体，使其稀释成不燃性混合物，并用雾状水保护消防人员。灭火剂：雾状水、抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳。应急处理：迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防酸碱工作服。不要直接接触泄漏物。尽可能切断泄漏源。防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏：用砂土、干燥石灰或苏打灰混合。大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容。喷雾状水冷却和稀释蒸汽、保护现场人员、把泄漏物稀释成不燃物。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。•③无水碳酸钾健康危害：吸入本品对呼吸道有刺激作用，出现咳嗽和呼吸困难等。对眼有轻到中度刺激作用，引起眼疼痛和流泪。皮肤接触有轻到中度刺激性，出现痒、烧灼感和炎症。大量摄入对消化道有腐蚀性，导致胃痉挛、呕吐、腹泻、循环衰竭，甚至引起死亡。燃爆危险：本品不燃，具腐蚀性、刺激性，可致人体灼伤。皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗。就医。眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。食入：用水漱口，给饮牛奶或蛋清。就医。危险特性：未有特殊的燃烧爆炸特性。有害燃烧产物：二氧化碳、氧化钾。灭火方法：消防人员必须穿全身耐酸碱消防服。灭火时尽可能将容器从火场移至空旷处。应急处理：隔离泄漏污染区，限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。避免扬尘，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。也可以用大量水冲洗，洗水稀释后放入废水系统。若大量泄漏，用塑料布、帆布覆盖。收集回收或运至废物处理场所处置。操作注意事项：密闭操作，加强通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与氧化剂、酸类接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。稀释或制备溶液时，应把碱加入水中，避免沸腾和飞溅。④氢氧化钠健康危害：本品有强烈刺激和腐蚀性。粉尘刺激眼和呼吸道，腐蚀鼻中隔；皮肤和眼直接接触可引起灼伤；误服可造成消化道灼伤，粘膜糜烂、出血和休克。环境危害：对水体可造成污染。燃爆危险：本品不燃，具强腐蚀性、强刺激性，可致人体灼伤。皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。食入：用水漱口，给饮牛奶或蛋清。就医。危险特性：与酸发生中和反应并放热。遇潮时对铝、锌和锡有腐蚀性，并放出易燃易爆