肉桂酸合成方法簡介【摘要】肉桂酸是一種重要的精細化工合成中間體，應用非常廣泛。本文主要介紹了常見的六種合成肉桂酸的方法，以及這些方法的改進與優缺點。【關鍵詞】肉桂酸；合成；生產肉桂酸（CH-CH二CH-COOH）,又名0-苯丙烯酸、3-苯基-2-丙烯酸。分子6 5量為148.17，呈白色至淡黃色粉末狀態，微有桂皮香氣。是從肉桂皮或安息香分離出的有機酸。可溶于乙醇、甲醇、石油醚、氯仿，易溶于苯、乙醚、丙酮、冰醋酸、二硫化碳及油類，微溶于水。肉桂酸是一種重要的精細化工合成中間體，在醫藥、農藥、塑料、感光樹脂、食品添加劑和香精香料等有廣泛應用。可作為水果香精、花香香精調和使用，并且肉桂酸的各種酯（如甲、乙、丙、丁等）都可用作定香劑，用于飲料、冷飲、糖果、酒類等食品。在食品添加劑方面，肉桂酸可用微生物酶法合成重要的食品添加劑一甜味阿斯巴甜（Aspartame）的主要原料L-苯丙氨酸。醫藥工業中，可用于合成治療冠心病的重要藥物乳酸可心定和心痛平，及合成氯苯氨丁酸和肉桂苯哌嗪，用來制造“心可安”局部麻醉劑、止血藥等。在有機化工合成方面，肉桂酸可作為鍍鋅板的緩釋劑，聚氯乙烯的熱穩定劑，乙內酰和聚己內酰胺的阻燃劑。它還是負片型感光樹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側基為肉桂酸酯的環氧樹脂。合成肉桂酸的方法眾多,主要合成方法如下：Perkin合成法、苯乙烯-四氯化碳法、苯甲醛-丙二酸法、苯甲醛-乙烯酮法、肉桂醛氧化法以及剛開發出的氯代芳烴和丙烯酸及其衍生物生產肉桂酸等方法。一、以苯甲醛與乙酸酐為原料的Perkin法Perkin法⑴是國內外生產肉桂酸的主要方法，具有原料易得、操作簡單、工藝流程短、條件溫和、分離簡單，同時副產物少且純度較高等優點。但其肉桂酸收率低、成本相對較高等因素的存在也制約了此法的發展，許多廠家因此已經停止了肉桂酸的生產。Ct?+<ch3co):o常rr苯甲醛與乙酸酐進行的反應，以無水乙酸鹽作催化劑是最早實現的肉桂酸工

業化生產的途徑，但該工藝路線反應時間較長，產率最高為55%?60%，苯甲醛需用水蒸氣蒸餾法回收。各國圍繞該工藝路線的改進，已有多篇研究報道。羅馬尼亞專利與德國專利［2］報道以無水碳酸鉀作為催化劑，可將收率提高到70%，苯甲醛的轉化率可提高到80%。文獻報道了以氟化鉀作為催化劑，反應時間縮短，并可將產率提高到82.4%。氟化鉀催化作用的原理是，F-可能與乙酸酐的a-H形成氫鍵，使其容易生成乙酸酐碳負離子，從而有利于向苯甲醛的羰基進行親核加成，降低了反應的活化能，因而明顯提高了催化效率。但該法需消耗大量價格昂貫的氟化鉀（苯甲醛：氟化鉀=1%。：1.5）,在實現回收氟化鉀之前，尚無工業生產價值。目前，Perkin法是生產肉桂酸的主要方法，其工業生產方法是將苯甲醛、醋酸酐和無水醋酸鈉按1.0：1.5：1.0（摩爾比）加入反應釜中，在170°C下攪拌8?10h后，將碳酸鈉溶液在攪拌下加入反應生成物中直到反應物呈堿性為止。然后向反應釜中通入蒸汽，大約2h內除去未反應的苯甲醛，趁熱將反應混合物用活性炭處理，攪拌30min，得澄清的濾液并用鹽酸酸化，同時加入碎冰冷卻,得肉桂酸沉淀，經水洗、干燥即可，收率為60％左右［3-5］。二、苯乙烯一四氯化碳法與Perkin法相比，苯乙烯一四氯化碳法⑹具有原料廉價易得、反應條件溫和、收率高和三廢少等特點，是生產肉桂酸很有前途的方法。由于受《蒙特利爾條約》的限制，四氯化碳作為破壞大氣臭氧層的物質在2007年6月31日后已被禁止銷售，但可作為原料使用。因此，苯乙烯一四氯化碳法生產肉桂酸不僅為四氯化碳找到了一條理想的出路，而且提高了該法生產肉桂酸的市場競爭力。苯乙烯一四氯化碳法是以苯乙烯和四氯化碳為原料的新合成路線。它包括兩步工藝：第一步是在催化劑作用下，四氯化碳和苯乙烯發生自由基加成反應，得中間體1，1，1，3-四氯苯基丙烷；第二步是在強酸存在下，生成的中問體發生水解消去反應，得到肉桂酸。其中對用作第一步反應的催化劑曾做過很多改進，取得了較大進展。主要有:CuC1或CuC1與脂肪胺組成的催化劑；金屬氧化物（如CuO,CuO2,Ag2O）和

胺或三苯基磷、(CH3)2CHOH組成的催化劑；FeCl2或FeCl3與脂肪胺組成的催化劑；FeCl3和三苯基磷組成的催化劑。用于第二步水解反應的強酸包括無機酸，如：H3PO4,H2SO4；路易斯酸，如：ZnC12、Fe2(SO4)3、FeC13等；有機強酸，如：CF3COOH、HCO2H。最近美國專利報道了使用混合酸為水解反應的催化劑，其中混合酸可以是醛酸、硫酸、磷酸和陽離子交換樹脂(含有磺酸基)的混合物。浙江巨化股份有限公司和浙江大學聯合研究出一種新型環保溶劑作水解反應催化劑和溶劑，對肉桂酸水解反應進行改進，取得了突破性進展。不僅大大縮短了水解反應時間，提高了水解反應的收率，降低了生產成本，而且減少了“三廢”排放。武漢科技大學化學工程與技術學院的呂早生、康紅艷采用浸漬法制備了CuCl—CuO—Al2O3、CuCi一ai2o3和CuO—ai2o3催化劑，在其分別與吡啶組成的催化體系中，苯乙烯和四氯化碳發生加成反應，分析了催化劑活化溫度、活性組分質量分數、反應溫度、反應時間及加料順序等對加成反應中間體四氯丙基苯收率的影響。在對甲苯磺酸-硫酸、ZnS04等酸性催化劑存在下，四氯丙基苯水解生成肉桂酸，四氯丙苯和肉桂酸的純度分別可達93.0％和90.0％。以苯乙烯、四氯化碳為原料，采用Al203作載體的催化體系，通過加成反應生成1,3,3,3-四氯丙苯，并進一步水解合成肉桂酸。此法收率高、生成晶體好、生產成本低，具有廣闊的發展空間，也可進一步研究用于工業生產。三、苯甲醛-丙二酸法(Knoevenage1法)°ch2（°ch2（gooh）2-〔：H=CHCOOH+J’亠H.0與Perkin法相比，另一有競爭力的方法就是傳統的Knoevenagel法［7］但也存在步驟多、周期長、操作繁瑣且后處理復雜、工業廢水污染重等缺點。楊輝瓊等以苯甲醛與丙二酸為原料，通過Knoevenagel縮合反應合成肉桂酸，工藝操作簡單、產量高、反應緩和、無污染、產物易分離。其工藝最佳條件是：苯甲醛與丙二酸物質的量比為1.0：1.2，苯甲醛、吡啶與六氫吡啶物質的量比為1.000：2.400：0.025，在95°C下回流2.0h，產率為89.19%，武漢工業學院的李建芬等以苯甲醛和丙二酸為原料，吡啶為催化劑，利用Knoevenagel反應合成肉桂酸，從而降低了反應溫度，提高了收率和產物純度，簡化了合成工藝。通過正交實驗探討了不同工藝參數如反應物配比、反應時間、催化劑種類和用量等對肉桂酸收率的影響，確定的最佳工藝條件為：以吡啶為催化劑，n（苯甲醛）：n（丙二酸）為1:3，催化劑用量0.02mol，反應時間為90min，肉桂酸收率可達90%，質量分數達98.19％。1986年Gedye等⑻首次將微波技術引入有機合成，給有機合成注入了新思維。微波輻射能大大加快有機反應，有副反應少、選擇性高、產物易純化等優點。2002年侯敏等也用微波輻射合成肉桂酸，但他們仍用吡啶作溶劑，苯胺作催化劑催化Knoevenagel反應。遼寧師大的張淑琴等利用超聲波輻射合成技術，以苯甲醛與丙二酸為原料，吡啶為溶劑，六氫吡啶為縮合劑，通過Knoevenagel縮合反應合成了肉桂酸。探索出了超聲波輻射法制備肉桂酸的最佳合成條件，產率可達到80%以上。廣東藥學院藥學系的張紅等人采用連續式微波輻射技術，不用任何溶劑，用價廉無毒無污染的醋酸銨代替常規的吡啶、苯胺等有機堿催化Knoevenagel反應，安全、高效、快速地合成了肉桂酸，實現了目前化學界提倡的潔凈的綠色化學合成工藝。實驗結果顯示以苯甲醛為原料，醋酸銨為催化劑，經Knoevenagel反應，采用微波輻射技術，在無溶劑條件下合成肉桂酸，當n（丙二酸）：n（醋酸銨）：n（苯甲醛）=1.1：1.0：1.0，微波功率640W，輻射6min，肉桂酸的產率為84.5%。如量大，產率還稍有提高。用本法合成肉桂酸，與常規加熱反應相比，大大縮短了反應時間，無須有機溶劑，避免了使用有機溶劑造成的浪費和污染，是個典型的綠色化學反應，而且操作簡便、副反應少、選擇性高、產物易純化（過濾水洗即可得較為純凈的產物），很有工業化前景。四、以苯甲醛和乙烯酮為原料德國專利報道了在鋅鹽催化下，以甲苯為溶劑，在苯甲醛中通人乙烯酮氣體，待反應完全之后，蒸去甲苯，在180-200°C下加熱lh，可以87%的收率制得肉桂酸Ho2n-卜H；C=C-=O■>G】L〔：HCFICOOH乙烯酮作為高活性結構的物質，與苯甲醛反應得到肉桂酸可能是按照加成重排的歷程進行的。該工藝由于過程簡單，無須特殊催化劑，只要在降低合成成本上下好功夫，就有較好的工業化前景。五、以二氯芐和醋酸鉀為原料ICL+KOAc GH￡H=「IICOOH美國專利報道了以二氯芐和醋酸鉀為原料、吡啶為溶劑制備肉桂酸，收率為45％。二氯芐可作為苯甲醛的前體，該制備方法可認為是Perkin反應的進一步改進。如果能降低醋酸鉀的消耗，進一步提高肉桂酸的收率，此法具有一定工業化前景。六、以鹵代苯和丙烯酸為原料茍少華等報道了在(聚4-乙烯基吡啶)鈀(0)催化下，芳基碘苯與丙烯酸、丙烯酰胺和苯乙烯反應，生成取代肉桂酸、肉桂酰胺和1,2-二芳基乙烯的研究結果,其中碘化苯與丙烯酸作用生成肉桂酸的產率可達93%，以氯代苯與丙烯酸乙醇反應，以六甲基磷酸三胺為溶劑，PdCl2、PPh3,和K2CO3為催化劑，所得產物肉桂酸乙醇的收率可達68.1%[ii]。QH<XICH.-CHOOOH-^TJ?G.H.CH-CHCXXJII在Pd(OAc)2-(O-MePh)3P催化下，以90%DMF水溶液為溶劑，丙烯酸與C6H5X(X：Br、I)在較溫和條件下，可以95%?100%的高收率制備肉桂酸，同樣以較高收率制備了苯環取代的肉桂酸衍生物。以鹵代芳烴制備肉桂酸雖不具有工業化生產意義，但對于制備某些昂貴的肉桂酸衍生物具有極高的理論和實際意義，值得關注。以上是合成肉桂酸六種常見的方法，這些方法各有利弊，在使用時應結合已有實驗條件進行正確的選擇，找到最合適的方法。參考文獻于麗穎，李占英，王冰.合成實驗肉桂酸的改進[J].津化工.2005,19(6):27-28.Ger.offen.DE3,139,994,CA99:P38210a.⑶張海軍，施磊，陳建村.Perkin法合成肉桂酸的研究[J].精細石油化工進展,2006,7(4):42-45．[4]楊新宇，陳大茴,王建光.在離子液體中利用Perkin反應合成肉桂酸[J].化學研究與應用,2006,18(9):1135?1136.⑸張海軍，陳建村,施磊.Perkin反應合成肉桂酸香料[J].香精化妝,2006,(5):17-20.⑹李惠淮，冀亞飛.肉桂酸的合成[J]