香料香豆素的合成

香料香豆素的合成

实验目的：掌握杂环化合物的基本原理和了解化学法合成香料类化合物的方法。实验原理：本实验合成香豆素3—羧酸是用水杨醛和丙二酸二乙酯在弱碱六氢吡啶的催化下进行诺文葛尔缩合成酯，再经碱水解、酸化完成。其反应过程如下：

实验步骤

1、香豆素-3-羧酸乙酯

在100ml圆底烧瓶中放置 5.0g水杨醛（0.041mol）7.2g丙二酸二乙酯（0.045mol）和25ml无水乙醇。再用滴管滴入约0.5ml六氢吡啶和两滴冰醋酸，加入几滴沸石后装上球形冷凝管并在冷凝管顶端装以氯化钙干燥管，在水浴上加热回流2h。待稍冷后，拆去干燥管，从冷凝管顶端加20ml冷水，除去冷凝管，将烧瓶置于冰浴中冷却，使结晶析出完全。抽滤，晶体用冷的50%乙醇洗涤2-3次（每次约1ml）。粗产品为白色晶体，经干燥后重6.5g。产率为73%，熔点92～93℃。

2、香豆素-3-羧酸

在100ml圆底烧瓶中放4.0g氢氧化钾（0.071mol）、10ml水、20ml 95%乙醇和4.0g香豆素-3-羧酸乙酯（0.018mol），装上球形冷凝管，用水浴加热至酯溶解后，在微沸15min。停止加热后，将烧瓶置于温水浴中。用液管吸取温热反应液，逐滴滴入盛有10ml浓盐酸和50ml水德250ml锥形瓶中，边滴边缓缓摇动锥形瓶。加完后，将锥形瓶置于冰水浴中冷却，使晶体完全析出。

过滤，晶体用少量冰水洗涤。干燥，熔点188～189℃（分解），产量3.3g（产率为95%）。

反应的主要方程式为：

结果与讨论：

按步骤1操作生成的香豆素-3-羧酸乙酯干燥后称重为7.2g，产率为81%，按步骤2操作得到的产品香豆素-3-羧酸干燥后称得重量3.2g，产率为92%。所以用诺文葛尔酯缩合反应合成香豆素-3-羧酸的产率为75%。

实验中所用到的水杨醛、丙二酸二乙酯、哌啶对眼睛、皮肤均有强烈的刺激作用，此外丙二酸二乙酯遇水能极易水解生成酸性较强的丙二酸，对皮肤有腐蚀作用。因此，在操作过程中应避免这类药品接触皮肤。

由于丙二酸二乙酯易水解，在步骤1中应保证反应器的干燥，所以在回流管上端应装上除水装置。

由于哌啶的氮原子上有孤对电子，容易结合质子，会降低氮原子的亲核性，如果系统中存在非丙二酸酯类型的质子氢（假如系统中有水存在就会让冰乙酸电离出质子氢，从而与丙二酸酯起竞争和抑制作用），但在该反应中冰乙酸的量很少，对反应造成的影响不大，但是会降低反应进行的速率，所以实验中必须避免水分的介入。此外，哌啶易氧化，反应中以避免冰乙酸脱水成酸酐，从而氧化哌啶。因此，反应温度不能过高，控制在回流阶段。

实验的目标产物是香豆素-3-羧酸，但是步骤的第二步操作中，生成产物香豆素-3-羧酸的实际产量恐怕没有计算的那样高，可能在产物中还混有部分香豆

素（），由于香豆素-3-羧酸（）β位上羰基的影响，容易脱羧，生成香豆素。