學生在Perkin法制備肉桂酸實驗中常犯的操作錯誤糾正

蔣衛華 孟啟 楊廣花 朱曄 羅士平

(常州大學石油化工學院 江蘇常州213264)

肉桂酸的制備是很多高校基礎有機化學實驗課程的必選實驗，通過該實驗的學習，學生不僅能夠掌握芳醛與酸酐制備肉桂酸的原理，加深對加成-消除的理解，而且能夠初步掌握回流反應、水蒸氣蒸餾和重結晶等技術。肉桂酸是一種重要的化工中間體，廣泛用于醫藥、農藥、香料、塑料和感光材料等精細化工產品的制備，特別是近年來隨著一種新型甜味劑阿巴斯甜的開發生產，使得肉桂酸市場前景極為廣闊［1-3］。

Perkin法制備肉桂酸具有原料易得，產物純度高等優點。但多年來的實驗結果表明:該法制備肉桂酸不僅反應溫度較高，反應時間長，最終的收率低，而且學生的實驗興趣也不大［4-7］。針對以上問題，我們課題組一方面對反應條件進行了優化，另一方面對影響收率的實驗過程做了詳細的剖析，找出了問題所在，并提出了解決問題的策略。下面就實驗過程中學生易產生錯誤的地方和解決的策略進行歸納。

1 藥品取用

苯甲醛在空氣中易被氧化，乙酸酐在空氣中易揮發、水解，而乙酸鉀在空氣中會吸水。過去我們發現一般第一組學生實驗收率還好，但是接下來幾組實驗往往是一次不如一次，究其原因是有的學生取樣后不能及時把瓶蓋蓋上，造成原料揮發、吸水或氧化，影響下一組學生的實驗收率。因此，教師應在實驗之前強調迅速取樣并及時關緊瓶塞的意義，并要及時反復地督促學生。

2 溫度控制

該反應溫度一般在150～170℃，但部分學生由于不能很好控制油溫導致最終影響收率。究其原因主要有以下兩點，一是有些學生害怕溫度過高而把調壓器調得很小，這不僅使油溫達不到所需的溫度，而且也會延長反應時間;另外，也有部分學生把調壓器一直調在最高位，油溫升得很快，但到150℃時無法使其穩定在所需要的溫度，使溫度一直上升，導致副反應明顯增多，且部分原料也會從冷凝管中揮發出去，影響最終的收率。對此，教師應及時指導學生如何通過調壓器控制油溫。我們要求學生在實驗開始時可以將溫度升得稍快，當溫度達110℃后，要控制好油溫升高的速度(約5℃/min)。

3 時間控制

反應時間過短會使反應不完全，而時間太長副反應會增多。過去我們一般要求學生控制反應時間1h，經研究發現，適當延長反應時間會使收率有一定提高，1.5h能使反應基本完成。但實驗中發現有的學生為了趕實驗故意縮短加熱時間，也有的學生計時是從開始加熱算起，這些都會導致收率偏低。

4 滴加碳酸鈉

實驗中用飽和的碳酸鈉溶液將肉桂酸轉化成易溶于水的肉桂酸鈉鹽，以避免在水蒸氣蒸餾時蒸出肉桂酸。但有的學生為省事而一次性地加入飽和碳酸鈉溶液，結果劇烈產生的氣泡把液體也沖出瓶外，造成部分產品損失，收率降低。對此，教師應及時強調在滴加碳酸鈉溶液時要慢慢滴加并不斷攪拌，以免液體沖出燒瓶影響收率;也有的學生在溶液pH未調節到9左右就匆忙去做水蒸氣蒸餾，使得部分肉桂酸未能成鹽而隨著水蒸氣蒸出，導致收率較低;此外，蒸餾液的量一般不超過燒瓶的1/3，如其量已達1/3而pH仍未調到9，可加入適量的固體碳酸鈉，避免蒸餾液的量過多而沖料。

5 活性炭用量

在用活性炭進行脫色時，有的學生為了使有色物質完全被脫去，加入了過多的活性炭。然而活性炭不僅會吸附有色的雜質，同時也會吸附部分產品。因此教師在實驗時應強調活性炭的用量，既要節約藥品又要保證實驗的效果，并非多多益善。

6 減壓抽濾

肉桂酸鈉鹽在低溫時的溶解度不高，因此活性炭脫色后需趁熱過濾。我們要求學生在抽濾之前先將布氏漏斗放在烘箱或熱水中烘熱，然后趁熱抽濾，以防產品在冷的漏斗中結晶堵塞濾紙。此外，趁熱抽濾時濾液易暴沸而被抽進泵里，為此，我們在水泵和抽濾瓶之間增加了一個安全瓶，并要求學生抽濾時適當降低真空度，以防濾液被抽進水泵而影響收率。

7 酸化

酸化導致收率偏低的原因主要有3方面，一是有的學生加鹽酸過快，迅速產生的大量氣泡將液體帶出燒杯，損失了部分產品;二是有的學生加入的酸量不夠，使部分肉桂酸鈉未能轉化成肉桂酸;三是有的學生未充分冷卻就抽濾，而這時還有部分肉桂酸晶體尚未析出。教師應指導學生控制滴加鹽酸的速度并不斷攪拌，調節pH≈1，然后用冰水充分冷卻，使晶體完全析出。

8 洗滌

減壓過濾后收集的晶體需用溶劑洗滌，以除去結晶表面的母液。實驗過程中發現部分學生在洗滌時直接在減壓抽氣條件下加入大量冷水進行沖洗，而過量的溶劑在洗滌晶體時會增加產品在水中的溶解量。正確的做法是先關閉抽氣泵，加入少量溶劑，使全部結晶剛好被覆蓋，再開啟抽氣泵抽去溶劑，重復2次上述操作，就可以把濾餅洗凈了。

9 重結晶

一般1g的晶體先加2～5mL溶劑，加熱看其是否能夠全部溶解，如不能全溶可以再適當加入少量溶劑，直至晶體全部溶解為止。本實驗一般用水或乙醇-水混合溶液做溶劑。無論使用哪種溶劑重結晶，產品都難免因溶解而部分損失。適量的溶劑能減少產品的損失，因此，實驗時教師要強調溶劑的用量，以減少損失，從而提高收率。

錯誤或不規范的操作不僅影響實驗效果而且會嚴重影響學生的實驗興趣。在實驗過程中，如果教師能及時、正確地引導和示范，不僅可避免錯誤和失敗，而且對提高學生的實驗技能，培養他們的科學素養有重要的意義［8-10］。現在我校的肉桂酸制備實驗通過教師的指導示范，收率明顯提高(一般能達到50%～70%)，而且學生的實驗技能和實驗興趣也大大提高。

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