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肉桂酸合成方法简介

【摘要】肉桂酸是一种重要的精细化工合成中间体，应用非常广泛。

本文主要介绍了常见的六种合成肉桂酸的方法，以及这些方法的改进与优缺点。

【关键词】肉桂酸；合成；生产

肉桂酸（C6H5-CH=CH-COOH），又名β-苯丙烯酸、3-苯基-2-丙烯酸。

分子量为148.17，呈白色至淡黄色粉末状态，微有桂皮香气。

是从肉桂皮或安息香分离出的有机酸。

可溶于乙醇、甲醇、石油醚、氯仿，易溶于苯、乙醚、丙酮、冰醋酸、二硫化碳及油类，微溶于水。

肉桂酸是一种重要的精细化工合成中间体，在医药、农药、塑料、感光树脂、食品添加剂和香精香料等有广泛应用。

可作为水果香精、花香香精调和使用，并且肉桂酸的各种酯（如甲、乙、丙、丁等）都可用作定香剂，用于饮料、冷饮、糖果、酒类等食品。

在食品添加剂方面，肉桂酸可用微生物酶法合成重要的食品添加剂—甜味阿斯巴甜（Aspartame）的主要原料L-苯丙氨酸。

医药工业中，可用于合成治疗冠心病的重要药物乳酸可心定和心痛平，及合成氯苯氨丁酸和肉桂苯哌嗪，用来制造“心可安”、局部麻醉剂、止血药等。

在有机化工合成方面，肉桂酸可作为镀锌板的缓释剂，聚氯乙烯的热稳定剂，乙内酰和聚己内酰胺的阻燃剂。

它还是负片型感光树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侧基为肉桂酸酯的环氧树脂。

合成肉桂酸的方法众多,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、肉桂醛氧化法以及刚开发出的氯代芳烃和丙烯酸及其衍生物生产肉桂酸等方法。

一、以苯甲醛与乙酸酐为原料的Perkin法

Perkin法[1]是国内外生产肉桂酸的主要方法，具有原料易得、操作简单、工艺流程短、条件温和、分离简单，同时副产物少且纯度较高等优点。

但其肉桂酸收率低、成本相对较高等因素的存在也制约了此法的发展，许多厂家因此已经停止了肉桂酸的生产。

苯甲醛与乙酸酐进行的反应，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，但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。

各国围绕该工艺路线的改进，已有多篇研究报道。

罗马尼亚专利与德国专利[2]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%。

文献报道了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%。

氟化钾催化作用的原理是，F-可能与乙酸酐的a-H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。

但该法需消耗大量价格昂贯的氟化钾（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。

目前，Perkin法是生产肉桂酸的主要方法，其工业生产方法是将苯甲醛、醋酸酐和无水醋酸钠按1.0：

1.5：

1.0（摩尔比）加入反应釜中，在170℃下搅拌8～10h后，将碳酸钠溶液在搅拌下加入反应生成物中直到反应物呈碱性为止。

然后向反应釜中通入蒸汽，大约2h内除去未反应的苯甲醛，趁热将反应混合物用活性炭处理，搅拌30min，得澄清的滤液并用盐酸酸化，同时加入碎冰冷却，得肉桂酸沉淀，经水洗、干燥即可，收率为60％左右[3-5]。

二、苯乙烯一四氯化碳法

与Perkin法相比，苯乙烯一四氯化碳法[6]具有原料廉价易得、反应条件温和、收率高和三废少等特点，是生产肉桂酸很有前途的方法。

由于受《蒙特利尔条约》的限制，四氯化碳作为破坏大气臭氧层的物质在2007年6月31日后已被禁止销售，但可作为原料使用。

因此，苯乙烯一四氯化碳法生产肉桂酸不仅为四氯化碳找到了一条理想的出路，而且提高了该法生产肉桂酸的市场竞争力。

苯乙烯一四氯化碳法是以苯乙烯和四氯化碳为原料的新合成路线。

它包括两步工艺：

第一步是在催化剂作用下，四氯化碳和苯乙烯发生自由基加成反应，得中间体1，1，1，3-四氯苯基丙烷；第二步是在强酸存在下，生成的中问体发生水解消去反应，得到肉桂酸。

其中对用作第一步反应的催化剂曾做过很多改进，取得了较大进展。

主要有：

CuC1或CuCl与脂肪胺组成的催化剂；金属氧化物（如CuO，CuO2，Ag2O）和胺或三苯基磷、（CH3）2CHOH组成的催化剂；FeCl2或FeC13与脂肪胺组成的催化剂；FeCl3和三苯基磷组成的催化剂。

用于第二步水解反应的强酸包括无机酸，如：

H3PO4，H2SO4；路易斯酸，如：

ZnC12、Fe2（SO4）3、FeC13等；有机强酸，如：

CF3COOH、HCO2H。

最近美国专利报道了使用混合酸为水解反应的催化剂，其中混合酸可以是醛酸、硫酸、磷酸和阳离子交换树脂（含有磺酸基）的混合物。

浙江巨化股份有限公司和浙江大学联合研究出一种新型环保溶剂作水解反应催化剂和溶剂，对肉桂酸水解反应进行改进，取得了突破性进展。

不仅大大缩短了水解反应时间，提高了水解反应的收率，降低了生产成本，而且减少了“三废”排放。

武汉科技大学化学工程与技术学院的吕早生、康红艳采用浸渍法制备了CuCl—CuO—Al2O3、CuC1一A12O3和CuO—A12O3催化剂，在其分别与吡啶组成的催化体系中，苯乙烯和四氯化碳发生加成反应，分析了催化剂活化温度、活性组分质量分数、反应温度、反应时间及加料顺序等对加成反应中间体四氯丙基苯收率的影响。

在对甲苯磺酸-硫酸、ZnS04等酸性催化剂存在下，四氯丙基苯水解生成肉桂酸，四氯丙苯和肉桂酸的纯度分别可达93.0％和90.0％。

以苯乙烯、四氯化碳为原料，采用Al203作载体的催化体系，通过加成反应生成l,3,3,3-四氯丙苯，并进一步水解合成肉桂酸。

此法收率高、生成晶体好、生产成本低，具有广阔的发展空间，也可进一步研究用于工业生产。

三、苯甲醛-丙二酸法（Knoevenagel法）

与Perkin法相比，另一有竞争力的方法就是传统的Knoevenagel法[7]，但也存在步骤多、周期长、操作繁琐且后处理复杂、工业废水污染重等缺点。

杨辉琼等以苯甲醛与丙二酸为原料，通过Knoevenagel缩合反应合成肉桂酸，工艺操作简单、产量高、反应缓和、无污染、产物易分离。

其工艺最佳条件是：

苯甲醛与丙二酸物质的量比为1.0：

1.2，苯甲醛、吡啶与六氢吡啶物质的量比为1.000：

2.400：

0.025，在95℃下回流2.0h，产率为89.19％，武汉工业学院的李建芬等以苯甲醛和丙二酸为原料，吡啶为催化剂，利用Knoevenagel反应合成肉桂酸，从而降低了反应温度，提高了收率和产物纯度，简化了合成工艺。

通过正交实验探讨了不同工艺参数如反应物配比、反应时间、催化剂种类和用量等对肉桂酸收率的影响，确定的最佳工艺条件为：

以吡啶为催化剂，n（苯甲醛）：

n（丙二酸）为l:

3，催化剂用量0.02mol，反应时间为90min，肉桂酸收率可达90％，质量分数达98.19％。

1986年Gedye等[8]首次将微波技术引入有机合成，给有机合成注入了新思维。

微波辐射能大大加快有机反应，有副反应少、选择性高、产物易纯化等优点。

2002年侯敏等也用微波辐射合成肉桂酸，但他们仍用吡啶作溶剂，苯胺作催化剂催化Knoevenagel反应。

辽宁师大的张淑琴等利用超声波辐射合成技术，以苯甲醛与丙二酸为原料，吡啶为溶剂，六氢吡啶为缩合剂，通过Knoevenagel缩合反应合成了肉桂酸。

探索出了超声波辐射法制备肉桂酸的最佳合成条件，产率可达到80％以上。

广东药学院药学系的张红等人采用连续式微波辐射技术，不用任何溶剂，用价廉无毒无污染的醋酸铵代替常规的吡啶、苯胺等有机碱催化Knoevenagel反应，安全、高效、快速地合成了肉桂酸，实现了目前化学界提倡的洁净的绿色化学合成工艺。

实验结果显示以苯甲醛为原料，醋酸铵为催化剂，经Knoevenagel反应，采用微波辐射技术，在无溶剂条件下合成肉桂酸，当n（丙二酸）：

n（醋酸铵）：

n（苯甲醛）=1.1：

1.0：

1.0，微波功率640W，辐射6min，肉桂酸的产率为84.5％。

如量大，产率还稍有提高。

用本法合成肉桂酸，与常规加热反应相比，大大缩短了反应时间，无须有机溶剂，避免了使用有机溶剂造成的浪费和污染，是个典型的绿色化学反应，而且操作简便、副反应少、选择性高、产物易纯化（过滤水洗即可得较为纯净的产物），很有工业化前景。

四、以苯甲醛和乙烯酮为原料

德国专利报道了在锌盐催化下，以甲苯为溶剂，在苯甲醛中通人乙烯酮气体，待反应完全之后，蒸去甲苯，在180-200℃下加热1h，可以87％的收率制得肉桂酸[9,10]。

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。

该工艺由于过程简单，无须特殊催化剂，只要在降低合成成本上下好功夫，就有较好的工业化前景。

五、以二氯苄和醋酸钾为原料

美国专利报道了以二氯苄和醋酸钾为原料、吡啶为溶剂制备肉桂酸，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。

六、以卤代苯和丙烯酸为原料

苟少华等报道了在（聚4-乙烯基吡啶）钯（0）催化下，芳基碘苯与丙烯酸、丙烯酰胺和苯乙烯反应，生成取代肉桂酸、肉桂酰胺和1，2-二芳基乙烯的研究结果，其中碘化苯与丙烯酸作用生成肉桂酸的产率可达93%，以氯代苯与丙烯酸乙醇反应，以六甲基磷酸三胺为溶剂，PdCl2、PPh3,和K2CO3为催化剂，所得产物肉桂酸乙醇的收率可达68.1%[11]。

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，同样以较高收率制备了苯环取代的肉桂酸衍生物。

以卤代芳烃制备肉桂酸虽不具有工业化生产意义，但对于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。

以上是合成肉桂酸六种常见的方法，这些方法各有利弊，在使用时应结合已有实验条件进行正确的选择，找到最合适的方法。

参考文献

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[11]苟少华,胡宏纹.分子催化[J].1989,3

（2）:

165.

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