学生在Perkin法制备肉桂酸实验中常犯的操作错误纠正

蒋卫华 孟启 杨广花 朱晔 罗士平

(常州大学石油化工学院 江苏常州213264)

肉桂酸的制备是很多高校基础有机化学实验课程的必选实验，通过该实验的学习，学生不仅能够掌握芳醛与酸酐制备肉桂酸的原理，加深对加成-消除的理解，而且能够初步掌握回流反应、水蒸气蒸馏和重结晶等技术。肉桂酸是一种重要的化工中间体，广泛用于医药、农药、香料、塑料和感光材料等精细化工产品的制备，特别是近年来随着一种新型甜味剂阿巴斯甜的开发生产，使得肉桂酸市场前景极为广阔［1-3］。

Perkin法制备肉桂酸具有原料易得，产物纯度高等优点。但多年来的实验结果表明:该法制备肉桂酸不仅反应温度较高，反应时间长，最终的收率低，而且学生的实验兴趣也不大［4-7］。针对以上问题，我们课题组一方面对反应条件进行了优化，另一方面对影响收率的实验过程做了详细的剖析，找出了问题所在，并提出了解决问题的策略。下面就实验过程中学生易产生错误的地方和解决的策略进行归纳。

1 药品取用

苯甲醛在空气中易被氧化，乙酸酐在空气中易挥发、水解，而乙酸钾在空气中会吸水。过去我们发现一般第一组学生实验收率还好，但是接下来几组实验往往是一次不如一次，究其原因是有的学生取样后不能及时把瓶盖盖上，造成原料挥发、吸水或氧化，影响下一组学生的实验收率。因此，教师应在实验之前强调迅速取样并及时关紧瓶塞的意义，并要及时反复地督促学生。

2 温度控制

该反应温度一般在150～170℃，但部分学生由于不能很好控制油温导致最终影响收率。究其原因主要有以下两点，一是有些学生害怕温度过高而把调压器调得很小，这不仅使油温达不到所需的温度，而且也会延长反应时间;另外，也有部分学生把调压器一直调在最高位，油温升得很快，但到150℃时无法使其稳定在所需要的温度，使温度一直上升，导致副反应明显增多，且部分原料也会从冷凝管中挥发出去，影响最终的收率。对此，教师应及时指导学生如何通过调压器控制油温。我们要求学生在实验开始时可以将温度升得稍快，当温度达110℃后，要控制好油温升高的速度(约5℃/min)。

3 时间控制

反应时间过短会使反应不完全，而时间太长副反应会增多。过去我们一般要求学生控制反应时间1h，经研究发现，适当延长反应时间会使收率有一定提高，1.5h能使反应基本完成。但实验中发现有的学生为了赶实验故意缩短加热时间，也有的学生计时是从开始加热算起，这些都会导致收率偏低。

4 滴加碳酸钠

实验中用饱和的碳酸钠溶液将肉桂酸转化成易溶于水的肉桂酸钠盐，以避免在水蒸气蒸馏时蒸出肉桂酸。但有的学生为省事而一次性地加入饱和碳酸钠溶液，结果剧烈产生的气泡把液体也冲出瓶外，造成部分产品损失，收率降低。对此，教师应及时强调在滴加碳酸钠溶液时要慢慢滴加并不断搅拌，以免液体冲出烧瓶影响收率;也有的学生在溶液pH未调节到9左右就匆忙去做水蒸气蒸馏，使得部分肉桂酸未能成盐而随着水蒸气蒸出，导致收率较低;此外，蒸馏液的量一般不超过烧瓶的1/3，如其量已达1/3而pH仍未调到9，可加入适量的固体碳酸钠，避免蒸馏液的量过多而冲料。

5 活性炭用量

在用活性炭进行脱色时，有的学生为了使有色物质完全被脱去，加入了过多的活性炭。然而活性炭不仅会吸附有色的杂质，同时也会吸附部分产品。因此教师在实验时应强调活性炭的用量，既要节约药品又要保证实验的效果，并非多多益善。

6 减压抽滤

肉桂酸钠盐在低温时的溶解度不高，因此活性炭脱色后需趁热过滤。我们要求学生在抽滤之前先将布氏漏斗放在烘箱或热水中烘热，然后趁热抽滤，以防产品在冷的漏斗中结晶堵塞滤纸。此外，趁热抽滤时滤液易暴沸而被抽进泵里，为此，我们在水泵和抽滤瓶之间增加了一个安全瓶，并要求学生抽滤时适当降低真空度，以防滤液被抽进水泵而影响收率。

7 酸化

酸化导致收率偏低的原因主要有3方面，一是有的学生加盐酸过快，迅速产生的大量气泡将液体带出烧杯，损失了部分产品;二是有的学生加入的酸量不够，使部分肉桂酸钠未能转化成肉桂酸;三是有的学生未充分冷却就抽滤，而这时还有部分肉桂酸晶体尚未析出。教师应指导学生控制滴加盐酸的速度并不断搅拌，调节pH≈1，然后用冰水充分冷却，使晶体完全析出。

8 洗涤

减压过滤后收集的晶体需用溶剂洗涤，以除去结晶表面的母液。实验过程中发现部分学生在洗涤时直接在减压抽气条件下加入大量冷水进行冲洗，而过量的溶剂在洗涤晶体时会增加产品在水中的溶解量。正确的做法是先关闭抽气泵，加入少量溶剂，使全部结晶刚好被覆盖，再开启抽气泵抽去溶剂，重复2次上述操作，就可以把滤饼洗净了。

9 重结晶

一般1g的晶体先加2～5mL溶剂，加热看其是否能够全部溶解，如不能全溶可以再适当加入少量溶剂，直至晶体全部溶解为止。本实验一般用水或乙醇-水混合溶液做溶剂。无论使用哪种溶剂重结晶，产品都难免因溶解而部分损失。适量的溶剂能减少产品的损失，因此，实验时教师要强调溶剂的用量，以减少损失，从而提高收率。

错误或不规范的操作不仅影响实验效果而且会严重影响学生的实验兴趣。在实验过程中，如果教师能及时、正确地引导和示范，不仅可避免错误和失败，而且对提高学生的实验技能，培养他们的科学素养有重要的意义［8-10］。现在我校的肉桂酸制备实验通过教师的指导示范，收率明显提高(一般能达到50%～70%)，而且学生的实验技能和实验兴趣也大大提高。

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