实验 18 正交设计法制备香豆素

实验目的

1 ．学习香豆素的合成原理和方法。2 ．掌握正交设计在有机合成中的应用，并学会对实验结果进行分析处理。

实验原理

OH

CHO(CH3CO)2O

Èõ¼î OH

H+CH=CHOOH

OH

H2O

O

CH=CHCOO

O

OH

CHO

O O

+ (CH3CO)2O(CH3CH2)3N

+COOH

OCOCH3

实验设计与方案 本实验固定水杨醛和催化剂的用量，考察水杨醛与醋酸酐的摩尔比、不同催化剂、反应时间、反应温度 4 因素对产品产率的影响，每个因素取 3 个水平

表 5-1 正交实验因子水平表

因子水平

A醛酐摩尔比

B催化剂

C反应时间（ h）

D反应温度（℃）

1 1.0： 1.0 三乙胺 1.0 140-150

2 1.0： 2.0 碳酸钾 2.0 150-160

3 1.0： 3.0 醋酸钾 3.0 160-170

仪器与试剂

1 ．仪器圆底烧瓶、球形冷凝管、干燥管、三口瓶、水蒸气发生器、克氏蒸馏头、 120° 弯管、直形冷凝管、蒸馏头、接收管、烧杯、抽滤瓶、布氏漏斗、热水漏斗、普通漏斗、显微熔点测定仪

2 ．试剂水杨醛，分子量 112.12 ，无色或深红色油状液体，有苦杏仁气味， d4201.167 ，熔点 -7℃ ，沸点 196.5℃ ，微溶于水，溶于乙醇、乙醚和苯中；三乙胺，分子量 101.19 ，无色或淡黄色透明液体， n D201.4010 ， d4200.7275 ，沸点 88.8℃ ，能溶于乙醇、乙醚，微溶于水，溶液呈碱性；醋酸酐、醋酸钾、碳酸钾、碳酸氢钠、三氯化铁

实验步骤

1 ．制备在装有回流装置的 50 mL 圆底烧瓶中，依次加入固定量的水杨醛、不同种类的催化剂和设计量醋酸酐，加入沸石，按正交设计表（表 5-2 ）在设计温度下加热，反应设定的时间。

反应结束后，将反应混合物趁热转入盛有 20 mL水的 250 mL 三口烧瓶中，用少量热水冲洗反应瓶，以使反应物全部转入三口烧瓶中。进行水蒸气蒸馏，蒸去未反应的水杨醛，至馏出液澄清透明时，再蒸馏一段时间，间或取馏出液试样，用几滴稀 FeCl3 溶液检验，至无显色反应，停止蒸馏。稍冷后，在充分搅拌下，慢慢加入碳酸氢钠粉末，至溶液呈弱碱性 (pH ＝ 8) ，将烧瓶置冰水浴中，使晶体析出。

2 ．提纯香豆素粗品用水重结晶：粗品 1 g 加水 200 mL ，煮沸 15 min 。稍冷，若有色加入适量活性炭，再煮沸 3 min ，趁热过滤（图 1-11A）。将滤液转至烧杯中，加热浓缩至溶液体积约 80 mL左右。待溶液稍冷却后，将烧杯置入冰浴之中，使香豆素晶体析出，抽滤，收集固体产品，干燥，称重，回收。

3 ．表征用显微熔点测定仪测定熔点，与文献值比较。与文献值比较。用 IR 及 1HNMR进行表征，并与标准谱图进行比较分析。香豆素为白色晶体，有香味，熔点 68~69℃ 。

六、注意事项1 ．醋酸酐遇水分解，本实验所需仪器一定要干燥。2 ．三乙胺、碳酸钾、醋酸钾在使用前一定进行干燥处理。三乙胺有毒，取用时要小心。3 ．如果一次实验未完成，可中途停止加热。但是当重新加热时，应补加新沸石。4 ．酚类化合物可以与 FeCl3 溶液形成显色配合物，可用来检验水杨醛是否完全蒸出。5 ．如果没有结晶析出，可投入几粒香豆素晶种，或用玻璃棒摩擦烧瓶壁以诱使结晶析出。6 ．加活性炭脱色时，液体稍冷后再加，以防液体暴沸溢出。

七、问题与讨论

1 ．本实验有何副反应，如何分离副产物 ?2 ．水蒸气蒸馏过程依据什么原理来确定蒸馏终点 ?