肉桂酸合成工艺设计说明书

肉桂酸合成工艺设计说明书

姓名:苗文军

班级:化工082

学号:050811230

肉桂酸性质及应用肉桂酸（cinnamic acid）别名ß-苯基丙烯酸或桂皮酸，分子式为C9H8O2 ，结构式为C6H5CH=CHCOOH。肉桂酸为白色会淡黄色单斜晶体，微有桂皮味。溶于甲醇、乙醇和氯仿，易溶于酸、苯、丙酮、冰醋酸、二硫化碳及油类，不溶于水。易燃，可随蒸汽挥发。其分子量为148.16，熔点为

135-136 ℃，沸点为300 ℃，相对密度为1.2475（4 ℃）。

肉桂酸是有机合成工业的重要中间体之一，广泛用于香料、医药、农药。塑料和感光树脂等精细化工产品中。肉桂酸脂类可供配制香料，也可做食品香料；在医药工业中，用来制造“心可安”、局部麻醉剂、杀菌剂、止血药等；早农药工业中，作为生长促进剂和长效杀菌剂而用于果蔬的防腐。肉桂酸还是负片型感光树脂最主要的合成原料。另外，肉桂酸还可做镀锌板的缓释剂、聚氯乙烯的热稳定剂、多氨基甲酸酯的交联剂和己内酰胺的阻燃剂及化学分析试剂等。

肉桂酸由于应用广泛，市场需求特别大，经常是供不应求，特别是肉桂酸是新型甜味剂L—天门冬氨酰苯丙氨酸酯的前体化合物。随着天苯二肽消费量的增长，肉桂酸必将有着很好的市场前景。

合成路线简介国内目前有多家企业通过Perkin反应，用苯甲醛、乙酸酐为原料生产肉桂酸。但该法收率较低，耗能多，原料价格高。近年来，国内外报道了许多合成肉桂酸的新工艺，为内挂酸的工业化生产开辟了新的途径。

1.以苯甲醛和乙酸酐为原料的Perkin法合成肉桂酸的改进

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冉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。德国专利与罗马尼亚专利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％。但该法需消耗大量价格昂贵的氟化钾(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。

2.以氯代苯与丙烯酸为原料合成肉桂酸

苟少华等报道了在(聚4一乙烯基吡啶)钯(O)催化下，芳基碘苯与丙烯酸，丙烯酰胺和苯己烯反应．生成取代肉桂酸、肉挂酰胺和1，2一二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酯反应，以六甲基磷酸三胺为溶剂，PdCl2、PPh3，和K2CO3为催化剂，所得产物内桂酸乙酯的收率可达68.1％。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。

3.苯甲酸与乙烯酮为原料合成肉桂酸

德国专利报道了在锌盐催化下，以甲苯为溶剂，在苯甲醛中通入乙烯酮气

体。待反应完全之后。蒸去甲苯，在180～200℃下加热1小时，可以87％的收率制得肉桂酸。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，无需特殊催化剂，只要在降低合成成本上下好功夫，就有较好的工业化前景。

4.以二氯苄与醋酸钾为原料合成肉桂酸

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，进一步提高内桂酸的收率．此法具有一定工业化前景。

5．以苯乙烯和四氯化碳为原料合成肉桂酸

该合成方是文献报道最多的台成工艺，在催化剂作用下，CCl4与苯乙烯发生自由基加成反应得到l ： 1加成产物1，3,3,3-四氯丙基苯(I)。(I)在酸性条件下发生水解、消去反应生成肉挂酸。近有文献报道其两步收率分别可以达到95％～96％和90％。该合成工艺实现了以廉价化工产品为原料，高收率制备肉桂酸，且使用的催化剂常见、低廉，是最有工业化前景的合成方法。合成(I)所使用的催化剂主要有CuCl、CuCl2、FeCl3、PPh3和脂肪胺等。由(I)生成肉桂酸所使用的催化剂主要有FeCl3、 ZnCl2、HCOOH、CF3COOH、H2SO。、H3PO与HOAc。

工艺设计

目前我国大多数生产厂家使用的仍为Perkin法用苯甲醛与乙酸酐为原料。

但近年来研究者对苯乙烯与四氯化碳为原料生产肉桂酸的工艺研究加强，并有部分企业实现工业化。因此根据产业发展情况，本工艺设计就较有发展前景的苯乙烯法为基础的方法，针对先关资料进行的设计。该工艺原料易得，生产工艺先进，有一定的生产实例。但对目前工艺生产规模小，原料利用率低，三废处理及能耗等问题，本工艺尽心相关改进。主要在提高原料的利用率、提高产品的收率以及环境友好等方面做了一定的改进。

反应分两步进行，第一步使用氯化亚铜为催化剂，第二部以醋酸与硫酸锌为催化剂。第一步产品收率在92% 左右，第二步水解收率为96%。反应器进料比：苯乙烯：四氯化碳=1：2（mol），反应温度在70-75 ℃，反应5h。

四氯化碳回收用减压蒸馏塔。水解反应用水解塔进行，反应温度在108-118℃水解。氯化氢用水吸收的稀盐酸。溶剂回收用减压精馏塔。分离使用离心分离器。主要设备物料衡算

反应釜物料衡算

进料: 苯乙烯:四氯化碳：二乙胺=1:2:0.08 ，碳纳米管氯化亚铜为苯乙烯摩尔数的5%。

苯乙烯加料为900 L ,四氯化碳加料为 1800 L ,二乙胺为72 L ,氯化亚铜为

39Kg 。反应时间为5小时，反应温度控制在65-75℃。1,3,3,3-四氯丙基苯收率为91%，基本无副反应。