501-52-0/3-苯丙酸的制備與應(yīng)用

【背景及概述】^[1]

3-苯丙酸又名氫化桂皮酸，天然存在于覆盆子和巖薔薇中，從乙醇和水中析出者為無色針狀結(jié)晶、從乙醚中析出者為無色棱柱狀結(jié)晶。有幽雅的香豆素、香莢蘭豆樣的香氣，還有風(fēng)信子及玫瑰樣的香韻。白色結(jié)晶，分子量150.18，熔點(diǎn)48.5℃，沸點(diǎn)280℃，相對(duì)密度1.071。易溶于熱 水、醇、苯、氯仿、醚、冰醋酸、石油醚和二氯化碳。微溶于冷水。能隨水蒸氣揮發(fā)。3-苯丙酸用作香料的定香劑。

如果吸入3-苯丙酸，請(qǐng)將患者移到新鮮空氣處；如果皮膚接觸，應(yīng)脫去污染的衣著，用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚，如有不適感，就醫(yī)；如果眼晴接觸，應(yīng)分開眼瞼，用流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗，并立即就醫(yī)；如果食入，立即漱口，禁止催吐，應(yīng)立即就醫(yī)。對(duì)保護(hù)施救者的忠告如下：將患者轉(zhuǎn)移到安全的場(chǎng)所，咨詢醫(yī)生，如果條件允許請(qǐng)出示此化學(xué)品安全技術(shù)說明書給到現(xiàn)場(chǎng)的醫(yī)生看。若泄露，小量泄漏盡可能將泄漏液體收集在可密閉的容器中，用沙土、活性炭或其它惰性材料吸收，并轉(zhuǎn)移至安全場(chǎng)所，禁止沖入下水道；若大量泄漏，構(gòu)筑圍堤或挖坑收容，封閉排水管道，用泡沫覆蓋，抑制蒸發(fā)，用防爆泵轉(zhuǎn)移至槽車或?qū)Ｓ檬占鲀?nèi)，回收或運(yùn)至廢物處理場(chǎng)所處置。

【結(jié)構(gòu)】

【制備】^[1]

1. 以肉桂酸為原料，可按下述兩種方法操作制得3-苯丙酸。

(1) 將肉桂酸與80-90℃的氫氧化鈉溶液混合使成鈉鹽，向溶液添加雷尼鎳后，緩緩滴加水合肼。冷至20℃，加鹽酸至pH=1，即析出3-苯丙酸。

(2) 在攪拌下，將2.5%的鈉汞齊慢慢加入肉桂酸與氫氧化鈉溶液的混合物中，肉桂酸被產(chǎn)生的新生氫還原為苯丙酸。將反應(yīng)混合物鹽酸酸化，苯丙酸即呈油狀物析出，并很快固化，用熱水重結(jié)晶，即得成品3-苯丙酸。

2. 于常壓氫化反應(yīng)瓶中，加入肉桂酸1g，無水乙醇15mL，攪拌溶解。加入Rany Ni催化劑1g，減壓抽去空氣，充入氮?dú)?，重?fù)兩次后，再用氫氣置換氮?dú)狻ｉ_動(dòng)磁力攪拌器，進(jìn)行常壓氫化，直至不再吸收氫氣為止，約需2h。抽濾，濾液常壓蒸出溶劑，待剩下約1-2mL時(shí)，趁熱倒入表面皿中，冷卻后得白色(略帶綠色)蠟狀固體3-苯丙酸0.8g，mp46-48℃，收率80%。

【應(yīng)用】^[2]

3-苯丙酸是香料的定香劑，也可用作醫(yī)藥中間體，也用于有機(jī)合成。其應(yīng)用舉例如下：用于合成苯丙基咪唑啉。油田會(huì)采用酸洗的方法來清除管道內(nèi)壁形成的鹽垢，也會(huì)對(duì)管道內(nèi)壁造成一定的腐蝕。因此，為了抑制管道的酸性腐蝕、延長管道壽命，油氣田一般采用添加緩蝕劑的方式。在眾多緩蝕劑中，咪唑啉類緩蝕劑因其特殊的結(jié)構(gòu)組成，具有高效、低毒和生物易降解等特點(diǎn)，在國內(nèi)外油氣田中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。

咪唑啉衍生物一般是由有機(jī)羧酸與多乙烯多胺進(jìn)行脫水反應(yīng)得到的五元含氮雜環(huán)化合物，其中N原子含有未共用的電子對(duì)，能夠與Fe原子的空3d軌道形成配位鍵，使分子吸附在金屬表面形成緩蝕劑吸附膜，將金屬與腐蝕介質(zhì)分隔開，從而達(dá)到緩蝕目的。咪唑啉類緩蝕劑在酸性環(huán)境中具有較好的緩蝕性能，并且低毒、易降解，在抑制管道腐蝕方面具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

苯丙基咪唑啉的制備方法：取15g的3-苯丙酸、15mL的二乙烯三胺、7mL的二甲苯混合后，進(jìn)行磁力攪拌并開始加熱；升溫至170℃，進(jìn)行酰胺化反應(yīng)5h，之后升溫至220℃，進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)3h；反應(yīng)完畢后將 其轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中進(jìn)行減壓蒸餾蒸出多余的二乙烯三胺和二甲苯，之后置于真空干燥箱中常溫干燥，最終得到深棕色粘稠狀的苯丙基咪唑啉衍生物。

【主要參考資料】

[1] 實(shí)用精細(xì)化工辭典.

[2] 劉建國;徐亞洲;李自力;王隆;高歌;季莞然. 一種抑制碳鋼酸性腐蝕的緩蝕劑制備方法和應(yīng)用 .CN201710684186.0，申請(qǐng)日2017-08-11.