背景及概述

肉桂酸是一種微有桂皮味的香料。在醫(yī)藥行業(yè)中肉桂酸可用于局部麻醉劑、抗炎、止痛、抗傳染、抗癌、血管擴張劑、抗?jié)儎┖偷脱堑人幬锏闹苽?。農(nóng)業(yè)上肉桂酸可用作長效殺菌劑、植物生長促進劑和除草劑、果蔬食品保鮮防腐劑等，最新研究還發(fā)現(xiàn)肉桂酸對銅綠微囊藻和斜生柵藻具有抑制作用，這為水華的生物治理找到一條安全有效的途徑。此外，肉桂酸還可用作測定鈾和釩的試劑、分離釷的試劑、鍍鋅的緩蝕劑、聚氯乙烯的熱穩(wěn)定劑、聚氨基甲酸酯的交聯(lián)劑、聚己內(nèi)酰胺的阻燃劑、表面活性劑及負片型感光樹脂的合成原料。肉桂酸及其衍生物的廣泛應(yīng)用使其具有廣闊的市場前景。2-氟肉桂酸英文名稱：2-Fluorocinnamicacid，中文別名：鄰氟肉桂酸，CAS號：451-69-4，分子式：C9H7FO2，分子量：166.149，白色晶體。

制備

合成鄰氟肉桂酸的方法有多種，如Perkin法、Knoevenagel法、鄰氟苯甲醛－丙酮法、鄰氟苯甲醛－乙烯酮法、鄰氟苯甲醛－醋酸法、苯乙烯－四氯化碳法、苯乙烯－一氧化碳法、苯乙烯－二氧化碳法、苯基氯甲烷－無水醋酸鈉法、鹵代苯－丙烯酸法、肉桂醛氧化法等。以上方法大部分因能耗大、污染重、成本高、產(chǎn)率低等因素而沒有實際工業(yè)應(yīng)用價值，或已經(jīng)被淘汰。目前工業(yè)上生產(chǎn)鄰氟肉桂酸的方法主要是Perkin法和苯乙烯－四氯化碳法。筆者以反應(yīng)原料為分類依據(jù)，對鄰氟肉桂酸的合成進展進行綜述和評價[1]。

以鄰氟苯甲醛為原料

Perkin法

Perkin法是工業(yè)和實驗室中普遍采用的合成鄰氟肉桂酸的一種方法，即以鄰氟苯甲醛和醋酐為原料，在弱堿的作用下醛作為受體，乙酸酐的α－H被奪去后以負離子的形式作為給予體，進行親核加成，最后生成鄰氟肉桂酸。該法具有原料易得、操作簡單、產(chǎn)物純度高且不含氯離子等優(yōu)點。反應(yīng)式如下:

圖1 鄰氟肉桂酸合成反應(yīng)式圖

常用的催化劑為K2CO3，Na2CO3，CH3COOK，CH3COONa，KF，K2O，γ－Al2O3等固體弱堿或其復(fù)合物，其中以無水K2CO3和CH3COOK效果。以醋酸鉀為催化劑合成鄰氟肉桂酸，醛酐物質(zhì)的量比為1∶3，催化劑用量為6g，反應(yīng)時間為2h，產(chǎn)率可達48．6%。用氟化鈉－碳酸鉀(物質(zhì)的量比為1∶2)復(fù)合催化合成鄰氟肉桂酸，在n(鄰氟苯甲醛)∶n(乙酸酐)=3∶8，反應(yīng)溫度為150～170℃，反應(yīng)時間為50min的條件下，產(chǎn)率達76．2%。但無論用單一的固體堿催化還是用復(fù)合堿催化，都存在乙酸酐的活性低、反應(yīng)溫度高、時間長、易聚合、產(chǎn)率低、催化劑難回收等缺點。用Perkin法合成鄰氟肉桂酸，在選擇或制備經(jīng)濟適用的綠色催化材料、降低反應(yīng)溫度、減少反應(yīng)的成本、提高產(chǎn)品收率等方面仍需深入研究和探討。

Knoevenagel法

此類反應(yīng)是以鄰氟苯甲醛－丙二酸為原料，在催化劑作用下合成鄰氟肉桂酸。常用的催化劑為吡啶、苯胺等有機堿。以六氫吡啶為縮合劑，在吡啶介質(zhì)中，通過鄰氟苯甲醛與丙二酸發(fā)生縮合反應(yīng)合成鄰氟肉桂酸，其的工藝條件是:n(鄰氟苯甲醛)∶n(丙二酸)=1∶1．2，n(鄰氟苯甲醛)∶n(吡啶)∶n(六氫吡啶)=1∶2．4∶0．025，在95℃下回流2h。在此條件下產(chǎn)率達89．2%。微波輻射下合成鄰氟肉桂酸。以鄰氟苯甲醛為反應(yīng)底物，丙二酸為試劑，吡啶為溶劑，苯胺為催化劑，反應(yīng)條件為:丙二酸用量為2．5g，n(丙二酸)∶n(鄰氟苯甲醛)=1∶2，苯胺用量0．26mol，微波功率464W，反應(yīng)時間19min。在此條件下產(chǎn)率為67．2%。該方法具有工藝簡單、操作方便、反應(yīng)溫度低、產(chǎn)物純度和收率較高等優(yōu)點，但所使用的催化劑六氫吡啶具有難聞氣味，不易回收且有一定毒性，此外所使用的原料丙二酸價格也較高，給工業(yè)化應(yīng)用帶來一定的限制。

以苯乙烯為原料

苯乙烯－四氯化碳法

該法分兩步進行:步是在一價銅配合物催化下苯乙烯和四氯化碳發(fā)生自由基加成;第二步是上述中間物在酸性介質(zhì)中發(fā)生水解、消去反應(yīng)生成鄰氟肉桂酸。將氯化亞銅負載在納米炭上作為催化劑，以二乙胺為助催化劑，苯乙烯和四氯化碳發(fā)生加成反應(yīng)生成1，3，3，3－四氯丙烯苯中間體，其收率為96%，中間體在酸性體系中于115～125℃下水解12h，結(jié)晶，過濾得到產(chǎn)物鄰氟肉桂酸，產(chǎn)率84．9%。該法反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率高，而且使用的催化劑也常見，該路線具有一定的開發(fā)和推廣價值。但是該工藝中要使用大量的水洗、酸洗，不僅增加了工藝程序和難度，而且產(chǎn)生大量有色廢水，需增加環(huán)保投資;此外，蒸餾中間體的環(huán)節(jié)能耗大等問題有待進一步解決。近年來由于鄰氟苯甲醛和醋酐價格大幅上漲，使得Perkin法生產(chǎn)鄰氟肉桂酸成本上升，而苯乙烯和四氯化碳都是大噸位廉價化工產(chǎn)品，且根據(jù)保護大氣臭氧層的國際蒙特利爾條約，將逐步限制對四氯化碳的使用，將四氯化碳轉(zhuǎn)化成其他產(chǎn)品已成為迫切需要解決的問題。

以苯基氯甲烷－無水醋酸鈉為原料

苯基二氯甲烷和無水醋酸鈉在吡啶為溶劑的條件下，170～180℃下反應(yīng)生成鄰氟肉桂酸。二氯芐可作為鄰氟苯甲醛的前體，該法可認為是Perkin反應(yīng)的改進。該法線路較短，原料價廉易得，反應(yīng)條件溫和，但存在轉(zhuǎn)化率低、副產(chǎn)物多、產(chǎn)物易含氯離子等缺點。此法也曾被以苯基二氯甲烷為副產(chǎn)物的生產(chǎn)芐氯的廠家采用，但已趨淘汰。

結(jié)論與展望

隨著新型保健甜味劑阿斯巴甜在國內(nèi)的興起，以及肉桂酸及其衍生物在醫(yī)藥、農(nóng)藥、食品、材料、香精香料化妝品等行業(yè)中應(yīng)用的拓展，肉桂酸的市場前景將會更加廣闊。目前工業(yè)上制備肉桂酸以Perkin法、苯乙烯－四氯化碳法為主，但是Perkin法產(chǎn)率低，能耗高，苯乙烯－四氯化碳法的成本和環(huán)境等問題有待進一步解決。更加經(jīng)濟高效、綠色環(huán)保的合成方法將是未來肉桂酸合成發(fā)展的必然趨勢，其中生物酶法合成將是一個理想的發(fā)展方向。

參考文獻

[1] 郭少春． 肉桂酸的應(yīng)用開發(fā)及合成技術(shù)進展［J］． 上?；?，2002，27(8):32 －34．