引言：
肉桂酸乙酯，又称β-苯基丙烯酸乙酯，是一种重要的香料和食品添加剂，具有甜橙和葡萄的香味和底蕴，香气持久。它也被用于香烟烟丝中，作为增香剂和香味补偿剂。此外，肉桂酸乙酯还具有一定的生物活性，如抗菌、抗炎、抗肿瘤等作用。肉桂酸乙酯的需求量逐年增加，传统的合成方法存在一些缺点，如反应条件苛刻、催化剂污染环境、收率低等。因此，开发新型、高效、环保的肉桂酸乙酯合成方法具有重要的理论价值和现实意义。
简介：
肉桂酸乙酯天然存在于苏合香脂,(苏合香树分泌的树脂)及沙枣花中，其分子结构式见图1，微观模型图见图2。
目前，肉桂酸乙酯广泛应用于食品、化妆品及医药领域等。可以说肉桂酸乙酯在各个领域中都有很重要的作用。由于经济、产率、环保等方面原因就要迫切寻找一种高效的制备方法，这其中要考虑到催化剂、吸水剂、反应时间、原料用量等很多要素。传统上通常由肉桂酸与乙醇在硫酸催化下酯化而成，这种方法存在反应时间长、选择性差、副反应多、产率低 (约60%) 、硫酸对设备腐蚀严重、产品后处理困难及“三废”污染严重等问题，随着环保意识的增强，寻找新的产率高的合成方法已成为人们研究的新课题。
1. 综合方法
肉桂酸乙酯是一种具有多种用途的芳香化合物，可以通过三种主要方法合成:
（1）酯化反应
该方法涉及肉桂酸(C6H5CH=CHCOOH)与乙醇(C2H5OH)在酸催化剂(通常是硫酸(H2SO4))存在下的反应。在氯化氢或硫酸的存在下，乙醇与肉桂酸作用，在钠的存在下，乙酸乙酯与苯甲醛缩合，可制得肉桂酸乙酯。
（2）Claisen-Schmidt反应
要解开Claisen-Schmidt反应的基本原理，就需要对其工作机制进行细致的探索。这是一个由酯去质子化启动的两步程序。
步骤1：初始步骤涉及酯的去质子化，这导致形成烯醇化离子.反应中使用的强碱从酯的α碳中提取质子，产生这种关键的烯醇离子。
步骤2：在第二步中，这个烯醇化离子表现为亲核试剂并攻击第二酯分子的羰基碳。该过程导致烷氧基离子的排出并形成新的C-C键，从而形成β-酮酯或β-二酮。
肉桂酸乙酯的合成反应涉及苯甲醛(C6H5CHO)与乙酸乙酯(CH3COOC2H5)在强碱催化剂(如乙醇钠(NaOC2H5))存在下的缩合。碱基从乙酸乙酯的α-碳上去除一个质子，形成亲核试剂，攻击苯甲醛的羰基碳。这形成了一个新的碳-碳键，消除了乙醇，从而形成了肉桂酸乙酯。
（3）肉桂酸酶酯化合成生物活性肉桂酸乙酯
Yun Wang 等人研究了脂质酶TLIM催化肉桂酸与乙醇酯化合成肉桂酸乙酯的方法。为了提高肉桂酸乙酯的收率，在该反应中研究了几种介质，包括丙酮、异辛烷、DMSO和无溶剂介质。使用异辛烷作为反应介质，反应显示出高收率，发现其收率远高于先前报道的收率。此外，振荡速率、水活度、反应温度、底物摩尔比和酶负载等参数对该反应有重要影响。例如，当温度从10℃升高到50℃时，初始反应速率提高了18倍，肉桂酸乙酯的收率提高了6.2倍。在最佳条件下，脂肪酶催化合成肉桂酸乙酯的最大收率为99%，这对于开发制备肉桂酸乙酯的工业工艺具有普遍意义。
2. 具体合成步骤
2.1 方法一
用磷钨酸作催化剂采用脱水法来合成肉桂酸乙酯。实验表明当醇酸物质的量之比为13∶1，催化剂用量占反应物总质量的2.7%，吸水剂用量占反应物总质量的27%，反应时间为3 h时酯的收率最高达84.0%。
具体步骤如下：在50 mL圆底烧瓶中加入3.0 g (0.02 mol) 肉桂酸，一定量的磷钨酸催化剂和无水乙醇，在恒压滴液漏斗中加入一定量用滤纸包好的吸水剂 (无水硫酸镁) 。加热回流一段时间，然后改装成蒸馏装置蒸出烧瓶中未反应的乙醇 (回收可再利用) ，冷却后，往烧瓶中加入10 mL水，并用40 mL乙醚萃取三次，醚层用饱和碳酸钠溶液洗去未反应的肉桂酸，分液，醚层经干燥后,水浴蒸出乙醚 (回收) ，将烧瓶中剩下的液体冷却，即得。
2.2 方法二
以肉桂酸和乙醇为原料，采用无水硫酸钙为催化剂合成肉桂酸乙酯。最佳工艺条件为:n肉桂酸∶n乙醇=1∶6.36，硫酸钙加入量12.86%，反应时间14.55 h，肉桂酸乙酯收率可达到89.42%。成本低，适合工业化生产。
具体步骤如下：向配有冷凝管和分水器的四口烧瓶内加入肉桂酸、无水乙醇、无水硫酸钙，搅拌，加热至回流，连续向烧瓶内加入带水剂，反应生成的水通过分水器分出，反应结束后，冷却至室温，过滤除去催化剂，蒸出剩余乙醇和水，减压精馏得到肉桂酸乙酯。产率89.4%，纯度99.7%，熔点6.7～7.9℃，1HNMR(DMSO-d6,400 MHz）,δ:1.32(t,3H,-CH3),4.25(q,2H,-CH2),6.39(d,1H,α-HC=),7.61(d,1H,β-HC=),7.71(br,3H,3,4,5-H),7.52(br,2H,2,6-H）。
2.3 方法三
将一种离子液体与水混合后制备成微乳液，然后在微乳液中滴加氯化钯溶液制备成纳米级的钯催化剂，用此钯催化剂体系作为反应介质，加入碘苯、丙烯酸乙酯和三乙胺使体系在一定时间内发生HECK反应，从而制备得到肉桂酸乙酯。采用本方法制备肉桂酸乙酯的反应效率更高而且催化剂循环利用次数多，同时肉桂酸乙酯的收率达到99%以上，具备较高的推广价值。具体实验步骤如下：
（1）将120g的[BMIM]PF6离子液体加入到反应瓶中，25℃条件下磁力搅拌15min；
（2）缓慢加入160g的曲拉通X-100型乳化剂，过程中不断向体系内通入氮气，在搅拌条件下使二者相互溶解；
（3）向反应瓶中以2ml/min的速度缓慢滴加蒸馏水，直至整个反应体系透明澄清，开始加热到50℃，待温度恒定后加入70g的氯化钯溶液，继续搅拌；
（4）当体系从浅黄色转变成深黑色，同时反应瓶内没有沉淀、体系均匀时，缓慢升温至80℃，向体系内加入200g碘苯、210g丙烯酸乙酯和210g三乙胺，搅拌3h；
（5）反应结束后，进行产物分离，通过核磁共振分析确认产物是肉桂酸乙酯并计算得率达到99.5%。
3. 质量控制和分析
3.1 肉桂酸乙酯的分析
采用多种技术来分析肉桂酸乙酯的质量和纯度。 以下是一些常用的方法：
（1）光谱表征方法
红外 (IR) 光谱：该技术可识别分子中存在的官能团，确认肉桂酸乙酯特有的酯和芳香族官能团的存在。
紫外（UV）光谱：该方法可以确定分子中是否存在共轭双键，进一步支持肉桂酸乙酯的鉴定。
（2）用于纯度测定的 HPLC、GC-MS 和 NMR 分析
高效液相色谱 (HPLC)：该技术根据组分的极性来分离组分。 通过将肉桂酸乙酯峰的保留时间与标准品进行比较，并使用校准方法，可以确定样品的纯度。
气相色谱-质谱 (GC-MS)：这种组合技术根据组分的挥发性分离组分，然后根据质谱对其进行识别。 GC-MS 可用于识别和定量肉桂酸乙酯样品中存在的杂质。
核磁共振 (NMR) 光谱：该方法通过识别质子和碳的特定化学环境来提供有关分子结构的详细信息。 NMR 可用于确认肉桂酸乙酯的结构并鉴定任何未知杂质。
3.2 肉桂酸乙酯合成的质量控制
在整个合成过程中保持质量至关重要。 以下是质量控制的一些关键方面：
（1）遵守监管标准和规范
根据预期用途（例如食品调味剂、药物成分），肉桂酸乙酯必须符合美国食品药品监督管理局 (FDA) 或欧洲药典 (Ph. Eur.) 等组织制定的相关规定。 这些法规规定了纯度要求、可接受的杂质水平以及对合成中使用的溶剂或添加剂的任何限制。
（2）确保产品质量和安全的测试协议
制造商在整个生产过程中建立测试协议。 这些协议可能包括：
起始材料分析以确保合成中使用的前体的纯度。
过程控制，用于监控反应进度并识别任何偏差。
使用前面提到的分析方法（HPLC、GC-MS 等）进行最终产品测试，以确认纯度、特性以及是否不含有害污染物。
通过坚持严格的质量控制措施，制造商可以确保为其预期应用持续生产高纯度和安全的肉桂酸乙酯。
4. 结论
肉桂酸乙酯是一种重要的香料和食品添加剂，具有广泛的应用前景。目前，肉桂酸乙酯的合成方法主要有酯化法和生物法等。酯化法是目前工业上生产肉桂酸乙酯的主要方法，但存在催化剂污染环境等缺点。生物法绿色环保，但反应速度较慢、成本较高。随着科学技术的进步，新的肉桂酸乙酯合成方法有望不断涌现。未来，肉桂酸乙酯的合成方法将朝着高效、环保、低成本的方向发展。
参考：
[1]程渡安,冯明. 融入职业取向的项目式教学——肉桂酸乙酯的工业合成 [J]. 化学教育(中英文), 2024, 45 (01): 40-46. DOI:10.13884/j.1003-3807hxjy.2022100182.
[2]郝利娜,张立光. 硫酸钙催化合成肉桂酸乙酯工艺研究 [J]. 当代化工, 2019, 48 (10): 2223-2226. DOI:10.13840/j.cnki.cn21-1457/tq.2019.10.012.
[3]刘可. 磷钨酸催化脱水法合成肉桂酸乙酯 [J]. 广东化工, 2016, 43 (05): 95-96+92.
[4]https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S030881461500895
[5]https://www.vaia.com/en-us/explanations/chemistry/organic-chemistry/claisen-condensation/
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