实验6　香兰素的合成

香兰素是人类所合成的第一种香精，由德国的M·哈尔曼博士与G·泰曼博士于1874年合成成功。通常分为甲基香兰素和乙基香兰素。香兰素化学名3-甲氧基-4-羟基苯甲醛，外观白色或微黄色结晶，具有香荚兰香气及浓郁的奶香，为香料工业中最大的品种，是人们普遍喜爱的奶油香草香精的主要成分。

本实验采用2-硝基氯苯为原料经过多步反应合成香兰素，大概需要14学时完成。

实验目的

① 认识香兰素的制备及其用途。

② 学习多步反应的实验设计方法。

③ 巩固回流、蒸馏、结晶等基本操作。

④ 培养相互讨论、团队合作的能力。

实验原理

本实验采用2-硝基氯苯为原料经过多步反应合成香兰素，实验路线见图1-5。

图1-5　香兰素合成的实验路线

仪器和药品

仪器：三口烧瓶（250mL）、单口圆底烧瓶（100mL）、球形冷凝管、机械搅拌器、加热套、调压器、布氏漏斗、水泵。

药品：甲醇、2-硝基氯苯（邻硝基氯苯）、甲酸、铁粉、稀硫酸、亚硝酸钠、氢氧化钠、95%乙醇、氯仿。

实验步骤

（1）邻硝基苯甲醚的合成

① 加热回流：在三口烧瓶中加入30mL甲醇、20g NaOH，再加3mL水，进行搅拌，加热至80℃时开始滴加61.5mL（80g）邻硝基氯苯，继续加热至100℃搅拌回流3h左右（溶液出现微红色油状物）。

② 分液：用分液漏斗进行分液，取微红色液体层（邻硝基苯甲醚外观与性状：无色结晶或微红色液体）。

（2）邻氨基苯甲醚的合成

① 在三口烧瓶中加入56g Fe、50mL HCOOH，然后加入分液后得到的微红色液体，保持125℃左右搅拌加热回流2h左右。

② 蒸馏。待反应完全后，根据沸点不同使用蒸馏法进行分离（邻硝基苯甲醚沸点273℃，邻氨基苯甲醚沸点224℃）。

③ 用适量热水将邻氨基苯甲醚溶解形成饱和溶液，然后冷却至室温，则大部分邻氨基苯甲醚便会结晶析出，而其中的杂质大部分残留在溶液中。因此使得邻氨基苯甲醚的纯度大大提高。

（3）重氮化

将重结晶得到的邻氨基苯甲醚和60mL稀硫酸溶液混合在250mL锥形瓶中，进行冰水浴降温至5～10℃，时间约10min。向锥形瓶内滴加NaNO₂溶液。用淀粉碘化钾试纸检验过量的亚硝酸钠，液体呈现淡黄色为反应终点。

（4）水解

将得到的母液用水和硫酸酸化水解回流30min左右，再用适量NaOH溶液进行中和，使用pH试纸检验、过滤。

（5）合成香兰素

① 在三口烧瓶中加上一步得到的产物、15mL CH₃OH、60mL NaOH，慢慢滴加90mL氯仿，65～85℃加热回流1h左右反应，得到粗产品。

② 使用温热酒精溶解香兰素，使溶液冷却至香兰素析出，抽滤出香兰素并干燥。

注意事项

① 若邻硝基氯苯凝结了，可用热水浴加热几分钟；

② 重氮化时，要严格控制温度5～10℃；

③ 注意各种试剂的取放；

④ 注意防止香兰素过早凝固阻塞管道，进行减压蒸馏收集香兰素时，宜选用直形冷凝管，并采用热水循环，以免蒸出的香兰素过早凝固而堵塞管道；

⑤ 香兰素粗品不够稳定，不宜久置，需精制干燥后置于密闭容器中保存。