3-苯丙酸的制备与应用

【背景及概述】^[1]

3-苯丙酸又名氢化桂皮酸，天然存在于覆盆子和岩蔷薇中，从乙醇和水中析出者为无色针状结晶、从乙醚中析出者为无色棱柱状结晶。有幽雅的香豆素、香荚兰豆样的香气，还有风信子及玫瑰样的香韵。白色结晶，分子量150.18，熔点48.5℃，沸点280℃，相对密度1.071。易溶于热 水、醇、苯、氯仿、醚、冰醋酸、石油醚和二氯化碳。微溶于冷水。能随水蒸气挥发。3-苯丙酸用作香料的定香剂。

如果吸入3-苯丙酸，请将患者移到新鲜空气处；如果皮肤接触，应脱去污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤，如有不适感，就医；如果眼晴接触，应分开眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗，并立即就医；如果食入，立即漱口，禁止催吐，应立即就医。对保护施救者的忠告如下：将患者转移到安全的场所，咨询医生，如果条件允许请出示此化学品安全技术说明书给到现场的医生看。若泄露，小量泄漏尽可能将泄漏液体收集在可密闭的容器中，用沙土、活性炭或其它惰性材料吸收，并转移至安全场所，禁止冲入下水道；若大量泄漏，构筑围堤或挖坑收容，封闭排水管道，用泡沫覆盖，抑制蒸发，用防爆泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。

【结构】

【制备】^[1]

1. 以肉桂酸为原料，可按下述两种方法操作制得3-苯丙酸。

(1) 将肉桂酸与80-90℃的氢氧化钠溶液混合使成钠盐，向溶液添加雷尼镍后，缓缓滴加水合肼。冷至20℃，加盐酸至pH=1，即析出3-苯丙酸。

(2) 在搅拌下，将2.5%的钠汞齐慢慢加入肉桂酸与氢氧化钠溶液的混合物中，肉桂酸被产生的新生氢还原为苯丙酸。将反应混合物盐酸酸化，苯丙酸即呈油状物析出，并很快固化，用热水重结晶，即得成品3-苯丙酸。  

2. 于常压氢化反应瓶中，加入肉桂酸1g，无水乙醇15mL，搅拌溶解。加入Rany Ni催化剂1g，减压抽去空气，充入氮气，重复两次后，再用氢气置换氮气。开动磁力搅拌器，进行常压氢化，直至不再吸收氢气为止，约需2h。抽滤，滤液常压蒸出溶剂，待剩下约1-2mL时，趁热倒入表面皿中，冷却后得白色(略带绿色)蜡状固体3-苯丙酸0.8g，mp46-48℃，收率80%。

【应用】^[2]

3-苯丙酸是香料的定香剂，也可用作医药中间体，也用于有机合成。其应用举例如下：用于合成苯丙基咪唑啉。油田会采用酸洗的方法来清除管道内壁形成的盐垢，也会对管道内壁造成一定的腐蚀。因此，为了抑制管道的酸性腐蚀、延长管道寿命，油气田一般采用添加缓蚀剂的方式。在众多缓蚀剂中，咪唑啉类缓蚀剂因其特殊的结构组成，具有高效、低毒和生物易降解等特点，在国内外油气田中已经得到了广泛应用。

咪唑啉衍生物一般是由有机羧酸与多乙烯多胺进行脱水反应得到的五元含氮杂环化合物，其中N原子含有未共用的电子对，能够与Fe原子的空3d轨道形成配位键，使分子吸附在金属表面形成缓蚀剂吸附膜，将金属与腐蚀介质分隔开，从而达到缓蚀目的。咪唑啉类缓蚀剂在酸性环境中具有较好的缓蚀性能，并且低毒、易降解，在抑制管道腐蚀方面具有较高的应用价值。

苯丙基咪唑啉的制备方法：取15g的3-苯丙酸、15mL的二乙烯三胺、7mL的二甲苯混合后，进行磁力搅拌并开始加热；升温至170℃，进行酰胺化反应5h，之后升温至220℃，进行环化反应3h；反应完毕后将 其转入旋转蒸发仪中进行减压蒸馏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温干燥，最终得到深棕色粘稠状的苯丙基咪唑啉衍生物。

【主要参考资料】

[1] 实用精细化工辞典.

[2] 刘建国;徐亚洲;李自力;王隆;高歌;季莞然. 一种抑制碳钢酸性腐蚀的缓蚀剂制备方法和应用 .CN201710684186.0，申请日2017-08-11.