第二节 对甲基苯乙酮的合成
对甲基苯乙酮又名对甲基苯乙酮、1-（4-甲基苯基）乙醇、对乙酰甲苯、4-甲基苯乙酮，具有类似山楂花的芳香，并有紫苜蓿、蜂蜜、草莓的混合香味，香味尖锐而带甜，可用于配制金合欢型皂用紫丁香型香精，亦可作果实食品香精，该合成在有机合成中应用较为广泛。
对甲基苯乙酮为无色针状晶体（或无色至淡黄色液体），分子式：C9H10O，分子量：134.18，沸点：225℃，熔点：28℃，折射率：1.5335（20℃），相对密度：1.0051（20/4℃），闪点：92℃，易溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿和丙二醇，几乎不溶于水，分子结构式为：
一、制备方法分析
对甲基苯乙酮可由甲苯和乙酸酐在无水三氯化铝催化作用下制得，属于C-酰基化反应。反应式为：
制备对甲基苯乙酮反应机理为：
可能的副产物是邻甲基苯乙酮，它与主产物之比一般不超过1∶20。
二、对甲基苯乙酮的实验室合成
（一）药品准备
无水甲苯（20+5）mL、醋酸酐3.7mL（约4.0g，0.039mol）、无水三氯化铝13.0g[注]（0.098mol）浓盐酸、苯、5%氢氧化钠溶液、无水氯化钙。
（二）实验步骤
1.操作步骤
在100mL三口烧瓶上安装搅拌器，滴液漏斗和上口装有无水氯化钙干燥管[注]的冷凝管，干燥管与一气体吸收装置[注] 相连。
快速称取13.0g无水三氯化铝，研碎放入三口烧瓶中，立即加入20mL无水甲苯，在搅拌下通过滴液漏斗缓慢滴加3.7mL醋酸酐与5mL无水甲苯的混合液[注]，约需15min滴完。然后在90～95℃水浴中加热30min至无氯化氢气体逸出为止。待反应液冷却[注]后，将三颈烧瓶置于冷水浴中，在搅拌下缓慢滴入30mL浓盐酸与30mL冰水的混合液。刚滴入时，可观察到有固体产生，而后渐溶。当固体全部溶解后，用分液漏斗分出有机层，依次用水、5%氢氧化钠溶液、水各15mL洗涤，用无水硫酸镁干燥15min。
将干燥后的粗品溶液滤入蒸馏烧瓶中，在油浴上蒸去甲苯[注] ，当馏分温度升至140℃左右时，停止加热，移去油浴。稍冷后换用空气冷凝管，在石棉网上[注]蒸馏收集220～222℃的馏分。也可当蒸气的温度升至140℃时，停止加热。稍冷后，把装置改为减压蒸馏装置，先用水泵减压进一步蒸除甲苯，然后用油泵减压，收集112.5℃/1.46kPa（11mmHg）、93.5℃/0.93kPa（7mmHg）的馏分，可得对甲苯乙酮约4～4.5g。
纯对甲苯乙酮为无色液体，沸点为225℃/98.12kPa（736mmHg），熔点28℃，
=1.5353。本实验约需6～8h。
2.计算产率
按实际收率和理论值计算本次实验的产率。
3.产物的检测和鉴定
观察产品外观和性状，测定折射率、熔点，红外光谱测定。
三、对甲基苯乙酮的工业生产
对甲基苯乙酮的工业生产工艺流程图如图4-1所示。
图4-1 对甲基苯乙酮的工业生产工艺流程图
1—酰基化釜；2—溶解釜；3—洗涤干燥釜；4—精馏釜；5，6—冷凝器；7，8—油水分离器；9—前馏分罐；10—产品罐
将500kg干燥的甲苯和20kg干燥的三氯化铝加入干燥的搪玻璃反应釜中，搅拌并滴加乙酐，升温至90℃左右，至无氯化氢气体放出。冷却至室温，将物料放入碎冰和浓盐酸的混合物中，将三氯化铝全部溶解。分出甲苯，用10%的氢氧化钠洗涤，再用水洗两次。用无水氯化钙干燥后，放入精馏釜进行精馏，以色谱仪跟踪分析，收集含量97%以上的产品，可得对甲基苯乙酮约550kg。
分析与讨论
1.对甲基苯乙酮的合成任务实施中：
（1）反应体系为什么要处于干燥的环境，为此你在实验中采取了哪些措施？
（2）气体吸收装置的漏斗应如何放置？为什么要把漏斗半浸入水中？
（3）反应完成后加入浓盐酸与冰水的混合液的作用何在？
（4）在减压蒸馏中毛细管起什么作用？如果被蒸馏物对空气极为敏感将如何处置？
2.下列试剂在无水三氯化铝存在下相互作用，应得到什么产物？
（1）苯和1-氯丙烷
（2）苯和丙酸酐
（3）甲苯和邻苯二甲酸酐
（4）过量苯和1，2-二氯乙烷
3.什么是酰基化反应？常用的酰基化试剂有哪几类？
4.写出由苯和苯酐为原料合成蒽醌的反应式。
5.查阅相关资料，分析对甲基苯乙酮工业生产条件。
人物小知识
凯库勒（Friedrich August Kekule，1829—1896年），德国有机化学家，1829年9月7日出生于德国的达姆斯塔德市，中学时，就懂四门外语，从小热爱建筑，立志长大后要当一名优秀的建筑大师。1847年考入吉森大学学习建筑，当他听了李比希的化学课后，转而学习化学。1851年到法国、英国留学，与杜马、热拉尔、武慈、威廉逊等一流学者接触，并开始经典有机结构理论的研究。1860年9月组织召开了世界上第一次国际化学家会议，即卡尔斯鲁厄会议。1875年被选为伦敦皇家学会会员，并获该会考普利奖章。他还是法国科学院院士和国际化学学会的会员。1896年7月18日在伯恩逝世。
凯库勒在有机化学理论方面贡献很大。1857年左右提出有机化合物的甲烷类型；1858年提出碳链学说；1861年把有机化学定义为研究碳化合物的化学；1865年提出了苯的环状结构理论。苯环结构的诞生，是有机化学发展史上的一块里程碑，凯库勒认为苯环中六个碳原子是由单键与双键交替相连的，以保持碳原子为四价。1866年，他画出一个单、双键的空间模型，与现代结构式完全等价。这些成就为有机结构理论奠定了坚实的基础。主要著作有《苯衍生物化学》《有机化学教程》《有机化合物结构研究》等。
被誉为化学建筑师的凯库勒具有严谨的工作作风，同时又是一位平易近人和谦逊的人。他总是指出自己的全部思想和工作只不过是前人成就的继续。他志愿为科学而献身，他说：“到达知识高峰的人，往往是以渴望求知为动力，用尽毕生精力进行探索的人，而绝不是那些以谋取私利为目的的人。”他也是一位杰出的化学教育家，培养出像拜耳、范霍夫等一批优秀化学家。1895年被德国皇帝威廉二世赐予贵族封号。