第二節 對甲基苯乙酮的合成
對甲基苯乙酮又名對甲基苯乙酮、1-（4-甲基苯基）乙醇、對乙酰甲苯、4-甲基苯乙酮，具有類似山楂花的芳香，并有紫苜蓿、蜂蜜、草莓的混合香味，香味尖銳而帶甜，可用于配制金合歡型皂用紫丁香型香精，亦可作果實食品香精，該合成在有機合成中應用較為廣泛。
對甲基苯乙酮為無色針狀晶體（或無色至淡黃色液體），分子式：C9H10O，分子量：134.18，沸點：225℃，熔點：28℃，折射率：1.5335（20℃），相對密度：1.0051（20/4℃），閃點：92℃，易溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿和丙二醇，幾乎不溶于水，分子結構式為：
一、制備方法分析
對甲基苯乙酮可由甲苯和乙酸酐在無水三氯化鋁催化作用下制得，屬于C-酰基化反應。反應式為：
制備對甲基苯乙酮反應機理為：
可能的副產物是鄰甲基苯乙酮，它與主產物之比一般不超過1∶20。
二、對甲基苯乙酮的實驗室合成
（一）藥品準備
無水甲苯（20+5）mL、醋酸酐3.7mL（約4.0g，0.039mol）、無水三氯化鋁13.0g[注]（0.098mol）濃鹽酸、苯、5%氫氧化鈉溶液、無水氯化鈣。
（二）實驗步驟
1.操作步驟
在100mL三口燒瓶上安裝攪拌器，滴液漏斗和上口裝有無水氯化鈣干燥管[注]的冷凝管，干燥管與一氣體吸收裝置[注] 相連。
快速稱取13.0g無水三氯化鋁，研碎放入三口燒瓶中，立即加入20mL無水甲苯，在攪拌下通過滴液漏斗緩慢滴加3.7mL醋酸酐與5mL無水甲苯的混合液[注]，約需15min滴完。然后在90～95℃水浴中加熱30min至無氯化氫氣體逸出為止。待反應液冷卻[注]后，將三頸燒瓶置于冷水浴中，在攪拌下緩慢滴入30mL濃鹽酸與30mL冰水的混合液。剛滴入時，可觀察到有固體產生，而后漸溶。當固體全部溶解后，用分液漏斗分出有機層，依次用水、5%氫氧化鈉溶液、水各15mL洗滌，用無水硫酸鎂干燥15min。
將干燥后的粗品溶液濾入蒸餾燒瓶中，在油浴上蒸去甲苯[注] ，當餾分溫度升至140℃左右時，停止加熱，移去油浴。稍冷后換用空氣冷凝管，在石棉網上[注]蒸餾收集220～222℃的餾分。也可當蒸氣的溫度升至140℃時，停止加熱。稍冷后，把裝置改為減壓蒸餾裝置，先用水泵減壓進一步蒸除甲苯，然后用油泵減壓，收集112.5℃/1.46kPa（11mmHg）、93.5℃/0.93kPa（7mmHg）的餾分，可得對甲苯乙酮約4～4.5g。
純對甲苯乙酮為無色液體，沸點為225℃/98.12kPa（736mmHg），熔點28℃，
=1.5353。本實驗約需6～8h。
2.計算產率
按實際收率和理論值計算本次實驗的產率。
3.產物的檢測和鑒定
觀察產品外觀和性狀，測定折射率、熔點，紅外光譜測定。
三、對甲基苯乙酮的工業生產
對甲基苯乙酮的工業生產工藝流程圖如圖4-1所示。
圖4-1 對甲基苯乙酮的工業生產工藝流程圖
1—酰基化釜；2—溶解釜；3—洗滌干燥釜；4—精餾釜；5，6—冷凝器；7，8—油水分離器；9—前餾分罐；10—產品罐
將500kg干燥的甲苯和20kg干燥的三氯化鋁加入干燥的搪玻璃反應釜中，攪拌并滴加乙酐，升溫至90℃左右，至無氯化氫氣體放出。冷卻至室溫，將物料放入碎冰和濃鹽酸的混合物中，將三氯化鋁全部溶解。分出甲苯，用10%的氫氧化鈉洗滌，再用水洗兩次。用無水氯化鈣干燥后，放入精餾釜進行精餾，以色譜儀跟蹤分析，收集含量97%以上的產品，可得對甲基苯乙酮約550kg。
分析與討論
1.對甲基苯乙酮的合成任務實施中：
（1）反應體系為什么要處于干燥的環境，為此你在實驗中采取了哪些措施？
（2）氣體吸收裝置的漏斗應如何放置？為什么要把漏斗半浸入水中？
（3）反應完成后加入濃鹽酸與冰水的混合液的作用何在？
（4）在減壓蒸餾中毛細管起什么作用？如果被蒸餾物對空氣極為敏感將如何處置？
2.下列試劑在無水三氯化鋁存在下相互作用，應得到什么產物？
（1）苯和1-氯丙烷
（2）苯和丙酸酐
（3）甲苯和鄰苯二甲酸酐
（4）過量苯和1，2-二氯乙烷
3.什么是酰基化反應？常用的酰基化試劑有哪幾類？
4.寫出由苯和苯酐為原料合成蒽醌的反應式。
5.查閱相關資料，分析對甲基苯乙酮工業生產條件。
人物小知識
凱庫勒（Friedrich August Kekule，1829—1896年），德國有機化學家，1829年9月7日出生于德國的達姆斯塔德市，中學時，就懂四門外語，從小熱愛建筑，立志長大后要當一名優秀的建筑大師。1847年考入吉森大學學習建筑，當他聽了李比希的化學課后，轉而學習化學。1851年到法國、英國留學，與杜馬、熱拉爾、武慈、威廉遜等一流學者接觸，并開始經典有機結構理論的研究。1860年9月組織召開了世界上第一次國際化學家會議，即卡爾斯魯厄會議。1875年被選為倫敦皇家學會會員，并獲該會考普利獎章。他還是法國科學院院士和國際化學學會的會員。1896年7月18日在伯恩逝世。
凱庫勒在有機化學理論方面貢獻很大。1857年左右提出有機化合物的甲烷類型；1858年提出碳鏈學說；1861年把有機化學定義為研究碳化合物的化學；1865年提出了苯的環狀結構理論。苯環結構的誕生，是有機化學發展史上的一塊里程碑，凱庫勒認為苯環中六個碳原子是由單鍵與雙鍵交替相連的，以保持碳原子為四價。1866年，他畫出一個單、雙鍵的空間模型，與現代結構式完全等價。這些成就為有機結構理論奠定了堅實的基礎。主要著作有《苯衍生物化學》《有機化學教程》《有機化合物結構研究》等。
被譽為化學建筑師的凱庫勒具有嚴謹的工作作風，同時又是一位平易近人和謙遜的人。他總是指出自己的全部思想和工作只不過是前人成就的繼續。他志愿為科學而獻身，他說：“到達知識高峰的人，往往是以渴望求知為動力，用盡畢生精力進行探索的人，而絕不是那些以謀取私利為目的的人。”他也是一位杰出的化學教育家，培養出像拜耳、范霍夫等一批優秀化學家。1895年被德國皇帝威廉二世賜予貴族封號。