对溴苯胺的全合成

以苯胺为原料合成对溴苯胺

化学与环境学院

摘要:对溴苯胺是非常重要的有机化工原料,本合成过程要经历还原、保护、溴代、去保护等多个步骤。本实验以本实验以10mL 苯胺为初始原料,用醋酸将苯胺乙酰化制成乙酰苯胺,再用溴单质亲电取代乙酰苯胺对位上的氢生成对溴乙酰苯胺,最后在酸性条件下把对溴乙酰苯胺转化为目标产物对溴苯胺,称量得到其质量为1.86g .

Abstract : 4-Bromoanlines is very important organic chemical raw materials, its synthesis process go through reduction, protection, bromination, to protect and a number of steps.In this experiment, 10mL as aniline the raw material. And then acetic acid made aniline acetylation to acetanilide. Bromine replace the Acetanilide hydrogen generated on the bit by the Electrophilic substitution and generate para-Bromoacetanilide.At last, under acidic conditions Bromoacetanilide is turned into bromo aniline---the target product. The mass of the target product is 1.86g. 关键词:苯胺 对溴苯胺 乙酰苯胺

Key words:aniline 4-Bromoanlines acetanilide

1. 前言:

乙酰苯胺是白色有光泽片状结晶或白色结晶粉末,在水中再结晶析出呈正交晶片状。无臭或略有苯胺及乙酸气味。 呈中性或极弱碱性。在遇酸或碱性水溶液易分解成苯胺及乙酸。在苯环上比较容易发生亲电取代反应,和硝酸、卤素等反应生成对应的取代乙酰苯胺。

目前,国内生产芳香族胺类多采用酸性条件下的铁粉还原法,碱性条件下的硫化碱还原法及中性条件下的Raney-Ni 及贵金属还原法。贵金属(如Pt 、Pd 、Ru 等)型催化还原法所用的催化剂价格较贵,成本高,虽然回收后可适当降低成本,但工艺复杂,目前还不适合工业化生产。中性条件下的Raney-Ni 还原法

虽然产品产率高,催化剂可循环利用,工艺过程简单,易操作,也基本无环境污染,适合工业化生产,但对实验室的设备要求高,不适合学生在实验室里进行。本次实验所用的是酸性条件下的锡还原法,此法同碱性条件下硫化碱还原法一样对环境有较严重的污染,不适合可持续发展要求,但成本较低,设备要求也低,适合学生在实验室里进行。

本实验通过多步反应,先由苯胺制得中间体乙酰苯胺;中间体乙酰苯胺和乙酸发生亲电取代反应,得到对溴乙酰苯胺中间体,保护了氨基;对溴乙酰苯胺和溴在冰醋酸溶剂中发生亲电取代反应,得到对溴乙酰苯胺;对溴乙酰苯胺在酸性条件下去保护,最终得到乙酰苯胺。本实验的实验过程较复杂,需要经过多步反应,耗费的时间也较长,产率较低。本次实验的最终产率为19%。 实验原理如下所示:

为了得到对溴苯胺,在合成中采用了以下合成路线:

具体原理如下:

1.1.1中间体乙酰苯胺的制备

乙酰苯胺为无色晶体,具有退烧镇痛的作用,是较早使用的解热镇痛药,因此俗称“退热冰”。乙酰苯胺也是磺胺类药物合成中重要的中间体。

胺的酰基化在有机合成中有着重要的作用。作为一种保护措施,一级和二级芳胺在合成中通常被转化为它们的乙酰基衍生物,以降低胺对氧化降解的敏感性,使其不被反应试剂破坏;同时氨基酰化后降低了氨基在亲电取代反应(特别是卤化)中的反应能力,使其由很强的第Ⅰ类定位基变为中等强度的第Ⅱ类定位基,使反应由多元取代变为有用的一元取代,由于乙酰基的空间位阻很大,往往选择性地生成对位取代物。

伯胺、仲胺可用酰氯、酸酐或与冰醋酸加热来进行酰化,使用冰醋酸试剂易

得,价格便宜,但需要较长的反应时间,适合规模较大的制备。酸酐一般来说是比酰氯更好地酰化试剂。如果在醋酸-醋酸钠的缓冲溶液中进行酰化,由于酸酐的水解比酰化速率 慢得多,可以得到高纯度的产物。

乙酰苯胺可由苯胺与乙酰化试剂,如乙酰苯氯、乙酐、或者乙酸等直接作用来制备。反应活性是乙酰氯>乙酸酐>乙酸。由于乙酰氯和乙酸酐价格较贵,本实验选用纯的乙酸(俗称冰醋酸)作为乙酰化试剂。反应式如下:

冰醋酸与苯胺的反应速率较慢,且反应式可逆的,为了提高乙酰苯胺的产率,一般采用冰醋酸过量的方法,同时利用分馏柱将反应中生成的水从平衡中移去。由于苯胺易氧化,加入少量锌粉,防止苯胺在反应过程中氧化。

1.1.2中间体对溴乙酰苯胺的合成

苯环卤代反应:卤素对苯环上的取代反应属亲电取代反应。常用的催化剂有铁、铝、磷及其卤化物等。由于苯环上有邻对位定位基酰胺基,同时酰基的空间位阻比较大,因此反应往往会选择性生成对位取代物,得到对溴乙酰苯胺。反应如下:

1.1.3目标产物对溴苯胺的合成

对溴乙酰苯胺在酸性条件下去保护生成对溴苯胺,是常见的去保护方法。

2. 实验部分

2.1、实验仪器及试剂

该实验所用基本装置主要有如下:

图1 回流装置 图2 水蒸气蒸馏装置

图3 萃取装置 图4 蒸馏装置

图5 分馏装置 图6 布氏漏斗抽滤装置图

图7 自动搅拌装置 图8 尾气吸收装置

图9 加液回流装置 2.1.1中间体乙酰苯胺的制备

仪器:圆底烧瓶、刺形分馏柱、直形冷凝管、接液管、量筒、烧杯、吸滤瓶、布氏漏斗、小水泵、保温漏斗、电热套 试剂:苯胺(自制)、冰醋酸、锌粉

实验步骤:在50ml 圆底烧瓶中放置10ml 新蒸馏过的苯胺(10.2g ,0.11mol )、15ml 冰醋酸(15.7g ,0.26mol )及少许锌粉(约0.1g ),装上一分馏柱,插上温度计,用小量筒收集蒸出的水和乙酸。将圆底烧瓶在石棉网上用小火加热回流,保持温度计读数于105℃约1h ,反应生成的水及少量醋酸被蒸出,当温度下降则表明反应已经完成。在搅拌下趁热将反应物倒入盛有100ml 冷水的烧杯中,冷却后抽滤,用冷水洗涤粗产品。将粗产品移至500ml 烧杯中,加入300ml 水,置烧杯于石棉网上,加热使粗产品溶解,稍冷后,加入0.5g 活性炭,并煮沸10min 。在保温漏斗中趁热过滤除去活性炭,滤液冷却,乙酰苯胺结晶析出,抽

滤。晾干后称量,计算产率。 该反应所用仪器流程图为:

2.1.2中间体对溴乙酰苯胺的合成

仪器:电动搅拌器、水浴锅、100mL 三口烧瓶、恒压滴液漏斗、温度计、烧杯、抽滤瓶、布氏漏斗

试剂:乙酰苯胺(自制)、溴、冰醋酸、乙醇

实验步骤:在250ml 三口烧瓶上配置电动搅拌器、温度计和恒压滴液漏斗,并在恒压滴液漏斗上连接气体吸收装置,以吸收反应中产生的溴化氢。在100ml 锥形瓶中,将5.80g 乙酰苯胺溶解于25.0ml 乙醇中, 将2.18g 溴溶解于5ml 冰醋酸中,一边搅拌一边慢慢地将溴-冰醋酸溶液滴加至乙酰苯胺的醇溶液中,滴加速度以棕红色的溴色较快褪去为宜。滴加完毕,在45℃浴温下,继续搅拌反应1h ,

然后将浴温提高至60℃,再搅拌一段时间,直到反应混合物液面不再有红棕色蒸气溢出为止。在搅拌下将反应物慢慢加至100ml 冷水中,此时即有固体析出。若有黄色,可加入饱和的亚硫酸氢钠水溶液洗涤,使溶液黄色恰好褪去。减压过滤收集产物,并用冷水充分洗涤,干燥,得到白色针状晶体 该反应所用仪器流程图为:

2.1.3目标产物对溴苯胺的合成

仪器:100mL 三口烧瓶、恒压滴液漏斗、75°弯头、尾接管、锥形瓶、试纸、抽滤瓶、布氏漏斗

试剂:对溴乙酰苯胺(自制)、乙醇、浓盐酸、20%氢氧化钠溶液。

实验步骤:在100ml 三口烧瓶上,配置回流冷凝管和恒压滴液漏斗,向三口烧瓶

中加入4.22g 对溴乙酰苯胺、15ml95%乙醇和三粒沸石,加热至沸,自滴液漏斗慢慢滴加8.5ml 浓盐酸。加毕,回流30min ,加入25ml 水使反应混合物稀释。将回流装置改为蒸馏装置,加热蒸馏。将残余物对溴苯胺盐酸盐倒入盛有50ml 冰水的烧杯中,在搅拌下滴加20%氢氧化钠溶液,使之刚好呈碱性。抽滤,水洗,抽干后,自然晾干。

该反应所用仪器流程图为:

【注释】

中间体乙酰苯胺的制备

[1] 玻璃仪器必须干燥。

[2] 苯胺因为氧化而颜色较深,使用前要重新蒸馏。因为苯胺的沸点较高,蒸馏时选用空气冷凝管冷凝,或采用减压蒸馏。

[3] 锌粉的作用是防止苯胺氧化,只要少量即可。加得过多,会出现不溶于水的氢氧化锌。 [4] 反应时分馏温度不能太高,以免大量乙酸蒸出而降低产率。 [5] 冰醋酸具有强烈刺激性,要在通风橱内取用。 [6] 切不可在沸腾的溶液中加入活性炭,以免引起暴沸。

[7] 趁热过滤时,也可采用抽滤装置。但布氏漏斗和吸滤瓶一定要预热。滤纸大小要合适,抽滤过程要快,避免产品在布氏漏斗中结晶。

[8] 若让反应液冷却,则乙酰苯胺固体析出,沾在烧瓶壁上不易倒出。

中间体对溴乙酰苯胺的合成

[1] 搅拌器与三口烧瓶连接处的密封性要好,一防止溴化氢从瓶口逸出 [2] 溴具有强腐蚀性和刺激性,必须在通风橱中;量取,操作时应带上乳胶手套

[3] 滴溴时滴速不宜过快,否则会反应太剧烈,会导致一部分溴来不及参与反应就与溴化氢一起逸出,用时也可能产生二溴代产物

目标产物对溴苯胺的合成

[1] 滴加浓盐酸不宜太快 [2] 对溴苯胺易氧化,不能烘干

3. 实验结果与讨论

3.1 结果及计算

对溴乙酰苯

胺 4.22g 对溴苯胺 3.39g 1.86g 55%

原料 用量 产物 理论产量 实际产量 产率 总产率

3.2. 实验讨论 3.2.1乙酰苯胺的合成

苯胺 10mL 乙酰苯胺

14.85g 5.78g 40%

乙酰苯胺 5.78g 对溴乙酰苯胺

9.16g 4.22g 46% 10.12%

(1)乙酰苯胺的制备方法的概述 [1]

使用冰醋酸试剂易得,价格便宜,但需要较长的反应时间,适合于规模较大的制备。冰醋酸与苯胺的反应速率较慢,且反应是可逆的,为了提高乙酰苯胺的产率,一般采用冰醋酸过量的方法,同时利用分馏柱将反应中生成的水从平衡中移去。由于苯胺易氧化,加入少量锌粉,防治苯胺在反应过程中氧化 (2)乙酸用量对乙酰苯胺收率的影响 [4]

其他条件不变,反应时间4.5h ,考察乙酸用量对乙酰苯胺收率的影响,结果见表3

理论上,乙酸用量增加有利于乙酰苯胺收率的提高。从表3可看出,随乙酸用量增加,产品收率增加,当乙酸用量超过1.5mol 时,乙酰苯胺收率降低。这是由于乙酰苯胺产品溶于过剩的乙酸中,不能形成结晶,造成产品损失。为解决此问题,改进了工艺,采取3次加入过量的乙酸,乙酸的总加量为2.0mol ,在回流反应结束后,蒸出过剩的乙酸,取得了很好的效果

(3)乙酰苯胺的微波合成法研究 [5]

在反应试剂用量条件相同的情况下,有表4可知,用微波法反应时间更短、反应收率更高。

表4 微波辐射和常规加热法对比

(4)其他实验条件和实验现象的讨论

在制备中间体乙酰苯胺的实验中,反应温度控制在105℃,这是由醋酸与水的混合物的共沸点决定的。若温度过低,水不能蒸馏完全,醋酸不能完全从醋酸与水的共沸物中释放出来,降低了产率;若温度过高,大量的醋酸和水同时被蒸出,也会降低产率。实验结果表明,收集到的蒸馏液比理论值要多,就是因为大量的醋酸被蒸馏出,在一定程度上降低了产品产率。

苯胺可与乙酰氯、乙酸酐或乙酸等乙酰化试剂反应得到乙酰苯胺,且反应活性乙酰氯>乙酸酐>乙酸。本实验用纯的乙酸作为乙酰化试剂,是因为乙酰氯和乙酸酐价格昂贵,反应活性大,难以控制。

3.2.2对溴乙酰苯胺的合成

(1)对溴乙酰苯胺的制备方法的概述

苯环卤代反应:卤素对苯环上的取代反应属亲电取代反应。常用的催化剂有铁、铝、磷及其卤化物。苯环上如有取代基,则按取代基的亲电取代定位规则进行反应。本实验没有使用催化剂,所以反应时间相对较长。反应机理如下所示:

(2)其他实验条件和实验现象的讨论

乙酰苯胺的一溴取代产物主要是对位取代,这是因为-NHCOCH 3基团是邻对位取代基,从邻位进攻受-NHCOCH 3基团的阻碍作用空间位阻较大,不利于反应进行,所以乙酰苯胺的一溴取代以对位取代为主。反应过程中要控制好温度,温度过低,由于乙酰苯胺是活性居中的芳香族化合物,导致实验时间过长;温度过高,反应过于剧烈,使一部分溴来不及反应就和溴化氢一起逸出,同时也可能会生成二溴代物,降低产量。

3.2.3对溴苯胺的合成

(1)对溴苯胺的制备方法的概述

对溴乙酰苯胺在酸性条件下去保护生成对溴苯胺,这是常见的去保护基的方法。反应式如下:

(2)其他实验条件和实验现象的讨论

对溴乙酰苯胺在酸性条件下水解得到的是盐,需要在碱性条件下再次水解为产品对溴苯胺。因此,加入的氢氧化钠的量必须使溶液呈碱性,以提高产率。 实验结论:

本实验以10ml 苯胺为起始原料,合成1.86g 对溴苯胺,总产率10.12%。本实验步骤多,操作繁琐,实验时间长,极大降低了产率。

4. 参考文献:

[1]杨定乔. 基础化学实验有机化学实验. 北京:化学工业出版社.2010.

[2]唐玉海. 有机化学实验. 北京:高等教育出版社,2009.

[3]沈小雷, 夏明芳, 谭风宜. 精细石油化工进展 乙酰苯胺的合成 南化集团研究所.2002年

[4] 张承红,陈虹,郝世雄,何为. 乙酰苯胺的微波合成研究 四川理工学院材料与化学工程系

以苯胺为原料合成对溴苯胺

化学与环境学院

摘要:对溴苯胺是非常重要的有机化工原料,本合成过程要经历还原、保护、溴代、去保护等多个步骤。本实验以本实验以10mL 苯胺为初始原料,用醋酸将苯胺乙酰化制成乙酰苯胺,再用溴单质亲电取代乙酰苯胺对位上的氢生成对溴乙酰苯胺,最后在酸性条件下把对溴乙酰苯胺转化为目标产物对溴苯胺,称量得到其质量为1.86g .

Abstract : 4-Bromoanlines is very important organic chemical raw materials, its synthesis process go through reduction, protection, bromination, to protect and a number of steps.In this experiment, 10mL as aniline the raw material. And then acetic acid made aniline acetylation to acetanilide. Bromine replace the Acetanilide hydrogen generated on the bit by the Electrophilic substitution and generate para-Bromoacetanilide.At last, under acidic conditions Bromoacetanilide is turned into bromo aniline---the target product. The mass of the target product is 1.86g. 关键词:苯胺 对溴苯胺 乙酰苯胺

Key words:aniline 4-Bromoanlines acetanilide

1. 前言:

乙酰苯胺是白色有光泽片状结晶或白色结晶粉末,在水中再结晶析出呈正交晶片状。无臭或略有苯胺及乙酸气味。 呈中性或极弱碱性。在遇酸或碱性水溶液易分解成苯胺及乙酸。在苯环上比较容易发生亲电取代反应,和硝酸、卤素等反应生成对应的取代乙酰苯胺。

目前,国内生产芳香族胺类多采用酸性条件下的铁粉还原法,碱性条件下的硫化碱还原法及中性条件下的Raney-Ni 及贵金属还原法。贵金属(如Pt 、Pd 、Ru 等)型催化还原法所用的催化剂价格较贵,成本高,虽然回收后可适当降低成本,但工艺复杂,目前还不适合工业化生产。中性条件下的Raney-Ni 还原法

虽然产品产率高,催化剂可循环利用,工艺过程简单,易操作,也基本无环境污染,适合工业化生产,但对实验室的设备要求高,不适合学生在实验室里进行。本次实验所用的是酸性条件下的锡还原法,此法同碱性条件下硫化碱还原法一样对环境有较严重的污染,不适合可持续发展要求,但成本较低,设备要求也低,适合学生在实验室里进行。

本实验通过多步反应,先由苯胺制得中间体乙酰苯胺;中间体乙酰苯胺和乙酸发生亲电取代反应,得到对溴乙酰苯胺中间体,保护了氨基;对溴乙酰苯胺和溴在冰醋酸溶剂中发生亲电取代反应,得到对溴乙酰苯胺;对溴乙酰苯胺在酸性条件下去保护,最终得到乙酰苯胺。本实验的实验过程较复杂,需要经过多步反应,耗费的时间也较长,产率较低。本次实验的最终产率为19%。 实验原理如下所示:

为了得到对溴苯胺,在合成中采用了以下合成路线:

具体原理如下:

1.1.1中间体乙酰苯胺的制备

乙酰苯胺为无色晶体,具有退烧镇痛的作用,是较早使用的解热镇痛药,因此俗称“退热冰”。乙酰苯胺也是磺胺类药物合成中重要的中间体。

胺的酰基化在有机合成中有着重要的作用。作为一种保护措施,一级和二级芳胺在合成中通常被转化为它们的乙酰基衍生物,以降低胺对氧化降解的敏感性,使其不被反应试剂破坏;同时氨基酰化后降低了氨基在亲电取代反应(特别是卤化)中的反应能力,使其由很强的第Ⅰ类定位基变为中等强度的第Ⅱ类定位基,使反应由多元取代变为有用的一元取代,由于乙酰基的空间位阻很大,往往选择性地生成对位取代物。

伯胺、仲胺可用酰氯、酸酐或与冰醋酸加热来进行酰化,使用冰醋酸试剂易

得,价格便宜,但需要较长的反应时间,适合规模较大的制备。酸酐一般来说是比酰氯更好地酰化试剂。如果在醋酸-醋酸钠的缓冲溶液中进行酰化,由于酸酐的水解比酰化速率 慢得多,可以得到高纯度的产物。

乙酰苯胺可由苯胺与乙酰化试剂,如乙酰苯氯、乙酐、或者乙酸等直接作用来制备。反应活性是乙酰氯>乙酸酐>乙酸。由于乙酰氯和乙酸酐价格较贵,本实验选用纯的乙酸(俗称冰醋酸)作为乙酰化试剂。反应式如下:

冰醋酸与苯胺的反应速率较慢,且反应式可逆的,为了提高乙酰苯胺的产率,一般采用冰醋酸过量的方法,同时利用分馏柱将反应中生成的水从平衡中移去。由于苯胺易氧化,加入少量锌粉,防止苯胺在反应过程中氧化。

1.1.2中间体对溴乙酰苯胺的合成

苯环卤代反应:卤素对苯环上的取代反应属亲电取代反应。常用的催化剂有铁、铝、磷及其卤化物等。由于苯环上有邻对位定位基酰胺基,同时酰基的空间位阻比较大,因此反应往往会选择性生成对位取代物,得到对溴乙酰苯胺。反应如下:

1.1.3目标产物对溴苯胺的合成

对溴乙酰苯胺在酸性条件下去保护生成对溴苯胺,是常见的去保护方法。

2. 实验部分

2.1、实验仪器及试剂

该实验所用基本装置主要有如下:

图1 回流装置 图2 水蒸气蒸馏装置

图3 萃取装置 图4 蒸馏装置

图5 分馏装置 图6 布氏漏斗抽滤装置图

图7 自动搅拌装置 图8 尾气吸收装置

图9 加液回流装置 2.1.1中间体乙酰苯胺的制备

仪器:圆底烧瓶、刺形分馏柱、直形冷凝管、接液管、量筒、烧杯、吸滤瓶、布氏漏斗、小水泵、保温漏斗、电热套 试剂:苯胺(自制)、冰醋酸、锌粉

实验步骤:在50ml 圆底烧瓶中放置10ml 新蒸馏过的苯胺(10.2g ,0.11mol )、15ml 冰醋酸(15.7g ,0.26mol )及少许锌粉(约0.1g ),装上一分馏柱,插上温度计,用小量筒收集蒸出的水和乙酸。将圆底烧瓶在石棉网上用小火加热回流,保持温度计读数于105℃约1h ,反应生成的水及少量醋酸被蒸出,当温度下降则表明反应已经完成。在搅拌下趁热将反应物倒入盛有100ml 冷水的烧杯中,冷却后抽滤,用冷水洗涤粗产品。将粗产品移至500ml 烧杯中,加入300ml 水,置烧杯于石棉网上,加热使粗产品溶解,稍冷后,加入0.5g 活性炭,并煮沸10min 。在保温漏斗中趁热过滤除去活性炭,滤液冷却,乙酰苯胺结晶析出,抽

滤。晾干后称量,计算产率。 该反应所用仪器流程图为:

2.1.2中间体对溴乙酰苯胺的合成

仪器:电动搅拌器、水浴锅、100mL 三口烧瓶、恒压滴液漏斗、温度计、烧杯、抽滤瓶、布氏漏斗

试剂:乙酰苯胺(自制)、溴、冰醋酸、乙醇

实验步骤:在250ml 三口烧瓶上配置电动搅拌器、温度计和恒压滴液漏斗,并在恒压滴液漏斗上连接气体吸收装置,以吸收反应中产生的溴化氢。在100ml 锥形瓶中,将5.80g 乙酰苯胺溶解于25.0ml 乙醇中, 将2.18g 溴溶解于5ml 冰醋酸中,一边搅拌一边慢慢地将溴-冰醋酸溶液滴加至乙酰苯胺的醇溶液中,滴加速度以棕红色的溴色较快褪去为宜。滴加完毕,在45℃浴温下,继续搅拌反应1h ,

然后将浴温提高至60℃,再搅拌一段时间,直到反应混合物液面不再有红棕色蒸气溢出为止。在搅拌下将反应物慢慢加至100ml 冷水中,此时即有固体析出。若有黄色,可加入饱和的亚硫酸氢钠水溶液洗涤,使溶液黄色恰好褪去。减压过滤收集产物,并用冷水充分洗涤,干燥,得到白色针状晶体 该反应所用仪器流程图为:

2.1.3目标产物对溴苯胺的合成

仪器:100mL 三口烧瓶、恒压滴液漏斗、75°弯头、尾接管、锥形瓶、试纸、抽滤瓶、布氏漏斗

试剂:对溴乙酰苯胺(自制)、乙醇、浓盐酸、20%氢氧化钠溶液。

实验步骤:在100ml 三口烧瓶上,配置回流冷凝管和恒压滴液漏斗,向三口烧瓶

中加入4.22g 对溴乙酰苯胺、15ml95%乙醇和三粒沸石,加热至沸,自滴液漏斗慢慢滴加8.5ml 浓盐酸。加毕,回流30min ,加入25ml 水使反应混合物稀释。将回流装置改为蒸馏装置,加热蒸馏。将残余物对溴苯胺盐酸盐倒入盛有50ml 冰水的烧杯中,在搅拌下滴加20%氢氧化钠溶液,使之刚好呈碱性。抽滤,水洗,抽干后,自然晾干。

该反应所用仪器流程图为:

【注释】

中间体乙酰苯胺的制备

[1] 玻璃仪器必须干燥。

[2] 苯胺因为氧化而颜色较深,使用前要重新蒸馏。因为苯胺的沸点较高,蒸馏时选用空气冷凝管冷凝,或采用减压蒸馏。

[3] 锌粉的作用是防止苯胺氧化,只要少量即可。加得过多,会出现不溶于水的氢氧化锌。 [4] 反应时分馏温度不能太高,以免大量乙酸蒸出而降低产率。 [5] 冰醋酸具有强烈刺激性,要在通风橱内取用。 [6] 切不可在沸腾的溶液中加入活性炭,以免引起暴沸。

[7] 趁热过滤时,也可采用抽滤装置。但布氏漏斗和吸滤瓶一定要预热。滤纸大小要合适,抽滤过程要快,避免产品在布氏漏斗中结晶。

[8] 若让反应液冷却,则乙酰苯胺固体析出,沾在烧瓶壁上不易倒出。

中间体对溴乙酰苯胺的合成

[1] 搅拌器与三口烧瓶连接处的密封性要好,一防止溴化氢从瓶口逸出 [2] 溴具有强腐蚀性和刺激性,必须在通风橱中;量取,操作时应带上乳胶手套

[3] 滴溴时滴速不宜过快,否则会反应太剧烈,会导致一部分溴来不及参与反应就与溴化氢一起逸出,用时也可能产生二溴代产物

目标产物对溴苯胺的合成

[1] 滴加浓盐酸不宜太快 [2] 对溴苯胺易氧化,不能烘干

3. 实验结果与讨论

3.1 结果及计算

对溴乙酰苯

胺 4.22g 对溴苯胺 3.39g 1.86g 55%

原料 用量 产物 理论产量 实际产量 产率 总产率

3.2. 实验讨论 3.2.1乙酰苯胺的合成

苯胺 10mL 乙酰苯胺

14.85g 5.78g 40%

乙酰苯胺 5.78g 对溴乙酰苯胺

9.16g 4.22g 46% 10.12%

(1)乙酰苯胺的制备方法的概述 [1]

使用冰醋酸试剂易得,价格便宜,但需要较长的反应时间,适合于规模较大的制备。冰醋酸与苯胺的反应速率较慢,且反应是可逆的,为了提高乙酰苯胺的产率,一般采用冰醋酸过量的方法,同时利用分馏柱将反应中生成的水从平衡中移去。由于苯胺易氧化,加入少量锌粉,防治苯胺在反应过程中氧化 (2)乙酸用量对乙酰苯胺收率的影响 [4]

其他条件不变,反应时间4.5h ,考察乙酸用量对乙酰苯胺收率的影响,结果见表3

理论上,乙酸用量增加有利于乙酰苯胺收率的提高。从表3可看出,随乙酸用量增加,产品收率增加,当乙酸用量超过1.5mol 时,乙酰苯胺收率降低。这是由于乙酰苯胺产品溶于过剩的乙酸中,不能形成结晶,造成产品损失。为解决此问题,改进了工艺,采取3次加入过量的乙酸,乙酸的总加量为2.0mol ,在回流反应结束后,蒸出过剩的乙酸,取得了很好的效果

(3)乙酰苯胺的微波合成法研究 [5]

在反应试剂用量条件相同的情况下,有表4可知,用微波法反应时间更短、反应收率更高。

表4 微波辐射和常规加热法对比

(4)其他实验条件和实验现象的讨论

在制备中间体乙酰苯胺的实验中,反应温度控制在105℃,这是由醋酸与水的混合物的共沸点决定的。若温度过低,水不能蒸馏完全,醋酸不能完全从醋酸与水的共沸物中释放出来,降低了产率;若温度过高,大量的醋酸和水同时被蒸出,也会降低产率。实验结果表明,收集到的蒸馏液比理论值要多,就是因为大量的醋酸被蒸馏出,在一定程度上降低了产品产率。

苯胺可与乙酰氯、乙酸酐或乙酸等乙酰化试剂反应得到乙酰苯胺,且反应活性乙酰氯>乙酸酐>乙酸。本实验用纯的乙酸作为乙酰化试剂,是因为乙酰氯和乙酸酐价格昂贵,反应活性大,难以控制。

3.2.2对溴乙酰苯胺的合成

(1)对溴乙酰苯胺的制备方法的概述

苯环卤代反应:卤素对苯环上的取代反应属亲电取代反应。常用的催化剂有铁、铝、磷及其卤化物。苯环上如有取代基,则按取代基的亲电取代定位规则进行反应。本实验没有使用催化剂,所以反应时间相对较长。反应机理如下所示:

(2)其他实验条件和实验现象的讨论

乙酰苯胺的一溴取代产物主要是对位取代,这是因为-NHCOCH 3基团是邻对位取代基,从邻位进攻受-NHCOCH 3基团的阻碍作用空间位阻较大,不利于反应进行,所以乙酰苯胺的一溴取代以对位取代为主。反应过程中要控制好温度,温度过低,由于乙酰苯胺是活性居中的芳香族化合物,导致实验时间过长;温度过高,反应过于剧烈,使一部分溴来不及反应就和溴化氢一起逸出,同时也可能会生成二溴代物,降低产量。

3.2.3对溴苯胺的合成

(1)对溴苯胺的制备方法的概述

对溴乙酰苯胺在酸性条件下去保护生成对溴苯胺,这是常见的去保护基的方法。反应式如下:

(2)其他实验条件和实验现象的讨论

对溴乙酰苯胺在酸性条件下水解得到的是盐,需要在碱性条件下再次水解为产品对溴苯胺。因此,加入的氢氧化钠的量必须使溶液呈碱性,以提高产率。 实验结论:

本实验以10ml 苯胺为起始原料,合成1.86g 对溴苯胺,总产率10.12%。本实验步骤多,操作繁琐,实验时间长,极大降低了产率。

4. 参考文献:

[1]杨定乔. 基础化学实验有机化学实验. 北京:化学工业出版社.2010.

[2]唐玉海. 有机化学实验. 北京:高等教育出版社,2009.

[3]沈小雷, 夏明芳, 谭风宜. 精细石油化工进展 乙酰苯胺的合成 南化集团研究所.2002年

[4] 张承红,陈虹,郝世雄,何为. 乙酰苯胺的微波合成研究 四川理工学院材料与化学工程系


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