1、以苯胺為起始原料合成對溴苯胺摘要 以苯胺為起始原料設計合成了對溴苯胺,其中要合成二個中間體,分別為乙酰苯胺、對溴乙酰苯胺，各中間體的顏色、形狀等物理性質均符合文獻數(shù)據(jù)，理論產(chǎn)量較高。通過本實驗的合成步驟，能較為有效和便捷地合成對溴苯胺，提供了一個較好的合成方法。1.前言1.1 對溴苯胺的物化性質結構式熔點66.4 沸點沸點時分解相對分子量172.03密度1.4970（液體，99.6）溶解情況不溶于水，易溶于乙醇和乙醚性狀從60%乙醇中析出者為正交晶系雙錐體針狀結晶毒性LD50(mg/kg)有毒，其毒性較氯苯胺類更嚴重，可經(jīng)表皮吸收1.2 對溴苯胺的應用對溴苯胺是很重要的化工中間體，廣泛應用于醫(yī)

2、藥、染料、顏料等精細化工產(chǎn)品的合成，它在精細化工生產(chǎn)中處于不可替代的地位。 (1)在醫(yī)藥中:對溴苯胺作為醫(yī)藥中間體的作用是無可匹敵的，所合成的藥物可用于治療氣喘、腎炎、增生病、神經(jīng)紊亂、帕金森等疾病。(2)在染料中:用對溴苯胺作為原料能夠制備傳統(tǒng)的硫化和偶氮染料，同時還可以制備香豆素類熒光染料，這類染料是高檔熒光染料，具有發(fā)射強度高，色光鮮艷，熒光強烈等優(yōu)點。(3)在農藥中:主要制備草酞替苯胺類藥物，有利于小麥屬植物授粉。 (4)其它:對溴苯胺還用于制備抗污劑，抗氧劑，穩(wěn)定劑，石油添加劑等。在材料方面，對溴苯胺能制備氰基聯(lián)苯型液晶材料，性能好，對光、熱的穩(wěn)定性最好，還具有良好的防濕性能。1.3

3、 對溴苯胺的合成方法簡介(1) 對溴苯胺的傳統(tǒng)的工業(yè)制法如下： 可以看出，該方法雖成本較低，但是污染環(huán)境嚴重，不符合綠色化學的宗旨，不利于可持續(xù)發(fā)展，因此，現(xiàn)代化學家都致力于開發(fā)無毒無污染的一步制備方法，主要方法有：固體溴化試劑，比如PyHBr3、DBUHBr3、Me4NBr3、用金屬羰基合成催化劑氧化原子溴等等。但由于成本過高，暫未在工業(yè)上應用。 本實驗選取硝基苯還原為苯胺，苯胺加乙酰基保護氨基再加入溴進行親電取代，最后在酸性下水解得到目標產(chǎn)物的方法雖然毒性大，對環(huán)境污染大，但是成本低，進行這種方法的探究有利于我們理解傳統(tǒng)工業(yè)制備對溴苯胺的方法。(2)本實驗以苯胺為起始原料合成對溴苯胺的方法

4、如下：2.實驗部分2.1 中間體乙酰苯胺的制備 A. 制備原理 為保護氨基在溴化時不被再次氧化，采取氨基酰基化的辦法，同時有助于選擇性地生成對位取代物。本文采用冰乙酸試劑酰化，冰乙酸與苯胺的反應速率較慢且可逆，可采用冰乙酸過量和利用分餾柱移去反應生成的水的方式提高產(chǎn)率。加入鋅粉的目的是防止苯胺被氧化。 B. 實驗參數(shù)分子量狀態(tài)沸點密度g/mL乙酰苯胺135白色有光澤的片狀晶體1141.2190冰乙酸60無色有刺激性氣味的液體117.91.0492 C. 試劑和儀器儀器:50ml圓底燒瓶；刺形冷凝管；空氣冷凝管；接液管；量筒；200度溫度計；100ml燒杯；吸濾瓶；布氏漏斗；小水泵；保溫漏斗；電

5、熱套。試劑:苯氨；冰醋酸；鋅粉；活性炭。 D. 實驗裝置 反應裝置 熱過濾裝置 抽濾裝置E. 實驗步驟及實驗現(xiàn)象實驗步驟實驗現(xiàn)象注意事項1.取10mL蒸餾過的苯胺1、15mL冰乙酸2及少許鋅粒3于反應裝置中小火加熱回流,保持105一小時4，當溫度下降時表明反應完全。加入苯胺、冰乙酸、鋅粒后，溶液呈淡黃色，圓底燒瓶瓶壁發(fā)燙。加熱，氣泡增多，溫度升高，液體沸騰，黃色液體逐漸變澄清，105時，蒸出第一滴液體。玻璃儀器必須干燥。1苯胺因為氧化而顏色較深，使用前要重新蒸餾。因為苯胺的沸點較高，蒸餾時選用空氣冷凝管冷凝，或采用減壓蒸餾。2 冰醋酸具有強烈刺激性，要在通風櫥內取用。冰醋酸與苯胺的反應速率較慢

6、，且反應為可逆的，為提高乙酰苯胺的產(chǎn)率，采用冰醋酸過量的方法，同時利用分餾柱將反應中生成的水從平衡中移去。3 由于苯胺易氧化，鋅粉的作用是防止苯胺氧化，只要少量即可。加得過多，會出現(xiàn)不溶于水的氫氧化鋅。4 反應時分餾溫度不能太高，保持餾出速度為1 d23 秒，以免大量乙酸蒸出而降低產(chǎn)率和有二取代產(chǎn)物生成。5加入活性炭的目的是脫色；不能在沸騰的溶液中加入活性炭，以免引起暴沸，要等溶液稍冷卻；活性炭不宜加多，以免吸附部分產(chǎn)品。6 趁熱過濾時，也可采用抽濾裝置。但布氏漏斗和吸濾瓶一定要預熱。濾紙大小要合適，抽濾過程要快，避免產(chǎn)品在布氏漏斗中結晶。用保溫漏斗過濾可以防止乙酰苯胺在過濾時遇冷析出，附著在

7、漏斗內壁上難以收集，造成損失，使產(chǎn)率降低。7 若讓反應液冷卻，則乙酰苯胺固體析出，沾在燒瓶壁上不易倒出。2.在攪拌下趁熱將反應物倒入盛有100mL冷水的燒杯中，冷卻后抽濾，洗滌,將反應物倒入冷水中得粗產(chǎn)品移入盛有300mL熱水的500mL燒杯中，在石棉網(wǎng)上加熱煮沸，使之完全溶解。停止加熱，待23分鐘后加少量活性炭（約0.5克）5，在攪拌下再次加熱煮沸10分鐘，然后用保溫過濾法6進行熱過濾7，結晶，抽濾，晾干后稱量并計算產(chǎn)率。趁熱將圓底燒瓶內的溶液倒入盛冷水的燒杯中，有乳白色懸浮物產(chǎn)生。溶解后加活性炭，熱過濾，得到白色晶體，冷卻結晶，抽濾后得白色片狀晶體。G. 實驗結果粗產(chǎn)品為白色晶體，抽濾后產(chǎn)

8、品為白色片狀晶體，重7.36克實際產(chǎn)量理論產(chǎn)量產(chǎn)率7.36g14.85g7.36/14.85=49.56%F.實驗分析與討論1.產(chǎn)率低的原因：a.反應時分餾溫度控制不好，可能有較多乙酸蒸出而使產(chǎn)率有所降低。b.活性炭吸附了部分產(chǎn)品，造成損失。c.在熱過濾時，熱濾漏斗的溫度不夠高，導致過濾過程中部分產(chǎn)品在漏斗頸下端結晶，造成損失。2. 提高乙酰苯胺產(chǎn)率的方法：a.冰乙酸與苯胺的反應速率較慢，且反應可逆，因此可通過冰乙酸過量的方式提高產(chǎn)率。b. 利用分餾柱將反應中生成的水從反應平衡中移去，使得反應向生成乙酰苯胺的方向進行。c. 加入鋅粉防止苯胺被氧化，減少反應物的損失。3.回流溫度保持在105的原

9、因：乙酰苯胺的沸點為114，冰乙酸的沸點為117，若反應溫度超過乙酰苯胺和冰乙酸的沸點，則反應物會大量揮發(fā)，且苯胺高溫不穩(wěn)定，易被氧化，因此要保持溫度。2.2 中間體對溴乙酰苯胺的制備A. 制備原理 鹵素對苯環(huán)上的取代屬于親電取代反應，常用的催化劑有鐵、鋁、磷及其鹵化物等。苯環(huán)上有乙酰氨基，乙酰氨基是鄰對位取代基團，由于空間位阻大，主要產(chǎn)物是對溴乙酰苯胺。 B. 實驗參數(shù)分子量狀態(tài)沸點密度g/mL對溴乙酰苯胺214淺黃色或粉末狀晶體167-1681.717溴單質159,8深紅棕色有刺激性氣味的發(fā)煙揮發(fā)性氣體58.763.119 C. 試劑和儀器儀器:電動攪拌器；水浴鍋；250ml三口燒瓶；恒壓

10、滴液漏；200度溫度計2根；量杯；燒杯；抽濾瓶；布氏漏斗；刮刀。試劑:乙酰苯胺；溴；乙醇；冰醋酸；亞硫酸氫鈉。 D. 實驗裝置 攪拌滴加回流反應器 減壓抽濾E. 實驗步驟及實驗現(xiàn)象實驗步驟實驗現(xiàn)象注意事項1.攪拌滴加回流裝置，將10.50g乙酰苯胺溶于45.0mL乙醇中加入三口燒瓶中1。在攪拌的過程中，乙酰苯胺固體溶解，且溶液變?yōu)闇\黃色。1 攪拌器與三口燒瓶連接處的密封性要好，一防止溴化氫從瓶口逸出2 溴具有強腐蝕性和刺激性，必須在通風櫥中；量取，操作時應帶上乳膠手套3 因為反應會生成HBr氣體，會污染空氣和對人體有害，所以要用一盛有NaOH溶液的燒杯作為氣體吸收裝置來吸收HBr，防止其逸出。

11、4 滴溴時滴速不宜過快，否則反應太劇烈，會導致一部分溴來不及參與反應就與溴化氫一起逸出，有時也可能會產(chǎn)生對溴乙酰苯胺和二溴代物，副產(chǎn)物多，使產(chǎn)率降低。5 如果產(chǎn)物帶有黃色，可加入亞硫酸鈉溶液洗滌，使黃色恰好褪去，除去固體表面附著的氫溴酸。2.再將3.93g溴2溶解于9mL冰乙酸中置于滴液漏斗中3，邊攪拌邊緩慢滴加4。滴加溴時，棕紅色溶液退去較快，溶液最終呈現(xiàn)黃色。3.滴加完畢后在45浴溫下繼續(xù)攪拌1h，后升溫至60再攪拌一段時間，直到反應混合物液面不再有紅棕色蒸氣溢出為止。45水浴加熱，溶液顏色變淺。升溫至60，溶液變成淡黃色，沒有紅棕色蒸氣產(chǎn)生。4.反應完全后在攪拌下將反應物緩慢加至300m

12、L水中析出固體5，抽濾，洗滌，干燥，用乙醇重結晶后晾干，稱量并計算產(chǎn)率。將反應液加至水中，有白色固體析出，抽濾，洗滌，重結晶后得到白色針狀晶體。F. 實驗結果粗產(chǎn)品為白色固體，抽濾后產(chǎn)品為白色針狀晶體，重2.90克實際產(chǎn)量理論產(chǎn)量產(chǎn)率2.90g11.67g2.90/11.67=24.85%G.實驗分析與討論1.乙酰氨基雖然是鄰對位定位集，但因為乙酰氨基是大的集團，空間位阻比較大，所以主要以對位異構體為主，所以不用對位異構體進行分離。2.控制溫度在45的原因： 溫度過高容易生成二溴代物，產(chǎn)生更多的副產(chǎn)物； 溫度過低反應緩慢，反應時間長。2.3目標產(chǎn)物的制備A. 制備原理 乙酰氨基酸性條件下不穩(wěn)定

13、，可在酸性條件下去保護，生成對溴苯胺。 B. 實驗參數(shù)分子量狀態(tài)沸點密度g/mL對溴苯胺172正交晶系雙錐體針狀結晶66.41.497 C. 試劑和儀器儀器:100ml三口燒瓶；恒壓滴液漏；75度彎頭；抽濾瓶；布氏漏斗；尾接管；錐型瓶；試紙。試劑:對溴乙酰苯胺；乙醇；濃鹽酸；20%氫氧化鈉。 D. 實驗裝置 回流反應裝置 蒸餾裝置 抽濾裝置E. 實驗步驟及實驗現(xiàn)象實驗步驟實驗現(xiàn)象注意事項1.裝回流反應裝置，向三口燒瓶中加入3.61g對溴乙酰苯胺1、7.5mL95%的乙醇，加熱至沸，緩慢滴加4.3mL的濃鹽酸2。得到無色透明液體，加濃鹽酸的過程，溶液顏色變?yōu)榈稚? 對溴苯胺易氧化，不能烘干，

14、應自然晾干。,2 滴加濃鹽酸不宜太快3乙醇為低沸點有機物，所以蒸餾時收集到的液體是乙醇，以此除去乙醇。2.加畢回流30分鐘，加入18mL水使反應物稀釋。稀釋后，溶液顏色稍稍變淺。3.將回流裝置改成蒸餾裝置進行蒸餾3，將殘余物對溴苯胺鹽倒入25mL冰水中，在攪拌下滴加20%氫氧化鈉使之剛好呈堿性。抽濾，水洗抽干后用乙醇-水重結晶，自然晾干。蒸餾時87流出第一滴乙醇且在蒸餾時，分流管中有少量白色針狀結晶。倒入冰水后，溶液變白色渾濁。加氫氧化鈉后，有大量白色固體產(chǎn)生。F.實驗結果產(chǎn)品為白色固體，重0.85克實際產(chǎn)量理論產(chǎn)量產(chǎn)率0.85g2.33g0.85/2.33=36.48%G. 實驗分析和討論導

15、致產(chǎn)物產(chǎn)率低的因素：a.用對修乙酰苯胺制備目標產(chǎn)物乙酰苯胺時要用小火加熱以防止制成的對對溴苯胺再次被氧化而造成目標產(chǎn)物損失，降低產(chǎn)率。b.實驗蒸餾過程中溫度太高容會使沸點66.4的對溴苯胺部分蒸出，分餾管中有少量白色固體結晶，造成產(chǎn)物損失，降低產(chǎn)率。c.用對修乙酰苯胺制備目標產(chǎn)物乙酰苯胺時，重結晶要用盡量少的乙醇-水，以免產(chǎn)物太多損失，產(chǎn)率降低。d.對溴苯胺容易氧化，不能烘干，應自然晾干，以防止制成的產(chǎn)物被氧化變質，降低產(chǎn)率。3.參考文獻1 李正啟, 謝恩, 馬良. 綠色化學與人類社會的可持續(xù)發(fā)展J. 化學工業(yè). 2011, 29, 3-52 唐敏. 綠色條件下三溴吡啶催化有機反應的研究D.

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