1、對溴苯胺的全合成設(shè)計實驗方案一、引言（一）對溴苯胺的物化性質(zhì)結(jié)構(gòu)式相對分子量172.03 密度1.4970（液體，99.6） 熔點66.4 沸點沸點時分解 貯存對光和空氣敏感，密封避光保存性狀從60%乙醇中析出者為正交晶系雙錐體針狀結(jié)晶。 溶解情況不溶于水。除冷石油醚外，易溶于乙醇和乙醚等大多數(shù)有機溶劑毒性LD50(mg/kg)有毒，其毒性較氯苯胺類更嚴重，可經(jīng)表皮吸收。具有溶血性、能引起膀胱癌。 （二）對溴苯胺的制備意義對溴苯胺是重要的化工中間體，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、染料、顏料等精細化工產(chǎn)品的合成，在精細化工生產(chǎn)中處于不可替代的地位?？勺骺拱┧幒拖愣顾仡悷晒馊玖系闹虚g體，也可用于制備草酞替苯胺類

2、藥物、抗污劑，抗氧劑，穩(wěn)定劑，石油添加劑等。（三）目前有關(guān)對溴苯胺的制備方法目前, 國內(nèi)生產(chǎn)芳香族胺類多采用酸性條件下的鐵粉還原法、堿性條件下的硫化堿還原法、中性條件下的Raney-N i、貴金屬還原法。前兩種方法雖然成本較低, 但對環(huán)境的污染較嚴重, 不適合可持續(xù)發(fā)展要求。中性條件下Raney-Ni還原法雖然產(chǎn)品產(chǎn)率高，催化劑可循環(huán)利用，工藝過程簡單，易操作，也基本無環(huán)境污染，適合工業(yè)化生產(chǎn)，但對實驗室的設(shè)備要求高，不適合學(xué)生在實驗室里進行。而貴金屬( 如Pt、Pd、Ru 等) 型催化還原法所用的催化劑價格較貴, 成本高, 雖然回收后可適當(dāng)降低成本, 但工藝復(fù)雜, 目前還不適合工業(yè)化生產(chǎn)。二

3、、方法概述本實驗通過多步反應(yīng)，先由硝基苯、錫和濃鹽酸反應(yīng)，得到中間體乙酰苯胺；中間體乙酰苯胺和乙酸發(fā)生親電取代反應(yīng)，得到對溴乙酰苯胺中間體，保護了氨基；對溴乙酰苯胺和溴在冰醋酸溶劑中發(fā)生親電取代反應(yīng)，得到對溴乙酰苯胺；對溴乙酰苯胺在酸性條件下去保護，最終得到乙酰苯胺。本實驗毒性巨大，對環(huán)境污染大，實驗過程較復(fù)雜，需要多步反應(yīng)，耗費時間較長，產(chǎn)率較低。但實驗成本低，可控性強，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。實驗流程圖如下：三、實驗部分（一）實驗原理1.中間體苯胺的制備芳香硝基化合物還原是制備芳胺的主要方法。實驗室中常用方法是在酸性溶液中用金屬進行化學(xué)還原。本實驗用錫-

4、鹽酸來還原簡單的硝基化合物制備芳胺。2.中間體乙酰苯胺的制備為保護氨基在溴化時不被再次氧化，采取氨基?；霓k法，同時有助于選擇性地生成對位取代物。本實驗采用冰乙酸試劑?；宜崤c苯胺的反應(yīng)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(yīng)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。3.中間體對溴乙酰苯胺的制備鹵素對苯環(huán)上的取代屬于親電取代反應(yīng)，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。4.目標產(chǎn)物對溴苯胺的合成乙酰氨基酸性條件下不穩(wěn)定，可在酸性條件下去保護，生成對溴苯胺。常見的去保護基的方法。（二

5、）儀器與試劑1.中間體苯胺的制備儀器：圓底燒瓶（100mL、50mL，各1個）、錐形瓶（100mL，1個）、回流冷凝管（球形冷凝管、空氣冷凝管，各1個）、大燒杯（500mL，1個）、水蒸氣蒸餾裝置（課本P33）、分液漏斗（1個）試劑：錫粒（36g）、硝基苯（分析純，16mL）、濃鹽酸（80mL）、氫氧化鈉溶液（50%）、飽和氯化鈉（20g）、乙醚(80mL)、氫氧化鈉顆粒2.中間體乙酰苯胺的制備儀器：圓底燒瓶（50mL）、刺形分餾柱、溫度計（200）、直形冷凝管、接液管、量筒（100mL）、燒杯(250mL、500mL，各1個)、吸濾瓶、布氏漏斗、小水泵、保溫漏斗、電熱套 試劑：苯胺（自制,1

6、0mL，10.2g）、冰醋酸(15mL，15.7g)、鋅粉（0.1g）、活性炭（0.5g）3.中間體對溴乙酰苯胺的制備儀器：電動攪拌器、水浴鍋、三口燒瓶（250mL）、恒壓滴液漏斗、玻璃漏斗（用于安裝氣體吸收裝置）、溫度計(100、200，各1根)、量杯、布氏漏斗、抽濾瓶、刮刀、錐形瓶（100mL）試劑：乙酰苯胺（自制，10.5g）、溴（4g）、冰醋酸(9mL)、乙醇4.目標產(chǎn)物對溴苯胺的合成儀器：三口燒瓶（100mL）、恒壓滴液漏斗、75°彎頭、尾接管、錐形瓶、試紙、抽濾瓶、布氏漏斗 試劑：對溴乙酰苯胺（自制，6.42g）、乙醇(95%，15mL)、濃鹽酸（8.5mL）、氫氧化鈉溶

7、液（20%）（三）主要試劑及產(chǎn)品物理常數(shù)名稱分子量沸點熔點密度g/mL狀態(tài)硝基苯123210.95.71.199無色或微黃色苦杏仁味油狀液體乙醚74.1234.6-116.30.7134無色透明液體，有特殊刺激氣味苯胺93184.1-6.21.0217無色油狀液體乙酰苯胺1351143041.2190白色有光澤的片狀晶體冰乙酸60117.916.61.0492無色有刺激性氣味的液體對溴乙酰苯胺214353.4167-1681.717淺黃色或粉末狀晶體對溴苯胺172沸點時分解66.41.497正交晶系雙錐體針狀結(jié)晶（四）實驗裝置1.中間體苯胺的制備 反應(yīng)回流裝置 水蒸氣蒸餾裝置 分液裝置 蒸餾裝

8、置2.中間體乙酰苯胺的制備 反應(yīng)裝置 熱過濾裝置 抽濾裝置3.中間體對溴乙酰苯胺的制備 攪拌滴加反應(yīng)器 氣體吸收裝置 減壓抽濾4.目標產(chǎn)物對溴苯胺的合成 回流反應(yīng)裝置 蒸餾裝置 抽濾裝置（五）實驗步驟及注釋步驟注釋1.中間體苯胺的制備1（1）在一個100ml圓底燒瓶中，放置36g錫粒，16ml硝基苯，裝上回流裝置，量取80ml濃鹽酸，分數(shù)次從冷凝管口加入燒瓶并不斷搖動反應(yīng)混合物。若反應(yīng)太激烈，瓶內(nèi)混合物沸騰時，將圓底燒瓶侵入冷水中片刻，使反應(yīng)緩慢2。1 苯胺有毒，操作時避免與皮膚接觸，或吸入蒸汽2 本實驗是一個放熱反應(yīng)，當(dāng)每次加入硝基苯時均有一陣猛烈的反應(yīng)發(fā)生，故要審慎加入及時振搖與攪 拌。3

9、 硝基苯為黃色油狀物 ，如果回流液中，黃色油狀物消失，而轉(zhuǎn)變成乳白色油珠，表示反應(yīng)已完全。4 反應(yīng)完后，圓底燒瓶上粘附的黑褐色物質(zhì)，用1:1鹽酸水溶液溫?zé)岢ァ? 在20時每100gH2O中可3.4g苯胺，根據(jù)鹽析原理，加氯化鈉使溶液飽和，則析出苯胺。6 本實驗用粒狀NaOH干燥，原因是CaCl2與苯胺形成的分子化合物。7 反應(yīng)物內(nèi)的硝基苯與鹽酸互不相溶，而這兩種液體與固體鐵粉接觸機會很少，因此充分振搖反應(yīng)物，是使還原作用順利進行的操作關(guān)鍵。（2）當(dāng)所有的鹽酸加完后，將燒瓶至于沸騰的熱水浴中加熱30min，使還原趨于完全3,4,7。（3）然后使反應(yīng)物冷卻至室溫，在搖動下慢慢加入50%NaOH溶

10、液使反應(yīng)物呈堿性。然后將反應(yīng)瓶改為水蒸氣蒸餾裝置，進行水蒸氣蒸餾直到蒸出澄清液為止，將餾出液放入分液漏斗中，分出粗苯胺。（4）水層加入氯化鈉 12-20g使其飽和后，用80ml乙醚分兩次萃取，合并粗苯胺和乙醚萃取液，用粒狀氫氧化鈉干燥5,6。 （5）將干燥后的混合液小心的傾入干燥的50ml蒸餾燒瓶中，在熱水浴上蒸去乙醚，然后改用空氣冷凝管，在石棉網(wǎng)上加熱，收集180-185的餾分，2.中間體乙酰苯胺的制備（1）在50ml圓底燒瓶中，加入10 ml新蒸餾的苯胺（10.2g，0.11mol）1、15ml冰醋酸和0.1g鋅粒（約0.1g）3。立即裝上分餾柱，在柱頂安裝一支溫度計，用小量筒收集蒸出的水

11、和乙酸。1 玻璃儀器必須干燥。2 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。3 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(yīng)時分餾溫度不能太高，以免大量乙酸蒸出而降低產(chǎn)率。5 冰醋酸具有強烈刺激性，要在通風(fēng)櫥內(nèi)取用。6 切不可在沸騰的溶液中加入活性炭，以免引起暴沸。7 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(yù)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(jié)晶。8 若讓反應(yīng)液冷卻，則乙酰苯胺固體析出，沾在燒瓶壁上不易倒出。（2）圓底燒瓶放在石棉網(wǎng)上用小火加熱回流，保持溫度

12、計度數(shù)在105約1小時4，反應(yīng)生成的水和少量醋酸被蒸出，當(dāng)溫度下降表明反應(yīng)已經(jīng)完成。（3）在攪拌下趁熱將反應(yīng)物倒入盛有100ml冷水的燒杯中，冷卻后抽濾，用冷水洗滌粗產(chǎn)品。將粗產(chǎn)品移至500ml燒杯中，加入300ml水，置燒杯于石棉網(wǎng)上，加熱使粗產(chǎn)品溶解，稍冷后，加入0.5g活性炭，并煮沸10min。在保溫漏斗中趁熱過濾除去活性炭，濾液冷卻，乙酰苯胺結(jié)晶析出，抽濾。晾干后稱量。3.中間體對溴乙酰苯胺的制備（1）在250mL三口燒瓶上配置電動攪拌器、溫度計、恒壓滴液漏斗，并在恒壓低液漏斗上連接氣體吸收裝置1，以吸收反應(yīng)中的溴化氫。安裝攪拌滴加回流裝置，在100mL錐形瓶中，將10.50g乙酰苯胺

13、溶于45.0mL乙醇中，再將3.39g溴2溶解于9mL冰乙酸中，一邊攪拌一邊慢慢地將溴-冰醋酸溶液加至乙酰苯胺的醇溶液中，滴加速度以棕紅色的溴色較快退去為宜3。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(fēng)櫥中；量取，操作時應(yīng)帶上乳膠手套3 滴溴時滴速不宜過快，否則會反應(yīng)太劇烈，會導(dǎo)致一部分溴來不及參與反應(yīng)就與溴化氫一起逸出，用時也可能產(chǎn)生二溴代產(chǎn)物（2）滴加完畢，在45浴溫下，繼續(xù)攪拌反應(yīng)1h，再將浴溫提高至60，在攪拌一段時間，直到反應(yīng)混合物液面不再有紅棕色蒸汽溢出為止。在攪拌下將反應(yīng)物慢慢變加至100mL水中，此時既有固體析出。若有黃色，可加入飽和的亞硫酸氫鈉水溶液洗滌，使溶液黃色恰好退去。（3）減壓過濾收集產(chǎn)物，并用冷水充分洗滌，干燥，用乙醇-水重結(jié)晶。4.目標產(chǎn)物對溴苯胺的合成（1）在100mL三口燒瓶上，配置回流冷凝管和恒壓滴液漏斗，向三口燒杯中加入6.42g（0.03mol）的對溴乙酰苯胺，15mL95%乙醇和三粒沸石，加熱至沸，1 滴加濃鹽酸不宜太快2