有机实验报告：对溴苯胺全合成

1、对澳苯胺的全合成陈烁丹华南师范大学化学与环境学院20212401018摘要对澳苯胺是非常重要的有机化工原料,常被用作染料原料,如偶氮染料、唾咻染料等,医药及有机合成的中间体等.本实验合成过程以硝基苯为原料,经历制备苯胺、乙酰苯胺、对澳乙酰苯胺等中间体的过程,最终制得目标产物对澳苯胺.其合成过程经历硝化、复原、保护、澳代、去保护等多个步骤,可以制得纯度较高的对澳苯胺.同时,使用了芳姓硝化、硝基的复原、氨基的保护与去保护、芳姓卤代等方法.通过实验可得,用此实验方法制备对澳苯胺,操作方法简单,可控性强,相对于其他方法产率较高.关键词合成；对澳乙酰苯胺；对澳苯胺TheTotalSynthesisofP

2、-bromo-anilineChenShuodanAbstractP-bromo-anilineisveryimportanttotheorganicchemicalrawmaterials,dyeswereoftenusedasrawmaterials,suchastheazodyes,KuiLindyes,medicineandsyntheticorganicintermediates,etc.Thesynthesisprocessofnitrobenzeneinasrawmaterial,throughpreparationaniline,acetylaniline,bromineace

3、tylanilineintermediatessuchastotheprocess,finallymadeofbromineanilinetargetproduct.Thesynthesisprocessincludenitrification,reductionandprotectionexperience,bromination,toprotecttheandsoonmanystepsofthesynthesisprocess,whichcanbemadeofhighpurityofanilinebromide.Atthesametimegrasparomaticsnitrificatio

4、n,thereduction,andthenitroaminoprotectionandtoprotect,halogenatedaromaticsmethods.Throughtheexperiment,theexperimentalmethodwiththepreparationofbromineaniline,operatesimplemethodsandthecontrolisstrong,therateoftheproductionishigherKeywordssynthesis;P-bromoaniline;P-bromo-aniline前言对澳苯胺的合成方法多种多样,通过查找文

5、献可以得到三种常用的对澳苯胺合成方法.第一种是通过2,4,4,6-四澳-2,5-环己烯-1-酮对芳香胺的区域专一反响的方法合成目标产物；第二种是通过超声波辐射促进对澳苯胺的合成；第三种是通过硝化、复原、保护、澳代、去保护等多个步骤合成目标产物.其中,用第三种合成方法来合成对澳苯胺具有操作简单、可控性强等优点.硝化反响是制备芳香硝基化合物的主要方法,也是重要的亲电取代反应之一,芳烂的硝化在浓硫酸与浓硝酸作用下较容易进行,芳姓的氢原子被硝基取代,生成相应的硝基化合物.芳香硝基化合物复原是制备芳胺的主要方法,实验室常用的方法是在酸性溶液中用金属进行化学复原,具体是使用锡-盐酸来复原简单的硝基化合物,

6、也可以用铁-醋酸法.苯胺很容易进行酰基化反响,即氨基中的氢原子被酰基取代,这样可以保护芳胺的氨基.卤素对苯环上的取代反响属亲电取代反响,苯环上如有取代基,那么按取代基的亲电取代定位规那么进行反响.对澳乙酰苯胺在酸性条件下去保护生成目标产物.本实验的总反响如下：NH11.HC12.尔网3,NaOH1实验局部实验1.1中间体苯胺的制备1.1.1 实验原理苯胺的实验室制备如果用直接的方法将氨基-NH2导入苯环上是非常困难的,因此常经过间接的方法来制备,芳香硝基化合物复原是制备苯胺的主要方法.实验室常用的方法是在酸性溶液中用金属进行化学复原.常用锡-盐酸来复原简单的硝基化合物,也可以用铁-醋酸法.1H

7、C125小一31WH1.1.2 仪器与试剂1.1.2.1 仪器锥形瓶、回流冷凝管、水蒸气蒸储装置、直形冷凝管、尾接管、烧杯,抽滤瓶、布氏漏斗、水泵、水浴锅1.1.2.2 试齐IJ表1主要试剂锡粒Sn118.7硝基苯C6H5NO2123.11浓盐酸HCl36.47无水氯化钙CaCl2110.98氢氧化钠NaOH40.01氯化钠NaCl58.44乙醴C4H10O74.121.1.3实验装置图1回流装置图2水浴加热回流装置图4萃取图3水蒸气蒸储装置图5分液图6蒸储装置1.1.4实验步骤、现象及分析实验步骤现象分析在100ml的圆底烧瓶中参加27锡粒,12ml约14.76g硝基苯,装上回流装置,仪器接

8、口处涂上凡士林.量取60ml浓盐酸,分数次从冷凝管口参加烧瓶并不断摇动反响混合物,假设反响太剧烈,瓶内混合物沸腾时,将原地烧瓶放入冷水中片刻,使反响缓慢溶液为浅黄色透明液体硝基苯为黄色油状物,本实验世个放热反响,每次参加浓盐酸时都有一阵强烈的反应发生,要慎重缓慢参加,及时振扬当所有的盐酸加完后,将烧瓶置于沸水浴中加热30min,使复原趋于完全反响物不再呈现硝基苯的黄色,颜色加深而且分成,溶液分层,上层乳白色,下层黄色硝基苯为黄色油状物,回流液中黄色油状物消失,转变为乳白色油珠,说明反响已完成使反响物冷却至室温,在摇动下慢慢参加50泳aOH溶液使反响物呈碱性刚参加NaOH溶液时烧瓶中的溶液大局部

9、凝结为白色固体状,继续参加NaOH溶液,烧瓶中的物质变成乳黄色浑浊液体反响物为聚胺与锡盐生成的配合物,参加过量NaOH配合物分解,释出游离的苯胺将反响施改为水蒸气蒸储装置,进行水蒸气蒸储直至蒸出澄清液为止蒸出液为黄色透明液体,有局部乳白状液体蒸出黄色液体为聚胺将储出液放入分液漏斗中,分出粗苯胺,水层参加氯化钠固体12-20g使其饱和后,用80ml乙醴分两次萃取,合并粗苯胺和乙醴萃取液,用粒状氢氧化钠枯燥分液漏斗中的液体分层,上层为黄色,下层为白色乙醴萃取液在上层,无色透明,下层为白色黄色液体为聚胺少局部残留的苯胺被乙醴萃取,乙醴密度小,在上层将枯燥后的混合液小心地倾入枯燥的50ml蒸储烧瓶中,

10、在热水浴上蒸去乙醴,收集到黄色产物苯胺蒸出液为无色透明液体,蒸储瓶中的溶液为黄色透明液体乙醴沸点比苯胺小,先被蒸发出来,蒸储瓶中剩下沸点较图的苯胺实验1.2中间体乙酰苯胺的制备1.2.1 实验原理乙酰苯胺为无色晶体,具有退热镇痛作用,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.作为一种保护举措,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,以降低对氧化降解的敏感性,使其不被反响试剂破坏；同时氨基酰化后降低了氨基在亲电取代反响特别是卤化中的活化水平,使其由很强的第I类定位基变为中等强度的第R类定位基,使反响有多元

11、取代变为有用的一元取代,由于乙酰基的空间位阻很大,往往选择性地生产对位取代物.伯胺、仲胺可用酰氯、酸酊或与冰醋酸加热来进行酰化,使用冰醋酸试剂易得,价格廉价,但需要较长的反响时间,适合于规模较大的制备.酸酊一般来说的比酰氯更好的酰化试剂.如果在醋酸-醋酸钠的缓冲溶液中进行酰化,由于醋酸的水解速率比酰化速率慢得多,可以得到高纯度的产物.乙酰苯胺可有由苯胺与乙酰化试剂,如乙酰氯、乙酊或乙酸等直接作用来制备.反响活性是乙酰氯乙酸酊乙酸.由于乙酰氯和乙酸酊的价格较贵,本实验选用纯的乙酸俗称冰醋酸作为乙酰化试剂.反响式如下：NH2NHCOCHjACHjCODH冰醋酸与苯胺的反响速率较慢,且反响是可逆的,

12、为了提升乙酰苯胺的产率,一般采用冰醋酸过量的方法,同时利用分储柱将反响生成的水从平衡中移去.由于苯胺易氧化,参加少量锌粉,预防苯胺在反响过程中氧化.1.2.2 仪器与试剂1.2.2.1 仪器圆底烧瓶、刺形分储柱、直形冷凝管、接液管、量筒、温度计、烧杯、抽滤瓶、布氏漏斗、水泵1.2.2.2 试齐IJ表2主要试剂原料名称分子式分子量冰醋酸C2H4O260.05锌粉Zn65.39活性炭12.0111.2.3实验装置图7分储装置图8抽滤装置图9加热溶解装置1.2.4实验步骤、现象及分析实验步骤现象分析在50ml圆底烧瓶中参加上步骤反响制加热过程苯胺经反响生成乙酰苯备出的苯胺、15ml冰醋酸及0.1g锌

13、粉,中,圆底烧胺装上分储装置,插上温度计,将圆底烧瓶中的溶液瓶在石棉网上用小火加热回流,保持温由浅黄色逐锌粉可预防苯胺氧化,只度计读数于105c约1h,反响生成的水渐加深进而要少量即可,过多那么会生及少量醋酸被蒸出,当温JT下降那么说明变成浅绿色成不溶于水的氢氧化锌反响已经完成分储温度不宜过高,以免锌粉溶解大量乙酸被蒸出而降低*宓一段时间后反响到达终点时水已经温度计温度被大局部蒸干,但又没达下降到乙酰苯胺的沸点,进而导致温JT下降,也表示反蒸出液为透应完成明无色,有刺激性气味乙酸挥发有刺激性气味在搅拌下趁热将反响物倒入盛有100ml冷水的烧杯中,冷却后抽滤,用冷水洗涤粗产品有大量白色固体析出乙

14、酰苯胺不溶于水,在水中析出将粗产品移至250ml烧杯中,参加加热后粗产乙酰苯胺的熔点为100ml水,置烧杯十石棉网上,加热品溶解,溶114C,但在重结晶时,使粗产品溶解,稍冷后,力口入1.0g液上外表有乙酰苯胺在83c时熔化活性炭,并角沸10mino将溶液趁热少许油滴成液体,乙酰苯胺层中含抽滤除去活性炭,滤液冷却,乙酰苯胺结晶析出,抽滤后得到乙酰苯胺的抽滤后得到有水,故油状物为未溶于水而已熔化的乙酰苯胺晶体无色片状晶体/、可以在沸腾的溶液中参加活性炭,以免引起暴沸无色片状晶体为乙酰苯胺实验1.3中间体对澳乙酰苯胺的制备1.3.1实验原理苯环卤代反响：卤素对苯环上的取代反响属亲电取代反响.常用的

15、催化剂有铁、铝、磷及卤化物等.苯环上如有取代基,那么按取代基的亲电取代定位规那么进行反响.NHCOCHjNHCOC出1.3.2仪器与试剂1.3.2.1仪器电动搅拌器、250ml三口烧瓶、包压滴液漏斗、温度计100C、200C、抽滤瓶、布氏漏斗1.3.2.2试齐IJ表3主要试剂原料名称分子式分子量澳Br2159.832乙醇C2H6O46.07亚硫酸氢钠NaHSO3104.061.3.3实验装置图10电动搅拌滴加回流反响器1.3.4实验步骤、现象及分析实验步骤现象分析在250ml三口烧瓶上配置电动搅拌器、温乙酰苯胺搅拌器与三口烧瓶度计和恒压滴液漏斗,并在恒压滴液漏斗溶于乙醇连接处的密封性要上连接气

16、体吸收装置,以吸收反响中产生后溶于为好,以预防澳化氢从的澳化氢.在100ml锥形瓶中,将上步骤黄色透明瓶口溢出制备的乙酰苯胺溶解于15ml乙醇中,将1.40g澳3.1g/ml溶解于3ml冰醋酸中,参加澳后滴加的澳与乙酰苯一边搅拌一边慢慢地将澳-冰醋酸溶液滴溶液的棕胺反响,颜色退去.加至乙酰苯胺的醇溶液中,滴加速度以棕红色很快滴加时速度不可过红色的澳色较快褪去为宜.滴加完毕,在褪去,反响快,否那么反响太剧45C浴温下,继续搅拌反响1h,然后将浴温提升至60C,再搅拌一段时间,直到反应混合物液而不再有红棕色蒸气溢出为止完毕后,溶液颜色为淡黄色烈,会导致F分澳来不及反响就与澳化氢一起溢出,也可能会产

17、生二澳代产物在搅拌下将反响物慢慢加至100ml冷水中,此时即有固体析出.假设有黄色,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.减压过滤得到白色针状晶体析出白色固体白色固体为对澳乙酰苯胺饱和的亚硫酸氢钠水溶液的作用是除去过量的澳实验1.4目标产物对澳苯胺的制备1.4.1实验原理对澳乙酰苯胺在酸性条件下去保护生成对澳苯胺,这是常见的去保护基方法.其反响式如下：WHCOCHjMHtBrBt1.4.2仪器与试剂1.4.2.1仪器口烧瓶、包压滴液漏斗、蒸储弯头、尾接管、锥形瓶、pH试纸、抽滤瓶、布氏漏斗1.4.2.2试齐1J表4主要试剂原料名称分子式分子量乙醇C2H6O46.07浓盐酸HCl

18、36.46氢氧化钠NaOH39.997沸石图14蒸储装置1.4.3实验装置图13回流装置1.4.4实验步骤、现象及分析实验步骤现象分析在100ml三口烧瓶上,配置回流冷凝管和恒压滴液漏斗,向三口烧瓶中参加上步骤制备的对澳乙酰苯胺、5ml95%醇和三粒沸石,加热至沸,向滴液漏斗慢慢滴加3.5ml浓盐酸,加毕,回流30min对澳乙酰苯胺溶解于乙醇中,溶液为黄色对澳乙酰苯胺能溶于乙醇参加9ml水使反响混合物稀释溶液稍微浑浊对浸苯胺不溶于水,刚开始稀释,乙醇浓度降低,有一少局部对澳苯胺析出将回流装置改为蒸储装置,加热蒸储.将残余物对浸苯胺盐酸盐倒入盛有20ml冰水的烧杯中,在搅拌下滴加20%M氧化钠溶

19、液,使之刚好呈碱性,抽滤后得到灰白色的晶体,质量为1.01g,产率为4.9%析出灰白色固体对浸苯胺不溶于水,在碱性条件下析出晶体2结果与讨论2.1 实验结果表5实验数据记录和备注实际产量/g理论产量/g产率备注苯胺7.7711.1669.9%浅黄色透明液体乙酰苯胺3.7411.2833.2%白色片状晶体对澳乙酰苯胺2.245.9337.8%白色针状晶体对漠苯胺1.011.8056.1%灰白色晶体经过数据的处理,得出了各个步骤的产量和产率,本实验的总产率为：69.9 %X33.2%X37.8%X56.1%=4.92%,在全合成过程中,制备乙酰苯胺和对澳乙酰苯胺的产率较低,导致最终实验的总产率较低

20、,但是所得晶体的颜色与所查文献相符合,所以,本次实验所制备的产品纯度较高.69.10 结果的分析69.10.1 的选择本实验的每一个步骤都用到酸,因此,酸性的选择对本实验的具有重要作用：中间体苯胺的制备中,如果用直接的方法将氨基-NH2导入苯环上非常苦难,因此,本步骤采用了在酸性条件下用金属锡进行化学复原,得到硝基苯.同时,反响完后,圆底烧瓶上粘附的黑褐色物资,用1:1盐酸水溶液温热除去；制备乙酰苯胺时,可由苯胺和酰氯、酸酊或与冰醋酸加热来进行酰化,但由于冰醋酸易得,那么采用了纯的乙酸作为乙酰化试剂.由于冰醋酸与苯胺的反响速率较慢,且反响时间是可逆的,为了提升乙酰苯胺的产率,那么采用酸过量的方

21、法.因此,酸在本步骤中作用极为重要；利用亲电取代反响,使得澳在乙酰苯胺上发生取代反响而合成对澳乙酰苯胺,酸性中的H+增加了澳离子的亲电性；在对澳苯胺的合成过程中,要在酸性条件下对对澳乙酰苯胺中的澳进行保护,生成对澳苯胺,但是滴加浓盐酸的速度不宜太快.69.10.2 的限制在对澳苯胺的全合成过程中,要准确限制各步骤的温度：制备苯胺的实验是一个放热反响,要用冰水来散热,以防反响过于剧烈,导致溶液爆沸,同时,一局部的硝基苯会被复原成琨,导致产率降低；在制备乙酰苯胺时,要保证原料CH3COOH(b.p.118C)和生成物水(b.p.100C)充分反响而不被蒸出,同时可以使生成的水立即移走,促使反响向生

22、成物方向移动,应限制温度在105c左右,提升反响效率；在制备对澳乙酰苯胺时,是采用澳的亲电取代反响,使得乙酰苯胺的对位连有澳原子.经资料得到,化合物的支链越多,其结构越不紧凑熔点越低,因此在反响过程中,温度不能过高,否那么会使得澳和乙酸被蒸发出来,从而使得反响产率降低.69.10.3 低的原因69.10.3.1 基苯制备对澳苯胺的实验,总反响产率低,其可能原因有如下： 该反响的反响步骤多,中间产物损失多,导致产率较低； 该反响所有的反响物都加倍,因而有可能反响时间不够长,导致反应不完全.可通过适当延长反响时间,可使产率提升一些； 全合成反响经历的时间比拟长,中间体存放过程中不可预防地有一小局部

23、会被氧化,导致样品的损失.69.10.3.2 过程中影响产率的因素有：由硝基苯制备苯胺时,在滴加浓盐酸的过程中,要不断摇晃,使反应完全,由于硝基苯和盐酸与固体锡粒接触时机很少,因此要充分振摇.假设反响液沸腾,应将反响瓶浸入冷水中片刻,减缓反响的进行,使反响充分和完全,以提升产率； 硝基苯与锡粒、盐酸反响后一定要用NaOH容液调溶液PH反复用pH试纸测定溶液的pH值直至溶液稳定地呈碱性,否那么在酸性条件下可能无法得到产物；已制备的苯胺在空气中可能被氧化而造成一定的产量损失.同时可以通过参加锌粉预防苯胺在反响过程中被氧化,生成有色的杂质,但不宜加得过多,由于被氧化的锌生成氢氧化锌为絮状物质会吸收产品,同样会影响产率； 用苯胺制备乙酰苯胺时,反响时分储的温度最好要限制在105C,这是由醋酸与水的混合物的共沸点决定的,假设是温度过高,那么会使大量的乙酸蒸出而降低产率.假设温度过低,那么不能将生成的水及时蒸出,使反响向逆反响方向进行,同样会影响产率； 用苯胺和冰醋酸制备乙酰苯胺时,反响速率较慢而且反响是可逆的,一般采用比醋酸过量的方法同时也要利用分储柱