以苯胺为起始原料合成对溴苯胺

以苯胺为起始原料合成对溴苯胺摘要以苯胺为起始原料设计合成了对溴苯胺,其中要合成二个中间体,分别为乙酰苯胺、对溴乙酰苯胺，各中间体的颜色、形状等物理性质均符合文献数据，理论产量较高。通过本实验的合成步骤，能较为有效和便捷地合成对溴苯胺，提供了一个较好的合成方法。1.前言1.1对溴苯胺的物化性质结构式H2N«J^Br熔点66.4°C沸点沸点时分解相对分子量172.03密度1.4970(液体，99.6C)溶解情况不溶于水，易溶于乙醇和乙醚性状从60%乙醇中析出者为正交晶系双锥体针状结晶毒性LD50(mg/kg)有毒，其毒性较氯苯胺类更严重，可经表皮吸收1.2对溴苯胺的应用

对溴苯胺是很重要的化工中间体，广泛应用于医药、染料、颜料等精细化工产品的合成，它在精细化工生产中处于不可替代的地位。在医药中:对溴苯胺作为医药中间体的作用是无可匹敌的，所合成的药物可用于治疗气喘、肾炎、增生病、神经紊乱、帕金森等疾病。在染料中:用对溴苯胺作为原料能够制备传统的硫化和偶氮染料，同时还可以制备香豆素类荧光染料，这类染料是高档荧光染料，具有发射强度高，色光鲜艳，荧光强烈等优点。在农药中:主要制备草酞替苯胺类药物，有利于小麦属植物授粉。其它:对溴苯胺还用于制备抗污剂，抗氧剂，稳定剂，石油添加剂等。在材料方面，对溴苯胺能制备氰基联苯型液晶材料，性能好，对光、热的稳定性最好，还具有良好的防湿性能。1.3对溴苯胺的合成方法简介(1)对溴苯胺的传统的工业制法如下：NO2NaNO2n=noso3hNO2Cu2Br2HBrNO2NaNO2n=noso3hNO2Cu2Br2HBrBrNO2FeHBrBrNH2可以看出，该方法虽成本较低，但是污染环境严重，不符合绿色化学的宗旨，不利于可持续发展，因此，现代化学家都致力于开发无毒无污染的一步制备方法，主要方法有：固体溴化试剂，比如PyHBr3、DBUHBr3、Me4NBr3、用金属羰基合成催化剂氧化原子溴等等。但由于成本过高，暂未在工业上应用。本实验选取硝基苯还原为苯胺，苯胺加乙酰基保护氨基再加入溴进行亲电取代，最后在酸性下水解得到目标产物的方法虽然毒性大，对环境污染大，但是成本低，进行这种方法的探究有利于我们理解传统工业制备对溴苯胺的方法。(2)本实验以苯胺为起始原料合成对溴苯胺的方法如下：HC1BrHNCH3(2)本实验以苯胺为起始原料合成对溴苯胺的方法如下：HC1BrHNCH3CH3COOHBr2-HAc^实验部分2.1中间体乙酰苯胺的制备A.制备原理为保护氨基在溴化时不被再次氧化，采取氨基酰基化的办法，同时有助于选择性地生成对位取代物。本文采用冰乙酸试剂酰化，冰乙酸与苯胺的反应速率较慢且可逆，可采用冰乙酸过量和利用分馏柱移去反应生成的水的方式提高产率。加入锌粉的目的是防止苯胺被氧化。B.实验参数分子量状态沸点。C密度g/mL乙酰苯胺135白色有光泽的片状晶体1141.2190

冰乙酸60无色有刺激性气味的液体117.91.0492C.试剂和仪器仪器:50ml圆底烧瓶；刺形冷凝管；空气冷凝管；接液管；量筒；200度温度计100ml烧杯；吸滤瓶；布氏漏斗；小水泵；保温漏斗；电热套。试剂:苯氨；冰醋酸；锌粉；活性炭。反应装置热过滤装置图扇形滤纸短颈玻璃漏斗热过滤漏斗水D.实验装置反应装置热过滤装置图扇形滤纸短颈玻璃漏斗热过滤漏斗水热过滤装置抽滤装置E.实验步骤及实验现象实验步骤实验现象注意事项1•取10mL蒸馏过的苯胺［1］、15mL冰乙酸口］及少许锌粒［3］于反应装置中小加入苯胺、冰乙酸、锌粒后，溶液呈淡黄色，圆底烧瓶瓶壁发烫。加热，气泡增多，温度升高，液体玻璃仪器必须干燥。［1］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

火加热回流，保持105°C一小时S］,当温度下降时表明反应完全。沸腾，黄色液体逐渐变澄清，105C时，蒸出第一滴液体。高，蒸馏时选用空气冷凝管冷凝，或采用减压蒸馏。［2］ ①冰醋酸具有强烈刺激性，要在通风橱内取用。②冰醋酸与苯胺的反应速率较慢，且反应为可逆的，为提冋乙酰苯胺的产率，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。［3］ 由于苯胺易氧化，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保持馏出速度为1d/2〜3秒，以免大量乙酸蒸出而降低产率和有二取代产物生成。［5］ 加入活性炭的目的是脱色；不能在沸腾的溶液中加入活性炭，以免引起暴沸，要等溶液稍冷却；活性炭不宜加多，以免吸附部分产品。［6］ ①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2•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，洗涤,将反应物倒入冷水中得粗产品移入盛有300mL热水的500mL烧杯中，在石棉网上加热煮沸，使之完全溶解。停止加热，待2〜3分钟后加少量活性炭（约0.5克）［5］，在搅拌下再次加热煮沸10分钟，然后用保温过滤法［6］进行热过滤［7］，结晶，抽滤，晾干后称量并计算产率。趁热将圆底烧瓶内的溶液倒入盛冷水的烧杯中，有乳白色悬浮物产生。溶解后加活性炭，热过滤，得到白色晶体，冷却结晶，抽滤后得白色片状晶体。滤过程要快，避免产品在布氏漏斗中结晶。②用保温漏斗过滤可以防止乙酰苯胺在过滤时遇冷析出，附着在漏斗内壁上难以收集，造成损失，使产率降低。[7]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。G.实验结果粗产品为白色晶体，抽滤后产品为白色片状晶体，重7.36克实际产量理论产量产率7.36g14.85g7.36/14.85=49.56%F•实验分析与讨论产率低的原因：a•反应时分馏温度控制不好，可能有较多乙酸蒸出而使产率有所降低。b•活性炭吸附了部分产品，造成损失。c.在热过滤时，热滤漏斗的温度不够高，导致过滤过程中部分产品在漏斗颈下端结晶，造成损失。提高乙酰苯胺产率的方法：冰乙酸与苯胺的反应速率较慢，且反应可逆，因此可通过冰乙酸过量的方式提高产率。利用分馏柱将反应中生成的水从反应平衡中移去，使得反应向生成乙酰苯胺的方向进行。加入锌粉防止苯胺被氧化，减少反应物的损失。回流温度保持在105°C的原因：乙酰苯胺的沸点为114C，冰乙酸的沸点为117C，若反应温度超过乙酰苯胺和冰乙酸的沸点，则反应物会大量挥发，且苯胺高温不稳定，易被氧化，因此要保持温度。2.2中间体对溴乙酰苯胺的制备A.制备原理卤素对苯环上的取代属于亲电取代反应，常用的催化剂有铁、铝、磷及其卤化物等。苯环上有乙酰氨基，乙酰氨基是邻对位取代基团，由于空间位阻大，主要产物是对溴乙酰苯胺。B.实验参数分子量状态沸点。C密度g/mL对溴乙酰苯胺214浅黄色或粉末状晶体167-1681.717溴单质159,8深红棕色有刺激性气味的发烟挥发性气体58.763.119C.试剂和仪器仪器:电动搅拌器；水浴锅；250ml三口烧瓶；恒压滴液漏；200度温度计2根;量杯；烧杯；抽滤瓶；布氏漏斗；刮刀。试剂:乙酰苯胺；溴；乙醇；冰醋酸；亚硫酸氢钠。D.实验装置

搅拌滴加回流反应器减压抽滤E.实验步骤及实验现象实验步骤实验现象注意事项1•搅拌滴加回流装置，将10.50g乙酰苯胺溶于45.0mL乙醇中加入三口烧瓶中［1］。在搅拌的过程中，乙酰苯胺固体溶解，且溶液变为浅黄色。［1］ 搅拌器与三口烧瓶连接处的密圭寸性要好，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］ 因为反应会生成HBr气体，会污染空气和对人体有害，所以要用一盛有NaOH溶液的烧杯作为气体吸收装置来吸收HBr，防止其逸出。［4］ 滴溴时滴速不宜过快，否则反应太剧烈，会导致一部分溴来不及参与反应就与溴化氢起逸出，有时也可能会产生对溴乙酰苯胺和二溴代物，副产物多，使产率降低。［5］ 如果产物带有黄色，2•再将3.93g溴⑵溶解于9mL冰乙酸中置于滴液漏斗中［3］,边搅拌边缓慢滴加［4］。滴加溴时，棕红色溶液退去较快，溶液最终呈现黄色。3.滴加完毕后在45°C浴温下继续搅拌1h,后升温至60C再搅拌段时间，直到反应混合物液面不再有红棕色蒸气溢出为45C水浴加热，溶液颜色变浅。升温至60C，溶液变成淡黄色，没有红棕色蒸气产生。

止。可加入亚硫酸钠溶液洗涤，使黄色恰好褪去，除去固体表面附着的氢溴酸。4•反应完全后在搅拌下将反应物缓慢加至300mL水中析出固体冋，抽滤，洗涤，干燥，用乙醇重结晶后晾干，称量并计算产率。将反应液加至水中，有白色固体析出，抽滤，洗涤，重结晶后得到白色针状晶体。F.实验结果粗产品为白色固体，抽滤后产品为白色针状晶体，重2.90克实际产量理论产量产率2.90g11.67g2.90/11.67=24.85%G.实验分析与讨论1.乙酰氨基虽然是邻对位定位集，但因为乙酰氨基是大的集团，空间位阻比较大，所以主要以对位异构体为主，所以不用对位异构体进行分离。2•控制温度在45°C的原因：温度过高容易生成二溴代物，产生更多的副产物；温度过低反应缓慢，反应时间长。2.3目标产物的制备A.制备原理乙酰氨基酸性条件下不稳定，可在酸性条件下去保护，生成对溴苯胺。B.实验参数

分子量状态沸点。C密度g/mL对溴苯胺172正父晶系双锥体针状结晶66.41.497C.试剂和仪器仪器:100ml三口烧瓶；恒压滴液漏；75度弯头；抽滤瓶；布氏漏斗；尾接管；锥型瓶试纸。试剂:对溴乙酰苯胺；乙醇；浓盐酸；20%氢氧化钠。D.实验装置回流反应装置抽滤装置蒸馏装置D.实验装置回流反应装置抽滤装置蒸馏装置E.实验步骤及实验现象实验步骤实验现象注意事项1.装回流反应装置，向三口烧瓶中加入3.61g对溴乙酰苯胺J］、7.5mL95%得到无色透明液体，加浓盐酸的过程，溶液颜色变为淡褐色。［1］ 对溴苯胺易氧化，不能烘干，应自然晾干。，［2］ 滴加浓盐酸不宜太快

的乙醇，加热至沸，缓慢滴加4.3mL的浓盐酸方。[3]乙醇为低沸点有机物，所以蒸馏时收集到的液体是乙醇，以此除去乙醇。2•加毕回流30分钟，加入18mL水使反应物稀释。稀释后，溶液颜色稍稍变浅。3•将回流装置改成蒸馏装置进行蒸馏⑶，将残余物对溴苯胺盐倒入25mL冰水中，在搅拌下滴加20%氢氧化钠使之刚好呈碱性。抽滤，水洗抽干后用乙醇-水重结晶，自然晾干。蒸馏时87°C流出第一滴乙醇且在蒸馏时，分流管中有少量白色针状结晶。倒入冰水后，溶液变白色浑浊。加氢氧化钠后，有大量白色固体产生。F•实验结果产品为白色固体，重0.85克实际产量理论产量产率0.85g2.33g0.85/2.33=36.48%G.实验分析和讨论导致产物产率低的因素：a•用对修乙酰苯胺制备目标产物乙酰苯胺时要用小火加热以防止制成的对对溴苯胺再次被氧化而造成目标产物损失，降低产率。b•实验蒸馏过程中温度太高容会使沸点66.4C的对溴苯胺部分蒸出，分馏管中有少量白色固体结晶，造成产物损失，降低产率。C.用对修乙酰苯胺制备目标产物乙酰苯胺时，重结晶要用尽量少的乙醇-水，以免产物太多损失，产率降低。d.对溴苯胺容易氧化，不能烘干，应自然晾干，以防止制成的产物被氧化变质，降低产率。参考文献李正启，谢恩，马良.绿色化学与人类社会的可持续发展J].化学工业.2011,29,3-5唐敏.绿色条件下三溴吡啶催化有机反应的研究[D].江西师范大学化学化工学院.2009:1王小军,宋卫锋.绿色化学在有机化学化工中的应用进展[J].甘肃化工.2006,1,1-3Veerababurao,K.;Sarala,Naik.;BhismaK.P.ANewReCyClableDitribromideReagentforEfficientBrominationunderSolventFreeCondition[J].J.Org.Chem.2005,70,4267-4271Upasana,B.;Gopal,B.;Mihir,K.C.RegioselectiveBrominationofOrganicSubstratesbyTetrabutylammoniumBromidePromotedbyV2O5H2O2:AnEnvironmentallyFavorableSyntheticProtocol[J].Org.Lett.2000,2,247-249Majid,M.;Heravi,N.;Abdolhosseini,H.A.O.Regioselectiveandhigh-yieldingbrominationofaromaticcompoundsusinghexamethylenetetramine-bromine[J].TetrahedronLetters2005,46,8959-8963鲁莉华，李英春.催化加氢法制备对溴苯胺[J].青岛科技大学学报.2005,26,205-207HabibFirouzabadi,NasserIranpoor,KamalAm