有机化合物合成通法Word格式文档下载.docx

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显然,若向反应体系中添加氧化剂如浓硫酸或硝酸,就能使碘代反应正向移动.若以卤代烃作为合成中间体,在卤代烃的实验室制备过程中,以选择溴化最为适宜,因为溴在室温下为液体,易于操作.

3.1.2芳烃溴化实验通法

对于0.1mol芳烃投料量,可用250ml三口烧瓶作反应容器,配置搅拌器,回流冷凝管,滴液漏斗,温度计以及溴化氢气体吸收装置（见图2-6,图2-7）.

芳烃的溴化条件与芳烃的反应活性密切相关.

如果芳烃反应活性较低,先将0.lmol芳烃和0.5g铁粉加到三口烧瓶中,在油浴中加热至100～150℃.然后,在搅拌下经滴液漏斗向三口烧瓶滴加10g（0.06mol）溴,加溴速度以不使溴蒸气通过冷凝管逸出为宜.滴加完毕,继续搅拌并加热反应lh,再加入0.5g铁粉,滴加10g溴.加料完毕,继续搅拌并加热反应2h.

将含有少量溴的红棕色反应混合物倒入事先溶有1g亚硫酸氢钠的200ml水溶液中,以除去残余的溴.若溴色还未除尽,可再加少许亚硫酸氢钠.通常在溴化产物中总会残留一些未反应的溴,用水不易洗净,若用亚硫酸氢钠则可使其还原成水溶性的溴化钠而去除:

然后,对混合物进行水蒸气蒸馏.产物若为固体,过滤凉干后即可满足一般使用的要求,必要时可进行重结晶.产物若为液体,可用四氯化碳提取;

若产物为不溶于水的液体,可直接用分液漏斗分离.然后,分别用10%氢氧化钠水溶液,水洗涤至中性,用硫酸镁干燥后蒸除溶剂,对残余物做减压蒸馏.

当芳烃反应活性居中,先将0.lmol芳烃和0.2g铁粉加到三口烧瓶中,然后在室温下边搅拌边滴加16g（0.lmol）溴.加溴完毕,在室温下搅拌反应lh,反应过程中有溴化氢气体放出.如果反应过于缓慢,可用水浴（30～40℃）加热反应lh.然后,将水浴温度提高到65℃左右,继续搅拌反应一段时间,直到反应混合物液面不再有红棕色蒸气逸出为止.后处理同前.

当芳烃反应活性较高,溴化就必须在温和的条件下进行.先用50ml四氯化碳将0.lmol芳烃稀释并冷却至0℃,然后边搅拌边滴加0.08mol溴的四氯化碳溶液（由10ml四氯化碳与13g溴配制而成）,反应温度控制在0～5℃.加溴完毕,仍保持在低温下（0～5℃）搅拌1～2h,直到反应混合物液面无红棕色蒸气逸出为止.后处理同前.

实验中必须注意溴具有强腐蚀性,对皮肤有很强的灼伤性,其蒸气对粘膜有刺激作用,因此在量取时必须带上橡皮手套在通风橱中进行.

量取溴时,先将置放在铁圈上的分液漏斗安放在通风橱内,然后把溴倒入分液漏斗,再用量筒经分液漏斗量取溴.

3.1.3实验

对-溴乙酰苯胺

实验目的

学习芳烃卤化反应理论,掌握芳烃溴化方法,熟悉溴的物理,化学特性及其使用操作方法.掌握重结晶及熔点测定技术.

实验原理

药品

乙酰苯胺13.5g（0.lmol）

溴16g（5ml,0.lmol）

冰醋酸36ml

亚硫酸氢钠1～2g

实验操作

在250ml三口烧瓶上,配置搅拌器,温度计,滴液漏斗和回流冷凝管,回流冷凝管连接气体吸收装置以吸收反应中产生的溴化氢.

注意:

搅拌器与三口烧瓶口连接处的密封性要好,以防溴化氢从瓶口溢出.

向三口烧瓶中加入13.5g乙酰苯胺和30ml冰醋酸[1],用温水浴稍稍加热,使乙酰苯胺溶解.然后,在45℃浴温条件下,边搅拌边滴加16g溴和6ml冰醋酸配成的溶液.滴加速度以棕红溴色能较快褪去为宜[2].

溴具有强腐蚀性和刺激性,必须在通风橱中量取.操作时应带上橡皮手套.

滴加完毕,在45℃浴温下继续搅拌反应lh,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逸出为止.

将反应混合物倾入盛有200ml冷水的烧杯中（如果产物带有棕红色,可事先将1g亚硫酸氢钠溶入冷水中;

如果产物颜色仍然较深,可适量再加一些亚硫酸氢钠）.用玻璃捧搅拌10min,待反应混合物冷却至室温后过滤,用冷水洗涤滤饼并抽干,在50～60℃温度下干燥,产物可以直接用于对-溴苯胺的制备.

对-溴乙酰苯胺可以用甲醇或乙醇重结晶.产物经干燥后,称重,测熔点并计算产率.对-溴乙酰苯胺为无色晶体,mpl64～166℃.

注释

（l）室温低于16℃时,冰醋酸呈固体,可将盛有冰醋酸的试剂瓶置入温水浴中融化.

（2）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一起逸出,同时也可能会产生二溴代产物.

思考题

（1）乙酰苯胺的一溴代产物为什么以对位异构体为主

（2）在溴化反应中,反应温度的高低对反应结果有何影响

（3）在对反应混合物的后处理过程中,用亚硫酸氢钠水溶液洗涤的目的是什么

（4）产物中可能存在哪些杂质,如何除去

3.2磺化反应

3.2.1磺化反应原理

有机分子中的氢原子被磺酸基（-SO3H）所取代的反应称为磺化反应.芳烃的磺化反应属亲电取代反应,是一类应用极广的单元反应.在芳环上引入磺酸基可以增强水溶性,这在染料,医药合成方面有着重要意义.由于磺酸基可以方便地转化为羟基,氨基,硝基,氰基等,因而磺酸类化合物又是有机合成中的重要中间体.另外,许多芳烃的磺化产物自身就具有重要的应用价值,例如,具有12～15个碳原子烷基的烷基苯磺酸盐都可用作洗涤剂.较低级的烷基萘磺酸盐是应用广泛的润湿剂,乳化剂,如二丁基萘磺酸钠.

常用的磺化剂有浓硫酸,氯磺酸（ClSO3H）,三氧化硫等.其中,硫酸是最温和的磺化剂,通常用于磺化较活泼的芳烃.氯磺酸属较剧烈的磺化剂,它不仅可以磺化芳烃,还可磺化脂肪烃.芳烃与等摩尔的氯磺酸作用,生成的是芳磺酸,若与过量的氯磺酸反应,生成的是芳磺酰氯.三氧化硫是最强的磺化剂,如发烟硫酸（三氧化硫溶于硫酸中）可用来磺化低活性的芳烃,不过用三氧化硫作磺化剂容易发生氧化反应,因而宜在较低温度下进行磺化反应,或以卤代烃作稀释剂使反应缓和.

磺化产物——磺酸与硫酸类似,属水溶性强酸,能溶于过量的磺化剂中.磺化反应结束后,通常先用冰水将反应混合物稀释,

再用碱中和并加入饱和食盐水使磺酸以盐的形式析出（盐析法）:

ArSO3H+NaClArSO3Na↓+HCl

与硫酸不同的是,磺酸的钙盐,钡盐都溶于水,利用这一差别也可用碳酸钙（钡）中和,滤去硫酸盐沉淀,以除去过量的硫酸,滤液再用碳酸钠溶液处理,滤去生成的碳酸钙盐沉淀,就可得到磺酸钠盐（磺酸钠盐的这种纯化法也称脱硫酸钙法）.

以氯磺酸作磺化剂,其磺化产物—磺酰氯微溶于水,分离纯化要简便一些,很多磺酰氯都可以通过蒸馏加以提纯,磺酰氯经水解就可得到磺酸.此外,由于磺酰氯十分活泼,由它可以制备出许多有用的磺酸衍生物,如磺酰胺,磺酸酯等.因此在实验室中,氯磺酸用得更普遍一些.

3.2.2芳烃氯磺化实验通法

对于0.lmol的芳烃投料量,可用250ml三口烧瓶作反应容器,配置搅拌器,回流冷凝管,滴液漏斗,温度计以及气体吸收装置（见图2-6和图2-7）.

芳烃氯磺化的反应条件与芳烃反应活性有密切的关系.

如果芳烃反应活性较低,可将0.3mol氯磺酸和0.lmol芳烃一同加入三口烧瓶,加热搅拌,慢慢升温至110～120℃,此时液面有大量氯化氢逸出.当氯化氢气体逸出趋缓,反应已近结束,可将反应温度提高10℃,继续搅拌,直至无氯化氢气体放出.

若芳烃反应活性高,为了避免反应过于激烈,可用25ml干燥氯仿将0.1mol芳烃先行稀释,用冰盐浴将其冷却至-10℃左右,在激烈搅拌下,慢慢滴加0.2mol氯磺酸.此时,有大量的氯化氢气体放出.滴毕,仍在-10℃左右继续搅拌.当氯化氢气体逸出趋缓,可对反应混合物温热至室温,并继续搅拌直到不再放出氯化氢.

若芳烃反应活性居中,可先加0.lmol芳烃于烧瓶中并冷却至0℃,在激烈搅拌下,滴加0.25mol氯磺酸.滴毕,在室温下继续搅拌,直至不再有氯化氢气体逸出.

反应结束后,在搅拌下于通风橱中将反应混合物慢慢倒入100g碎冰中,析出的磺酰氯若为固体产物,可以进行过滤,洗涤和重结晶操作;

若为液体产物,可以用氯仿或苯等溶剂对反应混合物萃取,然后依次用水,碳酸氢钠水溶液和水洗涤,最后进行蒸馏,即可获得氯磺化产物.

氯磺酸和浓硫酸类似,具有强酸性和强腐蚀性,会烧伤皮肤,应戴上橡皮手套,在通风橱中操作.

3.2.3芳烃磺化实验通法

对于0.lmol芳烃投料量,可用100ml三口烧瓶作反应容器,配置搅拌器,回流冷凝管和温度计（见图2-6）.

如果芳烃反应活性较低,可将三口烧瓶置于冰水浴中,加入35g25%发烟硫酸,在搅拌下滴加0.lmol芳烃,此时混合物发热,注意冷却控温,防止过热[1].芳烃滴加完毕,在一定温度下继续搅拌1～2h.

若芳烃反应活性高或居中,都可以30g（0.3mol）浓硫酸作磺化剂,其磺化过程与低活性芳烃的磺化过程相同.磺化完毕,静置冷却,在搅拌下将反应混合物沿烧杯壁慢慢倒入100ml冰水中.待混合液冷却后,小心加入碳酸钠,使溶液呈中性,然后加入30g氯化钠,使芳烃磺酸盐逐渐析出.过滤析出的沉淀,用少量水洗涤,抽干,置于烘箱中于50～130℃干燥[2].

（l）磺化温度要取决于具体的磺化对象以及磺酸基进入芳环上的位置,温度差异比较大.例如,在80℃左右,萘磺化反应的主要产物为α-萘磺酸;

在180℃左右反应,主要产物是β-萘磺酸.

（2）具体干燥温度要视水合芳烃磺酸盐脱水温度而定.

浓硫酸具有强吸水位和强腐蚀性,对皮肤有灼伤性,操作应当心.

3.2.4实验

邻-甲苯磺酰氯和对-甲苯磺酰氯

学习氯磺化反应的原理及实验方法,熟悉使用气体吸收装置及重结晶和减压蒸馏操作.

氯磺酸38g（22ml,0.33mol）

甲苯10g（12ml,0.11mol）

在100ml三口烧瓶上配置搅拌器,温度计,滴液漏斗,回流冷凝管及氯化氢气体吸收装置（见图2-6及图2-7）.向三口烧瓶中加入22ml氯磺酸,并置反应瓶于冰浴中冷却至0℃.

氯磺酸具有强腐蚀性,遇水会猛烈放热甚至爆炸,在空气中就会冒出大量氯化氢气体.因此,反应装置和药品要充分干燥,操作时要当心,应在通风橱中量取.

在搅拌下,自滴液漏斗向反应瓶中滴加12ml无水甲苯[1].滴速以保持反应温度不超出5℃为宜.温度过高,会使生成的甲苯磺酰氯发生水解.控制滴速,充分搅拌,至关重要.大约15min滴毕,继续在室温下搅拌lh.然后在40～50℃温水浴中加热搅拌,直至不再有氯化氢气体放出为止.

待反应液冷却至室温后,在通风橱内,边搅拌边将反应液慢慢倒入盛有80ml冰水的烧杯中,再用20ml冰水洗涤反应瓶,洗涤液并入烧杯.然后,用倾斜法倾出酸层,将淡黄色油状液体分离出来,即得邻-和对-甲苯磺酰氯的混合物[2].用冰水对混合物洗涤两次后,将油状混合物置