对硝基苯胺的制备doc1111.docx
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对硝基苯胺的制备doc1111
对硝基苯胺的合成实验
一.对硝基苯胺的基本理化性质淡黄色针状结晶，易于升华。
熔点148.5℃，
沸点331.7℃，
相对密度1.424（20/4℃）。
闪点199°F[1]，
水中溶解度为0.0008g。
微溶于冷水，溶于沸水、乙醇、乙醚、苯和酸溶液。
该品有毒，空气中容许浓度为5mg/m3。
吸入、口服和皮肤接触有害。
毒性高毒。
可引起比苯胺更强的血液中毒。
如果同时存在有机溶剂或在饮酒后，这种作用更为强烈。
急性中毒表现为开始头痛、颜面潮红、呼吸急促，有时伴有恶心、呕吐，之后肌肉无力、发绀、脉搏频弱及呼吸急促。
皮肤接触后会引起湿疹及皮炎。
二．预备知识
芳胺的酰化在有机合成中的作用：
（1）乙酰化反应常被用来“保护”伯胺和仲胺官能团，以降低芳胺对氧化性试剂的敏感性。
（2）氨基经酰化后，降低了氨基在亲电取代反应（特别是卤化）中的活化能力，使其由很强的第I类定位基变成中等强度的第I类定位，使反应由多元取代变为有用的一元取代。
（3）由于乙酰基的空间效应，往往选择性地生成对位取代产物。
（4）在某些情况下，酰化可以避免氨基与其它功能基或试剂（如
RCOCl，-SO2Cl，HNO2等）之间发生不必要的反应。
乙酰苯胺可由苯胺与酰氯、酸酐或是冰醋酸来制备，由于是实验室制备，所以选成本较小且污染小的冰醋酸来进行乙酰化，
冰醋酸是一种无色液体，有强烈刺激性气味。
熔点16.6℃，沸
点117.9℃，是典型的脂肪酸。
被公认为食醋内酸味及刺激性气味的来源。
在家庭中，乙酸稀溶液常被用作除垢剂。
食品工业方面，在食品添加剂列表E260中，乙酸是规定的一种酸度调节剂。
三．实验原理
1.乙酰苯胺的制备原理
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。
由于芳环上的氨基易氧化，在有机合成中为了保护氨基，往往先将其乙酰化转化为乙酰苯胺，然后再进行其他反应，最后水解除去乙酰基。
乙酰苯胺可由苯胺与乙酰化试剂如：
乙酰氯、乙酐或乙酸等直接作用来制备。
反应活性是乙酰氯＞乙酐＞乙酸。
由于乙酰氯和乙酐的价格较贵，本实验选用纯的乙酸（俗称冰醋酸）作为乙酰化试剂。
反应式如下：
冰醋酸与苯胺的反应速率较慢，且反应是可逆的，为了提高乙酰苯胺的产率，一般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。
由于苯胺易氧化，加入少量锌粉，防止苯胺在反应过程中氧化。
2.由乙酰苯胺合成对硝基苯胺的原理
以乙酰苯胺为原料，通过硝化、水解得到邻硝基苯胺和对硝基苯胺的混合物，反应式如下：
NHCOCH3
NHCOCH3
NHCOCH3
+
H2SO4
NO2
+
HNO3
HOAc
NO2
NHCOCH3
NHCOCH3
NH2
NH2
NO2+
+H2O
KOH
+
+CH3COOK
NO2
EtOH
NO2
NO2
苯胺因其极易被氧化，故不能用混酸直接进行硝化，但是可以通过
先将氨基保护后硝化，最后脱保护的方法来实现硝基苯胺的合成，
本实验以乙酰苯胺为原料来制备邻、对硝基苯胺。
主要试剂的物理常数
熔
溶解度
化合物
比
点
沸点
折光率
分子量
性状
名称
重（
（℃）
（ｎ）
d）
（℃
水
乙醇乙醚
）
苯胺
93.12
液体
1.02
－
184.4
1.5863
3.618
∞
∞
2
6.1
冰醋酸
60.05
液体
1.04
16.5
118.1
1.3715
∞
∞
∞
9
乙酰苯
135．16
斜方晶
1.21
133.
305
0.53
21.20
7.25
－
胺
体
4
4
3.580
46.60
对硝基
淡黄色
1.42
148
0.000
138.12
针状结
331.7
苯胺
4
.5
8
晶
橙黄色
邻硝基
69.
284.5
138.12针状结1.44
7
苯胺
晶
四．实验仪器及药品
圆底烧瓶（100mL）刺形分馏柱直形冷凝管接液管量筒
（10mL）温度计（200℃）烧杯（250mL）吸滤瓶布氏漏斗小水泵保温漏斗电热套锥形瓶三口烧瓶球形冷凝管恒压滴液漏斗
6ml的苯胺0.1-0.15g锌粉10ml冰醋酸*2
4.0mL浓硝酸8mL浓硫酸8.5mL氢氧化钾醇溶
液
五．实验步骤
1.苯胺的乙酰化
⑴酰化在100ml圆底烧瓶中，加入6ml的苯胺【1】、10ml冰醋
酸和0.1-0.15g锌粉。
立即装上分馏柱，在柱顶安装一支温度计，
用小量筒收集蒸出的水和乙酸。
实验装置参考下图。
用电热套缓慢
加热至反应物沸腾。
调节电压，当温度升至约105℃时开始蒸馏。
维持温度在105℃左右约30min，这时反应所生成的水基本蒸出。
当温度计的读数不断下降时，则反应达到终点，即可停止加热。
⑵结晶抽滤在烧杯中加入100ml冷水，将反应液趁热【2】以细流倒入水中，边倒边不断搅拌，此时有细粒状固体析出。
冷却后抽滤，并用少量冷水洗涤固体，得到白色或带黄色的乙酰苯胺粗品。
⑶重结晶将粗产品转移到烧杯中，加入100ml水，在搅拌下加热至沸腾。
观察是否有未溶解的油状物，如有则补加水，直到油珠全
溶。
稍冷后，加入0.5g活性炭，并煮沸10min。
在保温漏斗中趁热过滤除去活性炭。
滤液倒入热的烧杯中。
然后自然冷却至室温，冰水冷却，待结晶完全析出后，进行抽滤。
用少量冷水洗涤滤饼两次，压紧抽干。
将结晶转移至表面皿中，自然晾干后称量。
实验仪器如下：
2.乙酰苯胺硝化
在50mL三颈瓶中放入上步制得的乙酰苯胺，加入10mL冰醋酸
【3】。
安装上电磁搅拌装置。
在三颈瓶口分别装上温度计、回流冷
凝管、恒压漏斗。
在恒压漏斗中加入
4.0mL
浓硝酸（比重为
1.14
g/mL
，
0.03mol
）和
8mL
浓硫酸（比重为
1.84g/mL
）的混合
液【4】。
三颈瓶外用水浴控温在50±5oC【5】，边搅拌边慢慢加入混酸（约需20min）【6】，加完后在60oC继续反应1小时。
然后将反应液倒入30g碎冰中，即有黄色沉淀析出，过滤、冰水洗至近中性【7】，晾干.实验仪器如下：
3.硝基乙酰苯胺的水解
将制得的邻、对硝基乙酰苯胺放入25mL圆底烧瓶中，加入8.5
mL氢氧化钾醇溶液【8】，摇匀。
装上回流冷凝管，在水浴上加热
回流半小时，然后从冷凝管口加入3mL热水。
继续在沸水浴中加
热20min，稍冷后倒入20g冰水中，过滤，用水洗至弱碱性或中性【9】，晾干得水解产物，称重并计算水解产率。
实验仪器如下：
注意事项：
【1】久置的苯胺因为氧化而颜色较深，使用前要重新蒸馏。
因为苯胺的沸点较高，蒸馏时选用空气冷凝管冷凝，或采用减压蒸馏。
【2】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。
【3】冰醋酸有两个作用：
其一作为溶剂，其二可以抑制乙酰苯胺的水解。
乙酰苯胺可以在低温下溶解在浓硫酸中，但速度很慢，加入冰醋酸可以加速其溶解。
【4】混酸的配制要注意安全：
可用较大的试管作容器，将浓硫酸慢慢加入浓硝酸中，边加边振荡试管，试管外及时用冰水冷却，以防在界面上热量骤然增大，夹带浓硝酸冲出。
要求学生佩戴防护镜，
在通风橱内操作，切不可将头伸入橱内。
【5】反应开始前温度控制尽量不要低于50oC，温度控制过低，可能会导致瞬间爆发反应，引起温度过高和冲料。
反应开始后可以按要求维持体系温度。
【6】该反应为放热反应，所以滴加混酸的速度不能太快，可控制约10秒1-2滴，整个过程大约需要20min，时刻注意滴液漏斗出口处是否有积液现象。
反应体系如果从黄色变成较深的绿色，要暂停滴加混酸，并注意反应温度。
【7】产物有水溶性，所以碎冰不要多。
洗涤可参照此方法：
2-3mL/次×3次。
【8】氢氧化钾醇溶液的碱性比氢氧化钾水溶液略强，而且使用醇
溶液可以得到均相反应体系。
稍微增加0.5mL的用量，以中和第
一步未洗尽的酸。
【9】对硝基苯胺的水溶性更大些，冰水的用量和洗涤时水的用量
都要控制好，以免损失。
领硝基苯胺和对硝基苯胺的分离方法：
1.分馏
利用对硝基苯胺和邻硝基苯胺沸点的差异，邻硝基苯胺
（284.5）对硝基苯胺（331.7），沸点相差在60度之内，最好采用分馏的方法。
2.水蒸气蒸馏
利用两者蒸汽压的差别进行分离，领硝基苯胺
（0.13kPa/104℃）对硝基苯胺（0.13kPa/142.4℃）
水蒸气蒸馏法系指将含有挥发性成分的药材与水共蒸馏，使
挥发性成分随水蒸气一并馏出，经冷凝分取挥发性成分的浸提方
法。
该法适用于具有挥发性、能随水蒸气蒸馏而不被破坏、在水
中稳定且难溶或不溶于水的药材成分的浸提。
水蒸气蒸馏法可分
为共水蒸馏法、通水蒸气蒸馏法、水上蒸馏法。
为提高馏出液的
浓度，一般需将馏出液进行重蒸馏或加盐重蒸馏。
常用设备为多
能提取罐、挥发油提取罐，它在生产活动中被广泛使用。
3.层析柱法
柱层析法的分离原理是根据物质在硅胶上的吸附力不同而使各组
分分离。
一般情况下极性较大的物质易被硅胶吸附，极性较弱的
物质不易被硅胶吸附。
当采用溶剂洗脱时，发生一系列吸附→解
吸→再吸附→再解吸的过程，吸附力较强的组分，移动的距离
小，后出柱；吸附力较弱的组分，移动的距离大，先出柱。
硅胶柱层析流动相：
极性小的用乙酸乙酯：
石油醚系统；极性较大的用甲醇：
氯仿
系统；极性大的用甲醇：
水：
正丁醇：
醋酸系统；拖尾可以加入
少量氨水或冰醋酸
一般都是利用极性相似相容原理，看流动相与固定相的极性，大
部分是固定相的极性小于流动相，然后流动相的极性与所要洗脱
的物质极性比较接近，从而将物质洗脱下来。
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