对溴苯胺的全合成.docx
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对溴苯胺的全合成
以苯胺为原料合成对漠苯胺
化学与环境学院
摘要：
对漠苯胺是非常重要的有机化工原料，本合成过程要经历还原、保护、澳代、去保护等多个步骤。
本实验以本实验以10mL苯胺为初始原料，用醋酸将苯胺乙酰化制成乙酰苯胺，再用澳单质亲电取代乙酰苯胺对位上的氢生成对澳乙酰苯胺，最后在酸性条件下把对澳乙酰苯胺转化为LI标产物对漠苯胺，称量得到其质量为1.86g.
Abstract:
4-Bromoanlinesisveryimportantorganicchemicalrawmaterials,itssynthesisprocessgothroughreduction,protection,bromination,toprotectandanumberofsteps・Inthisexperiment,lOmLasanilinetherawmateria1.Andthenaceticacidmadeanilineacetylationtoacetanilide・BrominereplacetheAcetanilidehydrogengeneratedonthebitbytheElectrophilicsubstitutionandgeneratepara-Bromoacetani1ide.Atlast,underacidicconditionsBromoacetanilideisturnedintobromoanilinethetargetproduct・Themassofthetargetproductis1.86g・
关键词：
苯胺对漠苯胺乙酰苯胺
Keywords：
aniline4-Bromoanlinesacetanilide
1•前言：
乙酰苯胺是白色有光泽片状结晶或口色结晶粉末，在水中再结晶析出呈正交晶片状。
无臭或略有苯胺及乙酸气味。
呈中性或极弱碱性。
在遇酸或碱性水溶液易分解成苯胺及乙酸。
在苯环上比较容易发生亲电取代反应，和硝酸、卤素等反应生成对应的取代乙酰苯胺。
LI前，国内主产芳香族胺类多釆用酸性条件下的铁粉还原法，碱性条件下的硫化碱还原法及中性条件下的Raney-Xi及贵金属还原法。
贵金属（如Pt、Pd、Ru等）型催化还原法所用的催化剂价格较贵，成本高，虽然回收后可适当降低成本，但工艺复杂，目前还不适合工业化生产。
中性条件下的Raney-Xi还原法虽然产品产率高，催化剂可循环利用，工艺过程简单，易操作，也基本无环境污染，适合工业化生产，但对实验室的设备要求高，不适合学生在实验室里进行。
本次实验所用的是酸性条件下的
锡还原法，此法同碱性条件下硫化碱还原法一样对环境有较严重的污染，不适合可持续发展要求，但成本较低，设备要求也低，适合学生在实验室里进行。
本实验通过多步反应，先山苯胺制得中间体乙酰苯胺；中间体乙酰苯胺和乙酸发生亲电取代反应，得到对漠乙酰苯胺中间体，保护了氨基；对澳乙酰苯胺和澳在冰醋酸溶剂中发生亲电取代反应，得到对澳乙酰苯胺；对澳乙酰苯胺在酸性条件下去保护，最终得到乙酰苯胺。
本实验的实验过程较复朵，需要经过多步反应，耗费的时间也较长，产率较低。
本次实验的最终产率为19%。
实验原理如下所示：
为了得到对澳苯胺，在合成中采用了以下合成路线：
_CH3COOH/廿吒・◎~NHCOCH§
COCH3Br—NH-
具体原理如下：
1.1.1中间体乙酰苯胺的制备
乙酰苯胺为无色晶体，具有退烧镇痛的作用，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。
作为一种保护措施，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，以降低胺对氧化降解的敬感性，使其不被反应试剂破坏；同时氨基酰化后降低了氨基在亲电取代反应（特别是卤化）中的反应能力，使其由很强的笫【类定位基变为中等强度的第I【类定位基，使反应由多元取代变为有用的一元取代，由于乙酰基的空间位阻很大，往往选择性地生成对位取代物。
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，价格便宜，但需要较长的反应时间，适合规模较大的制备。
酸酊一般来说是比酰氯更好地酰化试剂。
如果在醋酸-醋酸钠的缓冲溶液中进行酰化，山于酸酊的水解比酰化速率慢得多，可以得到高纯度的产物。
乙酰苯胺可由苯胺与乙酰化试剂，如乙酰苯氯、乙酊、或者乙酸等直接作用来制备。
反应活性是乙酰氯〉乙酸酊〉乙酸。
山于乙酰氯和乙酸酊•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：
^HNH2+CH3COOH<2^NHCOCH3+比0<
冰醋酸与苯胺的反应速率较慢，且反应式可逆的，为了提高乙酰苯胺的产率，一般采用冰醋酸过量的方法，同时利用分憎柱将反应中生成的水从平衡中移去。
山于苯胺易氧化，加入少量锌粉，防止苯胺在反应过程中氧化。
1.1.2中间体对漠乙酰苯胺的合成
苯环卤代反应：
卤素对苯环上的取代反应属亲电取代反应。
常用的催化剂有铁、铝、磷及其卤化物等。
山于苯环上有邻对位定位基酰胺基，同时酰基的空间位阻比较大，因此反应往往会选择性生成对位取代物，得到对澳乙酰苯胺。
反应
L1.3目标产物对漠苯胺的合成
对澳乙酰苯胺在酸性条件下去保护生成对澳苯胺，是常见的去保护方法。
Er
Br
+CHjCOOH
图2水蒸气蒸僻装置
2.实验部分
2.1、实验仪器及试剂
该实验所用基本装置主要有如下:
图1回流装置
图4
图5分镭装置
图6布氏漏斗抽滤装置图
图7自动搅拌装置
图8尾气吸收装置
图9加液回流装置
2.1.1中间体乙酰苯胺的制备
仪器：
圆底烧瓶、刺形分憎柱、直形冷凝管、接液管、量筒、烧杯、吸滤瓶、布氏漏斗、小水泵、保温漏斗、电热套
试剂：
苯胺（自制）、冰醋酸、锌粉
实验步骤：
在50ml圆底烧瓶中放置10ml新蒸镭过的苯胺（10.2呂，0.llmol）>15ml冰醋酸（15.7g,0.26mol）及少许锌粉（约0.lg）,装上一分镭柱，插上温度讣，用小量筒收集蒸出的水和乙酸。
将圆底烧瓶在石棉网上用小火加热回流,保持温度计读数于105°C约lh,反应生成的水及少量醋酸被蒸出，当温度下降则表明反应已经完成。
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，用冷水洗涤粗产品。
将粗产品移至500ml烧杯中，加入300ml水，置烧杯于石棉网上，加热使粗产品溶解，稍冷后，加入0.5g活性炭，并煮沸lOmino在保温漏斗中趁热过滤除去活性炭，滤液冷却，乙酰苯胺结晶析出，抽滤。
晾干后称量，计算产率。
该反应所用仪器流程图为:
中氏*冷5〉
R吹S4M（b^
2.1.2中间体对漠乙酰苯胺的合成
仪器：
电动搅拌器、水浴锅、lOOmL三口烧瓶、恒压滴液漏斗、温度计、烧杯、抽滤瓶、布氏漏斗
试剂：
乙酰苯胺（自制）、澳、冰醋酸、乙醇
实验步骤：
在250ml三口烧瓶上配置电动搅拌器、温度计和恒压滴液漏斗，并在恒压滴液漏斗上连接气体吸收装置，以吸收反应中产生的澳化氢。
在100ml锥形瓶中，将5.80g乙酰苯胺溶解于25.0ml乙醇中，将2.18g澳溶解于5ml冰醋酸中，一边搅拌一边慢慢地将澳-冰醋酸溶液滴加至乙酰苯胺的醇溶液中，滴加速度以棕红色的漠色较快褪去为宜。
滴加完毕，在45
°C浴温下，继续搅拌反应lh,然后将浴温提高至60°C,再搅拌一段时间，直到反应混合物液面不再有红棕色蒸气溢出为止。
在搅拌下将反应物慢慢加至100ml冷水中，此时即有固体析出。
若有黄色，可加入饱和的亚硫酸氢钠水溶液洗涤，使溶液黃色恰好褪去。
减压过滤收集产物，并用冷水充分洗涤，干燥，得到口色针状晶体
该反应所用仪器流程图为：
2.1.3目标产物对澳苯胺的合成
仪器：
100mL三口烧瓶、恒压滴液漏斗、75°弯头、尾接管、锥形瓶、试纸、抽滤瓶、布氏漏斗试剂：
对澳乙酰苯胺（自制）、乙醇、浓盐酸、20%氢氧化钠溶液。
实验步骤：
在100ml三口烧瓶上，配置回流冷凝管和恒圧滴液漏斗，向三口烧瓶中加入4.22g对澳乙酰苯胺、15ml95%乙醇和三粒沸石，加热至沸，自滴液漏斗慢慢滴加8.oml浓盐酸。
加毕，回流30min,加入25ml水使反应混合物稀释。
将回流装置改为蒸镭装置，加热蒸谓。
将残余物对澳苯胺盐酸盐倒入盛有50ml冰水的烧杯中，在搅拌下滴加20%氢氧化钠溶液，使之刚好呈碱性。
抽滤，水洗，抽干后，自然晾干。
该反应所用仪器流程图为：
【注释】
中间体乙酰苯胺的制备
[1]玻璃仪器必须干燥。
[2]苯胺因为氧化而颜色较深，使用前要重新蒸餾。
因为苯胺的沸点较高，蒸餾时选用空气冷凝管冷凝，或采用减压蒸馅。
[3]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]反应时分憾温度不能太高，以免大量乙酸蒸出而降低产率。
[5]冰醋酸具有强烈刺激性，要在通风橱内取用。
[6]切不可在沸腾的溶液中加入活性炭，以免引起暴沸。
[7]趁热过滤时，也可采用抽滤装巻。
但布氏漏斗和吸滤瓶一泄要预热。
滤纸大小要合适,抽滤过程要快，避免产品在布氏漏斗中结晶。
[8]若让反应液冷却，则乙酰苯胺固体析岀，沾在烧瓶壁上不易倒出。
中间体对漠乙酰苯胺的合成
[1]搅拌器与三口烧瓶连接处的密封性要好，一防止浪化氢从瓶口逸出
[2]浪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]滴浪时滴速不宜过快，否则会反应太剧烈，会导致一部分渙来不及参与反应就与渙化氢一起逸岀，用时也可能产生二淚代产物
目标产物对漠苯胺的合成
[1]滴加浓盐酸不宜太快
[2]对浪苯胺易氧化，不能烘干
3.实验结果与讨论
3.1结果及计算
表2产品产量及产率
原料
苯胺
乙酰苯胺
对澳乙酰苯
胺
用量
10mL
5.78g
4.22g
对漠乙酰苯
产物
乙酰苯胺
胺
对澳苯胺
理论产量
14.85g
9.16g
3.39g
实际产量
5.78g
4.22g
1.86g
产率
40%
46%
55%
总产率
10.12%
3.2.实验讨论
3.2.1乙酰苯胺的合成
（1）乙酰苯胺的制备方法的概述⑴
使用冰醋酸试剂易得，价格便宜，但需要较长的反应时间，适合于规模较大的制备。
冰酷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，同时利用分憎柱将反应中生成的水从平衡中移去。
山于苯胺易氧化，加入少量锌粉，防治苯胺在反应过程中氧化
（2）乙酸用量对乙酰苯胺收率的影响⑷
其他条件不变，反应时间4.5h,考察乙酸用量对乙醸苯胺收率的影响，结
果见表3
表3乙酸用■对乙酰苯胺收率的影响
乙酸用量/niol
收率，％
纯度”
L22
91.4
99.52
1.50
92.5
99.82
1.75
91.7
99.95
2.00
91.4
99.98
理论上，乙酸用量增加有利于乙酰苯胺收率的提高。
从表3可看出，随乙酸用量增加，产品收率增加，当乙酸用量超过1.5niol时，乙酰苯胺收率降低。
这是由于乙酰苯胺产品溶于过剩的乙酸中，不能形成结晶，造成产品损失。
为解决此问题，改进了工艺，采取3次加入过量的乙酸，乙酸的总加量为2.Omol,在回流反应结束后，蒸出过剩的乙酸，取得了很好的效果
（3）乙酰苯胺的微波合成法研究[5]
在反应试剂用量条件相同的情况下，有表4可知，用微波法反应时间更短、反应收率更高。
表4微波辐射和常规加热法对比
实验方法
常规加热
微波辐射
反应时间/min
15（）
15
反应收率/（%）
55
70
（4）其他实验条件和实验现象的讨论
在制备中间体乙酰苯胺的实验中，反应温度控制在105°C,这是山醋酸与水的混合物的共沸点决定的。
若温度过低，水不能蒸镭完全，醋酸不能完全从醋酸与水的共沸物中释放出来，降低了产率；若温度过高，大量的醋酸和水同时被蒸出，也会降低产率。
实验结果表明，收集到的蒸谓液比理论值要多，就是因为大量的醋酸被蒸憎出，在一定程度上降低了产品产率。
苯胺可与乙酰氯、乙酸酊或乙酸等乙酰化试剂反应得到乙酰苯胺，且反应活性乙酰氯〉乙酸酊〉乙酸。
本实验用纯的乙酸作为乙酰化试剂，是因为乙酰氯和乙酸酊价格昂贵，反应活性大，难以控制。
3.2.2对渙乙酰苯胺的合成
（1）对澳乙酰苯胺的制备方法的概述
苯环卤代反应：
卤素对苯环上的取代反应属亲电取代反应。
常用的催化剂有铁、铝、磷及其卤化物。
苯环上如有取代基，则按取代基的亲电取代定位规则进行反应。
本实验没有使用催化剂，所以反应时间相对较长。
反应机理如下所示:
6络合物失去质子，苯环恢复稳建结构，即生成取险现象的讨论代产物
乙酰苯胺的一'渙取代产勃主要是对位取代,这是因为-NHC0CH3基团是邻对位取代基，从邻位进攻受-NHC0CH3基团的阻碍作用空间位阻较大，不利于反应进行,所以乙酰苯胺的一漠取代以对位取代为主。
反应过程中要控制好温度，温度过低,山于乙酰苯胺是活性居中的芳香族化合物，导致实验时间过长；温度过高，反应过于剧烈，使一部分漠来不及反应就和澳化氢一起逸出，同时也可能会生成二漠代物，降低产量。
3.2.3对漠苯胺的合成
（1）对澳苯胺的制备方法的概述
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的方法。
反应式如下：
（2）其他实验条件和实验现象的讨论
对澳乙酰苯胺在酸性条件下水解得到的是盐，需要在碱性条件下再次水解为产品对澳苯胺。
因此，加入的氢氧化钠的量必须使溶液呈碱性，以提高产率。
实验结论：
本实验以10ml苯胺为起始原料，合成1.86g对澳苯胺，总产率10.12%。
本实
验步骤多，操作繁琐，实验时间长，极大降低了产率。
4.参考文献：
[1]杨定乔.基础化学实验有机化学实验.北京:
化学工业出版社.2010.
[2]唐玉海.有机化学实验.北京：
高等教育出版社,2009.
[3]沈小雷，夏明芳，谭风宜.精细石油化丄进展乙酰苯胺的合成南化集团研究所.2002年
[4]张承红，陈虹，郝世雄，何为.乙酰苯胺的微波合成研究四川理工学院材料与化学工程系
（注：
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