三硝基甲苯制备Word文档格式.docx

1、116ml 98%硫酸40ml 水58ml甲苯制备步骤：1.配制混酸。先量取43ml 68%硝酸于500ml烧杯中，加入40ml水，最后小心加入116ml 98% 硫酸。搅拌，把烧杯置于冷水浴中冷却到室温，然后改换温水浴，使混酸温度逐渐上升至30Co如 果当地室温已经达到30C,可使用与室温温度一样的水浴，使混酸温度降至30Co2. 使混酸温度控制在30C后，开始往混酸中滴加甲苯。注意，刚开始滴加甲苯时要注意控制滴加 速度，不能过快，甲苯进入混酸后，并不会马上开始反应，而是大约过了 45分钟后才开始反应。 如果温度不上升，应该停止滴加甲苯，加大搅拌速率，同时稍微提高水浴温度，是反应液温度从30

2、 C开始缓慢地上升。一般来说在强搅拌情况下，反应温度会小幅度上升。此时维持恒定的水浴温度， 继续滴加甲苯。在不断搅拌的情况下，一方面控制滴加甲苯的速度，一方面控制水浴温度，使在整个滴加甲 苯的过程中，温度从30C缓慢上升至50Co如果某段时间温度上升过快，应该及时关闭 水浴加热设备，并迅速移去水浴中部分热水，代之以同等量的冷水。这个过程较考验实验者 的操作技巧，总之使滴加甲苯的整个过程中，温度缓慢上升，最好有增无减，在加完58ml 甲苯后温度维持在50Co整个滴加过程中反应液逐渐由无色变为橙黄色。注意不要让反应 温度超过60C,否则反应副产物会进一步生成无法分解回反应物的树脂化物，使得率下降。

3、4.滴加完所有甲苯后，在50C左右，强搅拌30分钟。由于一段硝化反应是两相反应， 搅拌速度控制反应温度，故应始终快速搅拌，以增大两相接触面。若产物颜色较深（樱桃 红或更深），在保温过程中应逐渐变淡，否则应补加510ml 98%硝酸,以分解副产物。最后把烧杯从温水浴中取出，静置分层。上层浑浊橙黄色油状液体为一硝基甲苯，下层澄 清液为硝化液。有浓厚的苦杏仁味。5. 把混合液倒入恒压分液漏斗中，静置分层，分液，弃去下层硝化液。把上层产物倒入200ml 烧杯中，加10ml水，充分振荡萃取。用50ml针筒吸去上层橙红色液体，剩下的橙黄色油状液体 即为一硝基甲苯。把其倒入预先烘干并称重的100ml小烧杯中

4、，称量，约得到成品73. 6g ,得率 达到97%98%。其中邻硝基甲苯约占59% ,对硝基甲苯约36% ,间硝基甲苯约5%。把一硝基 甲苯转移到带塞的磨口锥形瓶中储存，用于进行二段硝化制取二硝基甲苯DNT。二段硝化（制备二硝基甲苯DNT ）:52ml 68%硝酸150ml 98%硫酸4ml水73. 6g 硝基甲苯 制备步骤:1. 类似一段硝化方法配制好混酸置于500ml烧杯中，水浴升温混酸到6（FC。把一段硝 化得到的73. 6g 硝基甲苯倒入100ml烧杯中，开始用滴管往混酸中滴加一硝基甲苯。 注意上面的混酸配比是根据一硝基甲苯73. 6g而得，若要硝化其他质量的一硝基甲苯， 应按比例折算

5、配制混酸。一硝基甲苯的硝化仍为两相反应，存在传质过程，且反应快，故 加料过程需快速搅拌，以加强传质和传热。2. 控制加料速度，同时控制水浴温度尽量保持恒定，使反应液的温度处在70C,可以上 下小幅度摆动，一般控制得好的话，可以使温度保持在69C到73P之间。加料时间约 为40-50分钟。加完料后，待温度不升反有下降趋势时，提高水浴温度，升温反应液至 85C附近，可控制在80C到90C之间，继续在此温度下搅拌30-40分钟。之后把烧 杯从水浴中移出，自然冷却到室温。可观察到有大量淡黄色针状晶体析出，即为二硝基甲 苯。刚移出水浴时二硝基甲苯为熔融状态。3. 把反应液倒入大量冷水中稀释，余下小部分晶

6、体析出。过滤稀释液，连同杯底凝固成 块的二硝基甲苯一并回收。4. 将所得固体加入适量70C到80C的热水中，使其熔融，搅拌5分钟，倾去上层橙 色废水，洗涤两次。不断搅拌，自然冷却。过滤，得到二硝基甲苯，为淡黄色洁净晶体。 晾干，称量约为81. 6g，得率约83. 6%。产物为异构体混合物，其中2,4-二硝基甲苯 约占75% , 2,6-二硝基甲苯约占20% ,含间位硝基的二硝基甲苯及氧化杂质约占5%。所得DNT凝固点在50C以上。三段硝化（制备三硝基甲苯TNT ）:38ml 98%硝酸127ml 98%硫酸81. 6g二硝基甲苯 制备步骤:1. 三段硝化操作难度最大。在此使用了电热套，三口烧瓶

7、和恒压分液漏斗。和之前预先配制混酸 不同，三段硝化先加硫酸，后加硝酸。往三口烧瓶中加入所有二硝基甲苯，用电热套升温至 50C60 CO二硝基甲苯融化,往分液漏斗中加入127ml硫酸，控制滴加硫酸速度，适当升 温，使滴加过程温度保持80C90Co配合适当速度的电动搅拌，滴加未到一半时DNT就 已完全溶解于硫酸中。溶液为黄色澄清液体。2. 关闭分液漏斗阀门，往分液漏斗加入38ml硝酸，开始往烧瓶中小心滴加。注意控制滴加速度, 不可像滴加硫酸时那么快。否则容易造成温度上升过快，最后导致冒料甚至起火。滴加硝酸的 同时需要加快搅拌速度，由于硝酸量不是很多，整个滴加过程约30到45分钟，温度保持在 85C

8、95CO滴加硝酸后反应液变为棕红色浑浊液体，伴随大量氮氧化物生成。2. 待所有硝酸加完，温度有下降趋势时，调节电热套温控旋钮，缓慢升温，使反应液温度维持在 110C115C ,快速搅拌，保温一个小时。由于温度升高，会有更多氮氧化物气体生成。要严格 控制最高温度，否则反应物已被硝酸氧化。损失与氧化反应的硝酸约占用于硝化反应硝酸量的40%。 一个小时过后，伴随缓慢搅拌自然冷却至室温，可看到混合物分层，上层油状液体即为熔融的TNT。 小心把烧杯中混合物倒入大量冷水中，大量三硝基甲苯析出。抽滤，水洗3次。3. 把粗制TNT加入适量即将沸腾的热水中（温度大于90C）, TNT融化，搅拌，倒去上层废水，

9、重复3到4次。过滤，自然晾干。得到约90g粗制TNT ,为淡黄色固体，得率88. 4%o三 步总计得率为72. 4%o其中2,4,6-三硝基甲苯（a- TNT）约占94%95% ,其他不对 称TNT约占4. 3% ,二硝基甲苯约占0. 8% ,还有微量的其他副产物。所得粗制品凝固点在 74C以上融化后体积较室温固态时减少约12%。TNT的水溶液见光极易发生复杂的光化学 反应，生成多种物质，包括2个或3个硝基的酚、芳酵、酰胺、酵、段酸等等，呈粉红色。 因此此步虽然降低了粗制TNT的酸性，但是同时又产生了其他杂质，很容易使熔融再凝固的 TNT药块变成橘红色。这些杂质必须通过精制除去。TNT的精制：

10、 粗品TNT含有一些杂质，如无机酸、带有酸性的有机物、四硝基甲烷、不对称TNT、DNT以及 其他杂质和副产物。这些杂质会降低TNT的安定性，因此必须对粗品TNT进行精制。精制的方法 有亚硫酸钠法和稀硝酸法。工业上采取的是亚硫酸钠法，原理是用横酸基取代不对称TNT间位上的硝基，生成溶于水的二硝 基甲苯磺酸钠而被除去。而其他大部分杂质也均能与亚硫酸钠反应生成溶于水的物质被除去。稀硝酸法的原理是根据稀硝酸对a- TNT及杂质的溶解度不同，是TNT从过饱和溶液中析出，而 大部分杂质留在溶液中，即通过重结晶来精制TNT。实验室精制TNT不宜采用亚硫酸钠法，原因是操作复杂，产生的碱性废水量大。在此采用稀硝

11、酸 法精制TNT，操作简单，无再另需试剂亚硫酸钠。原料:62%硝酸194ml粗制TNT90g精制步骤:1.用68%硝酸配制62%硝酸194ml （加水稀释），倒入500ml烧杯中，加入粗品TNT90go 把烧杯置于热水浴中升温，使烧杯中的混合物升温至65C左右，不断搅拌，大约十分钟左右 粗品TNT完全溶解。2.粗制TNT完全溶解后，搅拌2分钟，把烧杯从热水浴中移出。自然冷却至室温。冷却的整个 过程中要不断搅拌。随着温度下降大量针状TNT从硝酸中析出，聚集成团变成絮状物。不断 搅拌直至冷温度降到室温。注意由于硝酸浓度不低且被加热，酸雾较大，搅拌过程注意做好防 护。3. 直接抽滤，然后用大量的冷水清洗。可以多次少量地洗，直至漏斗中的TNT呈现白色或淡黄 色，且洗涤后的水呈中性为止。第一次抽滤的滤液呈黄色浑浊状，大部分杂质被除去。如果有 条件，还可以进行二次重结晶。4.自然晾干，称重，约为88. 8g ,精制回收率为98. 6%。精制后的TNT熔点不低于80. 2CO 注意TNT毒性较大，要做好防护，避免吸入TNT粉尘以及皮肤的直接接触。保存TNT时应避免其与 碱性物质接触，防止造成事故。www. f i nepri nt. com, cn