1.掌握由苯胺乙醯化製備乙醯苯胺的原理和方法。
2.掌握分餾的原理及分餾裝置的安裝和操作。
3.鞏固重結晶的操作方法。
二、實驗原理
反應式:
芳胺的醯化在有機合成中的作用:
(1)乙醯化反應常被用來“保護”伯胺和仲胺官能團,以降低芳胺對氧化性試劑的敏感性。
(2)氨基經醯化後,降低了氨基在親電取代反應(特別是鹵化)中的活化能力,使其由很強的第I類定位基變成中等強度的第I類定位,使反應由多元取代變為有用的一元取代。
(3)由於乙醯基的空間效應,往往選擇性地生成對位取代產物。
(4)在某些情況下,醯化可以避免氨基與其它功能基或試劑(如RCOCl,-SO2Cl,HNO2等)之間發生不必要的反應。
作為氨基保護基的醯基基團可在酸或鹼的催化下脫除。
芳胺可用醯氯、酸酐或冰醋酸加熱來進行醯化,使用冰醋酸試劑易得,價格便宜,但需要較長的反應時間,適合於規模較大的製備。雖然乙酸酐一般來說是比醯氯更好的醯化試劑,但是當用游離胺與純乙酸酐進行醯化時,常伴有二乙醯胺[ArN(COCH3)2]副產物的生成。
三、操作步驟
實驗步驟及過程
1.投料:
在25mL圓底燒瓶中,加入10mL苯胺、1.5mL冰醋酸及少許鋅粉(約0.01g)然後裝上一短的刺形分餾柱,其上端裝一溫度計,支管通過支管接引管與接受瓶相連,接受瓶外部用冷水浴冷卻。
2.反應
將圓底燒瓶在石棉網上用小火加熱,使反應物保持微沸約15min。然後逐漸升高溫度,當溫度計讀數達到100℃左右時,支管即有液體流出。維持溫度在100~110℃之間反應約1.5h,生成的水及大部分醋酸已被蒸出
3、分離提純,此時溫度計讀數下降,表示反應已經完成。在攪拌下趁熱將反應物倒入10mL水中,冷卻後抽濾析出的固體,用冷水洗滌。粗產物用水重結晶,產量0.6~0.9g,熔點113~114℃(文獻值114.3℃)。
四、數據記錄和處理
略
五、實驗注意事項
1.久置的苯胺色深有雜質,會影響乙醯苯胺的質量,故最好用新蒸的苯胺。另一原料乙酸酐也最好用新蒸的。
2.加入鋅粉的目的,是防止苯胺在反應過程中被氧化,生成有色的雜質。通常加入後反應液顏色會從黃色變無色。但不宜加得過多,因為被氧化的鋅生成氫氧化鋅為絮狀物質會吸收產品。
3.產物之一水和原料醋酸的沸點相差很小。所以用分餾的方法分出水。可用10 mL量筒作為分餾接收器,量筒置於盛有冷水的燒杯中。收集乙酸和水的總體積約2.25 mL。
4.不可以用過量的水處理乙醯苯胺。乙醯苯胺於不同溫度在100g水中的溶解度為:
5.不應將活性炭加入沸騰的溶液中,否則會引起暴沸,會使溶液溢出容器。溢出容器。
6.反應物冷卻後,固體產物立即析出,沾在瓶壁不易理處。故須趁熱在攪動下倒入冷水中,以除去過量的醋酸及未作用的苯胺(它可成為苯胺醋酸鹽而溶於水)。
六、思考題
本反應為什麼要控制分餾柱頂端溫度在105℃?
答:主要由原料CH3COOH(b.p.118℃)和生成物水(b.p.100℃)的沸點所決定 。控制在105℃,這樣既可以保證原料CH3COOH充分反應而不被蒸出,又可以使生成的水立即移走,促使反應向生成物方向移動,有利於提高產率。
實驗裝置
分餾反應裝置
幾種常用的分餾柱
熱過濾裝置
減壓抽濾裝置
實驗藥品數據
中文名稱:
苯胺;阿尼林油
英文名稱:
aniline;phenylamine;aminobenzene
描述:
【相對分子量或原子量】93.13
【密度】1.0216
【熔點(℃)】-6.2
【沸點(℃)】184.4
【性狀】 無色油狀液體,有強烈氣味,有毒。
【溶解情況】 稍溶於水,與乙醇、乙醚、苯混溶。
【用途】 用途很廣,用於制染料、藥物、橡膠硫化促進劑等,本身也用於染黑色和測定油的苯胺點等。
【製備或來源】 由硝基苯用鐵與酸還原製得。
【其他】 暴露與空氣變色。
中文名稱:
乙酸;醋酸;冰醋酸
英文名稱:
acetic acid
描述:
【相對分子量或原子量】60.05【密度】1.049
【熔點(℃)】16.7【沸點(℃)】118
【閃點(℃)】57,39(閉式)
【蒸氣壓(Pa)】1573(20℃),467(0℃),55595(100℃)
【粘度 mPa·s(20℃)】11.83(20℃),10.97(30℃),8.18(40℃),4.3(1)
【折射率】1.3718【毒性LD50(mg/kg)】 小鼠經口4960。
【性狀】 無色澄清液體,有刺激氣味
【溶解情況】 溶於水、乙醇、乙醚等
【用途】 重要的化工原料,可製備多種乙酸衍生物如乙酸酐、氯乙酸、乙酸纖維素等,適用於生產對苯二甲酸、紡織印染、發酵制胺基酸,也作為殺菌劑。
【製備或來源】 工業生產方法有乙醇、乙烯經乙醛的氧化法、烷烴液相氧化法和甲醇羰化法。也可由木焦油中用溶劑萃取分出。
【其他】
無水乙酸俗稱冰醋酸,在16攝氏度以下凝固,凝固時體積膨脹。普通的乙酸含純乙酸36%,無色透明液體。
中文名稱:
乙醯基苯胺;退熱冰;N-苯基乙醯胺
英文名稱:
acetanilide
描述:
【相對分子量或原子量】135.17
【密度】1.2105
【熔點(℃)】114-116
【沸點(℃)】305
【閃點(℃)】160
【性狀】白色有光澤的鱗片狀晶體。
【溶解情況】溶解度:水0.56(25℃)、3.5(80℃)、18(100℃);乙醇36.9(20℃),甲醇69.5(20℃),氯仿3.6(20℃),微溶於乙醚、丙酮、甘油和苯。不溶於石油醚。
【用途】用於製藥物、染料、橡膠硫化促進劑、合成樟腦等。
【製備或來源】由苯胺與乙醯氯或乙酸酐共熱而得。