由苯胺出發(fā)合成對硝基苯胺論文

1、由苯胺出發(fā)合成對硝基苯胺姓名：劉昌彬、余嬋大連大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)指導(dǎo)老師：李爭寧 摘要：利用苯氨經(jīng)?；?，硝化，水解制備對硝基苯胺 , 研究了反應(yīng)物物料比例，反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間對產(chǎn) 物對硝基苯胺的產(chǎn)率的影響。以得到制備對硝基苯胺的產(chǎn)率最高的反應(yīng)物比例方案。關(guān)鍵字 ：苯胺，對硝基苯胺1. 前言 ：對硝基苯胺，黃色針狀結(jié)晶，高毒，易升華。微溶于冷水，溶于沸水、乙醇、乙醚、苯 和酸溶液。 廣泛應(yīng)用于染料工業(yè)的人工合成化學(xué)物， 是多種印染及醫(yī)藥化工品的中間體， 也 可用于分析試劑。操作時(shí)需穿戴防護(hù)措施，避免釋放至環(huán)境。2. 實(shí)驗(yàn)2、1 實(shí)驗(yàn)原理先以苯胺為原料， 經(jīng)乙酰化合成乙酰苯胺， 再經(jīng)過硝

2、化， 水解得到鄰硝基苯胺和對硝基 苯胺的混合物，再通過蒸餾，柱層析，或水蒸氣蒸餾分離即可得到對硝基苯胺。2.2 主要試劑及儀器試劑：苯胺，乙酸酐，冰醋酸，濃硝酸，濃硫酸，NaOH固體，活性炭儀器：圓底燒瓶，錐形瓶，燒杯 250mL，玻璃棒，冷凝管，橡膠管，布氏漏斗，濾紙， 鐵架臺，加熱爐2.3 合成方法3.3.1 合成路線1、乙酰苯胺的制備乙酸和苯胺的反應(yīng)是可逆的， 且反應(yīng)速率較慢， 可采用乙酸過量的方法和利用分餾柱將反應(yīng)中生成的水蒸除，使平衡向水生成的方向移動而提高乙酰苯胺的產(chǎn)率。2、硝化反應(yīng)乙酰苯胺與混酸反應(yīng)，硝化的位置與溫度有關(guān)。在低溫（低于5）下產(chǎn)物以對硝基乙酰苯胺為主。硝化溫度升高，

3、鄰硝基乙酰苯胺產(chǎn)物將增多。3、水解反應(yīng)：pH=10時(shí)， 鄰位產(chǎn)物較對位產(chǎn)物易水解， 生成的鄰硝基苯胺又溶于 50的堿液， 故將混 合產(chǎn)物與碳酸鈉溶液共沸水解， 50過濾即可除去鄰位副產(chǎn)物。 對位產(chǎn)物再與氫氧化鈉溶液 共沸，水解得對硝基苯胺。4、鄰硝基苯胺和對硝基苯胺的分離 分餾：利用對硝基苯胺和鄰硝基苯胺沸點(diǎn)的差異，采用分餾的方法。2.3.2 合成步驟1、乙酰苯胺的合成將 5mL苯胺和 10mL冰醋酸加入 50mL圓底燒瓶中， 再取 6mL 乙酸酐在攪拌下加入圓底燒 瓶中，接上直型冷凝管，開通冷凝水，回流 15min 左右，待反應(yīng)體系顏色接近橙黃色后，移 開熱源，從冷凝管口加入 5mL 蒸餾水

4、，再回流 5min。反應(yīng)結(jié)束，在攪拌下趁熱將反應(yīng)物倒 入盛有 30mL 水的燒杯中，待體系冷卻后用蒸餾水洗滌抽干。重結(jié)晶，向250mL燒杯中加入100mL水和剛得到的產(chǎn)品，加熱攪拌至產(chǎn)品全溶。若出現(xiàn)熔化呈油滴現(xiàn)象，就繼續(xù)加熱。預(yù) 熱一個(gè)布氏漏斗，趁熱抽濾，得到部分產(chǎn)品，再將溶液冷卻，最終析出晶體，洗滌，抽濾也 是乙酰苯胺產(chǎn)品。2、乙酰苯胺的硝化將 2.4g 已干燥研細(xì)的自制乙酰苯胺和 4.0mL 冰乙酸放入 50mL 錐形瓶中， 充分搖動， 然 后在冰水浴冷卻下慢慢加入 5mL濃硫酸，并放在冰浴中冷卻至 0左右。在另一個(gè) 25mL 錐形瓶中配制混酸 2.0mL 濃硫酸和 1.5mL 濃硝酸。

5、先加入濃硫酸， 然后 在冰浴中， 邊搖動錐形瓶邊小心加入硝酸。 冷至室溫后， 用滴管逐滴加到盛放乙酰苯胺溶液 的錐形瓶中進(jìn)行硝化。邊加混酸邊冷卻，使體系溫度始終低于5C ?；焖峒油旰螅彦F形瓶移出冰浴，在室溫中保持 30min ，并間歇搖動錐形瓶。在攪拌下， 將硝化物料細(xì)流倒入盛有 25mL 水和 25g碎冰的燒杯中， 攪拌 5min ，抽濾。 壓干濾餅，用適量冰水洗滌兩次后抽干。將濾餅放入 250mL 錐形瓶中， 加 2030mL水。在搖動下小心加入碳酸鈉粉末，滴加幾 滴酚酞 直至溶液呈微紅色 。加熱至沸騰并保持 5min ， 再冷卻到 50 ， 迅速抽濾 。并 用適量冰水洗滌兩次后抽干。取

6、少量樣品重結(jié)晶，測定其熔點(diǎn)。3、硝基乙酰苯胺的水解在 50mL圓底燒瓶中放入 3.0g 對硝基乙酰苯胺， 15mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 40%的硫酸，放入攪拌子，搭好冷凝回流裝置，回流 1520min 。將得到的溶液移入盛有 50mL冷水的 250mL大燒杯中， 在攪拌下滴加 20%NaOH溶液，至溶液呈堿性， 使對硝基苯胺完全析出。 然后將其冷卻至室溫， 進(jìn)行抽濾。用水沖洗多次，使其回歸中性，干燥，測定粗產(chǎn)品的熔點(diǎn)。4、鄰硝基苯胺和對硝基苯胺的分離 分餾：利用對硝基苯胺和鄰硝基苯胺沸點(diǎn)的差異，鄰硝基苯胺( 284.5 )對硝基 苯胺( 331.7 )，沸點(diǎn)相差在 60 度之內(nèi)，最好采用分餾的方法。3、

7、結(jié)果與討論31 反應(yīng)物比例對產(chǎn)率的影響 表 1 ：由苯胺制備乙酰苯胺數(shù)據(jù)及處理編號苯胺用量( ml )乙酸酐 ( ml )冰醋酸 ( ml )加熱時(shí)間(min)產(chǎn)量(g)產(chǎn)率 (%)1561010+53.953.80%2551010+53.548.27%3571010+53.446.90%4561015+83.446.90%得出：苯胺與乙酸酐比例在 5:6 ，10ml 覺得冰醋酸作催化劑。 10分鐘回流和 5 分鐘繼續(xù) 回流， 的實(shí)驗(yàn)方案是產(chǎn)率最高， 且用料最省， 加熱時(shí)間也是合適， 節(jié)約能源的乙酰苯胺制備表 2 ：乙酰苯胺的硝化數(shù)據(jù)及其處理編號乙酰苯 按量 (g)冰乙酸 (ml)加入硫 酸量

8、 (ml)加入混酸(ml)反應(yīng)溫度()產(chǎn)量(g)產(chǎn)率對硝基 苯胺 (g)硫 硝酸酸12.4452 1.51-22.31.671.8%22.4462 1.51-21.91.356.3%32.4452 1.55-62.20.968.7%得：乙酰苯胺的硝化反應(yīng)溫度控制在1 2 攝氏度的反應(yīng)溫度下對硝基產(chǎn)物最多，且開始加入硫酸的量不宜過多。乙酰苯胺：冰醋酸: 硫酸 =1:3:5 ，混酸比例為 4:3 。表 3 ：硝基乙酰苯胺的水解數(shù)據(jù)及處理編號硝基乙 酰苯胺 (g)硫酸40% (ml)NaOH20% (ml)熔點(diǎn)()硝基苯 胺產(chǎn)量(g)對硝基苯 胺(g)產(chǎn)率12126.51380.70.545.7%2

9、2106.11380.60.439.2%32158.51380.50.232.6%得：水解步驟酸化的 40%的硫酸量應(yīng)該加的合適，比例在3:2 的比例時(shí)，經(jīng)調(diào) PH呈堿性時(shí)的硝基苯胺產(chǎn)率最高。4、結(jié)論 通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理， 計(jì)算每步反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率。 得到了一套有苯胺出發(fā)制備對硝基苯胺 的一套合適的反應(yīng)物比例制備對硝基苯胺的方案。 ：按照此實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)驗(yàn)步驟，苯胺與乙 酸酐比例在 5:6 ， 10ml 冰醋酸作催化劑。 10 分鐘回流和 5 分鐘繼續(xù)回流。乙酰苯胺的硝化 反應(yīng)溫度控制在 12 攝氏度的反應(yīng)溫度下，乙酰苯胺：冰醋酸:硫酸 =1:3:5 ，混酸比例為4:3 ，且開始加入硫酸的量不宜

10、過多。 水解步驟酸化的 40%的硫酸量應(yīng)該加的合適， 3:2 的比 例，經(jīng)調(diào) PH呈堿性時(shí)析出的硝基苯胺， 最后經(jīng)抽濾得到硝基苯胺， 在水蒸氣蒸餾分離提純。 得到目標(biāo)產(chǎn)物。5、個(gè)人體會及建議 通過本次自主實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)， 我們學(xué)習(xí)到了很多知識。 在實(shí)驗(yàn)室里的自主時(shí)間很多， 相比 于平時(shí)的實(shí)驗(yàn)課，自己的自主學(xué)習(xí)能力有所提高， 一起探究做實(shí)驗(yàn)，請教老師和同學(xué)， 學(xué)習(xí) 到了很多的實(shí)驗(yàn)技巧與方法， 了解到得出一整套實(shí)驗(yàn)方案的方法， 進(jìn)一步鍛煉了我們的實(shí)驗(yàn) 技能。還學(xué)到了一些課本上不能夠?qū)W習(xí)到的， 而是通過在實(shí)驗(yàn)室里實(shí)踐才能夠?qū)W習(xí)到的知識 與一些技能。在實(shí)驗(yàn)中， 我們發(fā)現(xiàn)重要的不僅僅是小組的合作， 更是一個(gè)實(shí)驗(yàn)者的縝密的思維。 實(shí)驗(yàn)室也 是個(gè)有危險(xiǎn)的地方， 每一步都要考慮好多好多的因素， 最近基本的就是要保證安全的前提下 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。例如加熱所用的儀器的調(diào)檔，加熱時(shí)間的長短。例如環(huán)境的溫度，周邊的適度， 儀器是否干凈等等， 每一個(gè)條件因素都會影響實(shí)驗(yàn)。 在實(shí)驗(yàn)的每一步都要謹(jǐn)慎小心， 操作的 不規(guī)范有時(shí)會帶來危險(xiǎn)與損失。 一個(gè)粗心大意的人不會是一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)者。 所以我們要用心 做研究，用心做實(shí)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)1 蘇軍義，都林林，劉孟麗 .對硝基乙酰苯胺合成的研究 【 J】.化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材