有機實驗對硝基苯胺

由苯胺出發(fā)制備對硝基苯胺余蟬、劉昌彬化學132班

先以苯胺為原料，經(jīng)乙?；铣梢阴１桨?，再經(jīng)過硝化，水解得到鄰硝基苯胺和對硝基苯胺的混合物，再通過蒸餾分離即可得到對硝基苯胺。實驗原理合成路線1、乙酰苯胺的制備乙酸和苯胺的反應是可逆的，且反應速率較慢，可采用乙酸過量的方法和利用分餾柱將反應中生成的水蒸除，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

乙酰苯胺與混酸反應，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，鄰硝基乙酰苯胺產(chǎn)物將增多。3、水解反應：pH=10時，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。實驗步驟：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，再回流5min。反應結(jié)束，在攪拌下趁熱將反應物倒入盛有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。預熱一個布氏漏斗，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。1、乙酰苯胺的制備編號苯胺用量(ml)乙酸酐(ml)冰醋酸(ml)加熱時間(min)產(chǎn)量(g)產(chǎn)率(%)1561010+53.953.80%2551010+53.548.27%3571010+53.446.90%4561015+83.446.90%表1：由苯胺制備乙酰苯胺數(shù)據(jù)及處理得出：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，的實驗方案是產(chǎn)率最高，且用料最省，加熱時間也是合適，節(jié)約能源的乙酰苯胺制備方案。?；瘜嶒炦^程照片將2.4g已干燥研細的自制乙酰苯胺和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25mL錐形瓶中配制混酸2.0mL濃硫酸和1.5mL濃硝酸。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行硝化。邊加混酸邊冷卻，使體系溫度始終低于5C。混酸加完后，把錐形瓶移出冰浴，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20~30mL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。取少量樣品重結(jié)晶，測定其熔點。2、乙酰苯胺的硝化硝化反應乙酰苯胺與混酸反應，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，鄰硝基乙酰苯胺產(chǎn)物將增多。實驗裝置圖編號乙酰苯按量(g)冰乙酸（ml）加入硫酸量(ml)加入混酸(ml)反應溫度(℃)產(chǎn)量(g)產(chǎn)率對硝基苯胺（g）硫酸硝酸12.44521.51-22.31.671.8%22.44621.51-21.91.356.3%32.44521.55-62.20.968.7%表2：乙酰苯胺的硝化數(shù)據(jù)及其處理

得：乙酰苯胺的硝化反應溫度控制在1—2攝氏度的反應溫度下對硝基產(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。硝基反應實驗過程圖片pH=10時，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。在50mL圓底燒瓶中放入3.0g對硝基乙酰苯胺，15mL質(zhì)量分數(shù)40%的硫酸，放入攪拌子，搭好冷凝回流裝置，回流15~20min。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。3、硝基乙酰苯胺的水解編號硝基乙酰苯胺（g）硫酸40%(ml)NaOH20%(ml)熔點(℃)硝基苯胺產(chǎn)量(g)對硝基苯胺（g）產(chǎn)率12126.51380.70.545.7%22106.11380.60.439.2%32158.51380.50.232.6%得：水解步驟酸化的40%的硫酸量應該加的合適，比例在3:2的比例時，經(jīng)調(diào)PH呈堿性時的硝基苯胺產(chǎn)率最高。表3：硝基乙酰苯胺的水解數(shù)據(jù)及處理4、鄰硝基苯胺和對硝基苯胺的分離實驗總結(jié)和思考通過對實驗數(shù)據(jù)的整理，計算每步反應產(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物比例制備對硝基苯胺的方案。：按照此實驗方案的實驗步驟，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溫度控制在1—2攝氏度的反應溫度下，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過多。水解步驟酸化的40%的硫酸量應該加的合適，3:2的比例，經(jīng)調(diào)PH呈堿性時析出的硝基苯胺，最后經(jīng)抽濾得到硝基苯胺，在水蒸氣蒸餾分離提純。得到目標產(chǎn)物。

通過本次自主實驗的學習，我們學習到了很多知識。在實驗室里的自主時間很多，相比于平時的實驗課，自己的自主學習能力有所提高，一起探究做實驗，請教老師和同學，學習到了很多的實驗技巧與方法，了解到得出一整套實驗方案的方法，進一步鍛煉了我們的實驗技能。還學到了一些課本上不能夠?qū)W習到的，而是通過在實驗室里實踐才能夠?qū)W習到的知識與一些技能。在實驗中，我們發(fā)現(xiàn)重要的不僅僅是小組的合作，更是一個實驗者的縝密的思維。實驗室也是個有危險的地方，每一步都要考慮好多好多的因素，最近基本的就是