乙酰苯胺的制備1

1、乙酰苯胺的制備一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.掌握苯胺乙?；脑砗头椒?， 2.掌握重結(jié)晶提純固體有機(jī)化合物的原理和方法。二、實(shí)驗(yàn)原理 乙酰苯胺的用途：乙酰苯胺，白色有光澤片狀結(jié)晶或白色結(jié)晶粉末，是磺胺類藥物的原料，可用作止痛劑、退熱劑（俗稱“退熱冰”）、防腐劑和染料中間體。穩(wěn)定性：在空氣中穩(wěn)定，遇酸或堿性水溶液易分解成苯胺及乙酸。苯胺乙?；谋匾裕海?）作為一種保護(hù)措施，將一級和二級芳胺（就是伯胺和仲胺）在合成中轉(zhuǎn)化為其乙酰衍生物，降低芳胺對氧化性試劑的敏感性，使其不被反應(yīng)試劑破壞，（2）氨基經(jīng)酰化后，降低了氨基在親電取代反應(yīng)（特別是鹵化）中的活化能力，使其由很強(qiáng)的第i類定位基變成中等強(qiáng)度的第i類定位，

2、使反應(yīng)由多元取代變?yōu)橛杏玫囊辉〈?。?）由于乙?；目臻g效應(yīng)，往往選擇性地生成對位取代產(chǎn)物。（4）在某些情況下，?；梢员苊獍被c其它功能基或試劑（如rcocl，-so2cl，hno2等）之間發(fā)生不必要的反應(yīng)。作為氨基保護(hù)基的?；鶊F(tuán)可在酸或堿的催化下脫除。 芳胺的乙?；噭┻x擇：芳胺可用酰氯、酸酐或冰醋酸加熱來進(jìn)行?；?，使用冰醋酸試劑易得，價格便宜，但需要較長的反應(yīng)時間，適合于規(guī)模較大的制備。酸酐一般來說是比酰氯更好的酰化試劑，用游離苯胺與純乙酸酐進(jìn)行酰化時，常伴有二乙酰胺arn(coch3)2副產(chǎn)物的生成，如果在醋酸醋酸鈉緩沖溶液中酰化，由于酸酐水解速度比?；俣嚷枚啵傻玫礁呒兌犬a(chǎn)物

3、，但此方法不適用于硝基苯胺和其它堿性很弱的芳胺的?；?。乙酰苯胺的制備反應(yīng)式： 鹽酸的作用：生成胺基正離子，降低了苯胺的親核能力，減少副產(chǎn)物的生成，乙酰苯胺的重結(jié)晶固體有機(jī)物在溶劑中的溶解度一般隨溫度的升高而增大。把固體有機(jī)物溶解在熱的溶劑中使之飽和，冷卻時由于溶解度降低，有機(jī)物又重新析出晶體。利用溶劑對被提純物質(zhì)及雜質(zhì)的溶解度不同，使被提純物質(zhì)從過飽和溶液中析出。讓雜質(zhì)全部或大部分留在溶液中，從而達(dá)到提純的目的。重結(jié)晶只適宜雜質(zhì)含量在5%以下的固體有機(jī)混合物的提純。從反應(yīng)粗產(chǎn)物直接重結(jié)晶是不適宜的，必須先采取其他方法初步提純，然后再重結(jié)晶提純。重結(jié)晶提純的一般過程為：（1）將不純的固體有機(jī)物在

4、溶劑的沸點(diǎn)或接近沸點(diǎn)的溫度下溶解在溶劑中，制成接近飽和的濃溶液。若固體有機(jī)物的熔點(diǎn)較溶劑沸點(diǎn)低，則應(yīng)制成在熔點(diǎn)溫度以下的飽和溶液；（2）若溶液含有色雜質(zhì)，可加入活性炭煮沸脫色；（3）過濾此熱溶液以除去其中的不溶性物質(zhì)及活性炭；（4）將濾液冷卻，使結(jié)晶自過飽和溶液中析出，而雜質(zhì)留在母液中；（5）抽氣過濾，從母液中將結(jié)晶分出，洗滌結(jié)晶以除去吸附的母液。所得的固體結(jié)晶，經(jīng)干燥后測定其熔點(diǎn)，如發(fā)現(xiàn)其純度不符合要求，則可重復(fù)上述重結(jié)晶操作直至熔點(diǎn)達(dá)標(biāo)。重結(jié)晶的關(guān)鍵是選擇適宜的溶劑。合適的溶劑必須具備以下條件：（1）不與被提純物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；（2）在較高溫度時能溶解多量的被提純物質(zhì)，而在室溫或更低溫度時

5、只能溶解少量；（3）對雜質(zhì)的溶解度非常大或非常小，前一種情況可讓雜質(zhì)留在母液中不隨提純物質(zhì)一同析出，后一種情況是使雜質(zhì)在熱過濾時被濾去；（4）溶劑易揮發(fā)，易與結(jié)晶分離除去，但沸點(diǎn)不宜過低；（5）能給出較好的結(jié)晶；（6）價格低、毒性小、易回收、操作安全。當(dāng)一種物質(zhì)在一些溶劑中的溶解度太大，而在另一些溶劑中的溶解度又太小，同時又不能找到一種合適的溶劑時，常可使用混合溶劑而得到滿意的結(jié)果。三、實(shí)驗(yàn)參數(shù)名稱分子量性狀密度/g/cm3熔點(diǎn)/沸點(diǎn)/溶解度水油苯胺93.12無色油狀液體1.02-6.2184.4微溶易溶于乙醇、乙醚等乙酸60.05無色液體1.0516.6118.1易溶易溶于乙醇、乙醚和ccl

6、4乙酰苯胺135.17白色結(jié)晶或粉末1.22114.3304微溶于冷水，溶于熱水溶四、實(shí)驗(yàn)步驟1.酰化在100ml圓底燒瓶中加入新蒸餾過的苯胺5ml，冰乙酸7.4ml，鋅粉0.1g，安裝儀器。用加熱，使反應(yīng)溶液在微沸狀態(tài)下回流，調(diào)節(jié)加熱溫度，使柱頂溫度105左右，反應(yīng)約6080min。反應(yīng)生成的水及少量醋酸被蒸出，當(dāng)柱頂溫度下降或燒瓶內(nèi)出現(xiàn)白色霧狀時，反應(yīng)已基本完成，停止加熱。2.結(jié)晶抽濾在攪拌下，趁熱將燒瓶中的物料以細(xì)流狀倒入盛有100ml冰水的燒杯中，劇烈攪拌，并冷卻燒杯至室溫，粗乙酰苯胺結(jié)晶析出，抽濾。用玻璃瓶子塞將濾餅壓干，再用510ml冷水洗滌，再抽干。得到乙酰苯胺粗產(chǎn)品。3.重結(jié)晶

7、將此粗乙酰苯胺濾餅放入盛有150ml熱水的錐形瓶中，加熱，使粗乙酰苯胺溶解。若溶液沸騰時仍有未溶解的油珠，應(yīng)補(bǔ)加熱水，直至油珠消失為止。稍冷后，加入約0.2g活性炭，在攪拌下加熱煮沸12min，趁熱用保溫漏斗過濾或用預(yù)先加熱好的布氏漏斗減壓過濾，將濾液慢慢冷至室溫，待結(jié)晶完全后抽濾，盡量壓干濾餅。產(chǎn)品放在干凈的表面皿中晾干，稱重。計算產(chǎn)率。 500ml燒杯中加入5ml濃鹽酸和120ml水配成的溶液，攪拌下加入5.6g（5.5ml）苯胺，待溶解后，再加入少量活性炭（約1g），將溶液煮沸5min，趁熱濾去活性炭和其它不溶性雜質(zhì)（如果溶得比較好可不用這一步）。將溶液轉(zhuǎn)移到500ml錐形瓶中，冷卻至5

8、0，加入7.3ml醋酸酐，振搖使其溶解，立即加入醋酸鈉溶液（9g結(jié)晶醋酸鈉溶于20ml水），充分振搖混合，然后將混合物在冰水浴中冷卻結(jié)晶，減壓過濾，用少量冷水洗滌2-3遍，干燥稱重（放在實(shí)驗(yàn)柜中自然干燥，下次試驗(yàn)再稱）。五、實(shí)驗(yàn)注意事項1.久置的苯胺色深有雜質(zhì)（暴露于空氣中或日光下變?yōu)樽厣?，會影響乙酰苯胺的質(zhì)量，故最好用新蒸的苯胺。另一原料乙酸酐也最好用新蒸的。苯胺有毒，苯胺有強(qiáng)致癌作用，使用時要注意安全，有傷口的同學(xué)注意不要與傷口接觸。2.加入鋅粉的目的，是防止苯胺在反應(yīng)過程中被氧化，生成有色的雜質(zhì)。通常加入后反應(yīng)液顏色會從黃色變無色。但不宜加得過多，因?yàn)楸谎趸匿\生成氫氧化鋅為絮狀物質(zhì)會

9、吸收產(chǎn)品。3. 反應(yīng)溫度的控制:保持分餾柱頂溫度不超過105。開始時要緩慢加熱，待有水生成后，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度，以保持生成水的速度與分出水的速度之間的平衡。切忌開始就強(qiáng)烈加熱。4. 因乙酰苯胺熔點(diǎn)較高,稍冷即會固化,因此,反應(yīng)結(jié)束后須立即倒入事先準(zhǔn)備好的水中。否則凝固在燒瓶中難以倒出。5. 本實(shí)驗(yàn)用水作重結(jié)晶的溶劑，其優(yōu)點(diǎn)是價格便宜，操作簡化，減少實(shí)驗(yàn)環(huán)境污染等，又將用活性炭脫色與重結(jié)晶兩個操作結(jié)合在一起，進(jìn)一步簡化了分離純化操作過程。6.不可以用過量的水處理乙酰苯胺。乙酰苯胺于不同溫度在100g水中的溶解度為: 0.56g（25）、3.5g（80）、18g（100）；乙醇:36.9g（20）甲醇

10、:69.5g（20）氯仿:3.6g（20）。乙酰苯胺在水中的含量為5.2時，重結(jié)晶效率好，乙酰苯胺重結(jié)晶產(chǎn)率最大。在體系中的含量稍低于5.2，加熱到83.2時不會出現(xiàn)油相，水相又接近飽和溶液，繼續(xù)加熱到100，進(jìn)行熱過濾除去不溶性雜質(zhì)和脫色用的活性炭，濾液冷卻，乙酰苯胺開始結(jié)晶，繼續(xù)冷卻至室溫（20），過濾得到的晶體乙酰苯胺純度很高，可溶性雜質(zhì)留在母液中。一個經(jīng)驗(yàn)的辦法是按操作步驟給出的產(chǎn)量5g（初做的學(xué)生很難達(dá)到），估計需水量為100ml，加熱至83.2，如果有油珠，補(bǔ)加熱水，直至油珠溶完為止。個別同學(xué)加水過量，可蒸發(fā)部分水，直至出現(xiàn)油珠，再補(bǔ)加少量水即可。7.不應(yīng)將活性炭加入沸騰的溶液中，

11、否則會引起暴沸，會使溶液溢出容器。溢出容器。8. 減壓過濾：用布氏漏斗趁熱過濾時，為了避免在漏斗中析出晶體，需用熱水浴或蒸氣浴把漏斗預(yù)熱，然后用來減壓過濾。抽濾瓶也可同時預(yù)熱。布氏漏斗中鋪的圓形濾紙要剪得比漏斗內(nèi)徑小，使其緊貼于漏斗的底壁。在抽濾前先用少量溶劑把濾紙潤濕，然后打開水泵將濾紙吸緊，防止固體在抽濾時從濾紙邊沿吸入瓶中。布氏漏斗的斜口要遠(yuǎn)離抽氣口，用玻璃棒引導(dǎo)將脫色后的固液混合物分批倒入布氏漏斗中抽濾。過濾完成后，關(guān)閉水泵前應(yīng)先將抽濾瓶與水泵間連接的橡皮管斷開，以免水倒流入抽濾瓶內(nèi)。9. 濾餅的洗滌：把濾餅盡量抽干、壓干，拔掉抽氣的橡皮管，使恢復(fù)常壓。把少量溶劑均勻地灑在濾餅上，使溶

12、劑恰能蓋住濾餅。靜置片刻，使溶劑滲透濾餅，待有濾液從漏斗下端滴下時，重新抽氣，再把濾餅抽干。這樣反復(fù)幾次，就可洗凈濾餅。10. 結(jié)晶的析出：結(jié)晶時，讓溶液靜置，使之慢慢地生成完整的大晶體，若在冷卻過程中不斷攪拌則得較小的結(jié)晶。若冷卻后仍無結(jié)晶析出，可用下列方法使晶體析出： 用玻璃棒摩擦容器內(nèi)壁； 投入晶種； 用冰水或其他冷凍溶液冷卻，如果不析出晶體而得油狀物時，可將混合物加熱到澄清后，讓其自然冷卻至開始有油狀物析出時，立即用玻璃棒劇烈攪拌，使油狀物分散在溶液中，攪拌至油狀物消失為止，或加入少許晶種。七、問題討論1. 乙酰苯胺制備實(shí)驗(yàn)為什么加入鋅粉？鋅粉加入量對操作有什么影響？答：苯胺易氧化，鋅

13、與乙酸反應(yīng)放出氫，防止氧化。鋅粉少了，防止氧化作用小，鋅粉多了，消耗乙酸多，同時在后處理分離產(chǎn)物過程中形成不溶的氫氧化鋅，與固體產(chǎn)物混雜在一起，難分離出去。2. 乙酰苯胺重結(jié)晶時，制備乙酰苯胺熱的飽和溶液過程中出現(xiàn)油珠是什么？它的存在對重結(jié)晶質(zhì)量有何影響？應(yīng)如何處理？答：油珠是未溶解的乙酰苯胺。它的存在，冷卻后變成固體，里面包夾一些雜質(zhì)，影響重結(jié)晶的質(zhì)量。應(yīng)該再補(bǔ)加些水，使它溶解，保證重結(jié)晶物的純度。3. 乙酰苯胺制備實(shí)驗(yàn)加入活性炭的目的是什么？怎樣進(jìn)行這一操作？答：目的是脫去產(chǎn)物中的有色物質(zhì)。加入活性炭的量要適當(dāng)，在較低溫度下加入，然后再加熱煮沸幾分鐘，過濾出活性炭。4. 在布氏漏斗中如何洗

14、滌固體物質(zhì)？答：將固體物壓實(shí)壓平，加入洗滌劑使固體物上有一層洗滌劑，待洗滌劑均勻滲入固體，當(dāng)漏斗下端有洗滌劑滴下后，再抽空過濾，達(dá)到洗滌的目的，反復(fù)進(jìn)行幾次，即可洗凈。5. 乙酰苯胺制備用什么方法鑒定乙酰苯胺？答：用測熔點(diǎn)的方法鑒定乙酰苯胺，有條件的可作紅外光譜。八、思考題 1、合成乙酰苯胺時，柱頂溫度為什么要控制在105c左右？ 答：為了提高乙酰苯胺的產(chǎn)率，反應(yīng)過程中不斷分出產(chǎn)物之一水，以打破平衡，使反應(yīng)向著生成乙酰苯胺的方向進(jìn)行。因水的沸點(diǎn)為100c，反應(yīng)物醋酸的沸點(diǎn)為118c，且醋酸是易揮發(fā)性物質(zhì)，因此，為了達(dá)到即要將水份除去，又不使醋酸損失太多的目的，必需控制柱頂溫度在105c左右。2、合成乙酰苯胺時，鋅粉起什么作用？加多少合適？ 答：只加入微量（約0.1左右）即可，不能太多，否則會產(chǎn)生不溶于水的zn(oh)2，給產(chǎn)物后處理帶來麻煩。 3、合成乙酰苯胺時，為什么選用韋氏分餾柱？ 答：韋氏分餾柱的作用相當(dāng)于二次蒸餾，用于沸點(diǎn)差別不太大的混合物的分離，合成乙酰苯胺時，為了把生成的水分離除去，同時又不使反應(yīng)物醋酸被蒸出，所以選用韋氏分餾柱。4、加熱溶解乙酰苯胺的重結(jié)晶