以苯胺為起始原料合成對(duì)溴苯胺

以苯胺為起始原料合成對(duì)溴苯胺摘要以苯胺為起始原料設(shè)計(jì)合成了對(duì)溴苯胺,其中要合成二個(gè)中間體,分別為乙酰苯胺、對(duì)溴乙酰苯胺，各中間體的顏色、形狀等物理性質(zhì)均符合文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，理論產(chǎn)量較高。通過本實(shí)驗(yàn)的合成步驟，能較為有效和便捷地合成對(duì)溴苯胺，提供了一個(gè)較好的合成方法。1.前言1.1對(duì)溴苯胺的物化性質(zhì)結(jié)構(gòu)式H2N?J^Br熔點(diǎn)66.4°C沸點(diǎn)沸點(diǎn)時(shí)分解相對(duì)分子量172.03密度1.4970(液體，99.6C)溶解情況不溶于水，易溶于乙醇和乙醚性狀從60%乙醇中析出者為正交晶系雙錐體針狀結(jié)晶毒性LD50(mg/kg)有毒，其毒性較氯苯胺類更嚴(yán)重，可經(jīng)表皮吸收1.2對(duì)溴苯胺的應(yīng)用

對(duì)溴苯胺是很重要的化工中間體，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、染料、顏料等精細(xì)化工產(chǎn)品的合成，它在精細(xì)化工生產(chǎn)中處于不可替代的地位。在醫(yī)藥中:對(duì)溴苯胺作為醫(yī)藥中間體的作用是無可匹敵的，所合成的藥物可用于治療氣喘、腎炎、增生病、神經(jīng)紊亂、帕金森等疾病。在染料中:用對(duì)溴苯胺作為原料能夠制備傳統(tǒng)的硫化和偶氮染料，同時(shí)還可以制備香豆素類熒光染料，這類染料是高檔熒光染料，具有發(fā)射強(qiáng)度高，色光鮮艷，熒光強(qiáng)烈等優(yōu)點(diǎn)。在農(nóng)藥中:主要制備草酞替苯胺類藥物，有利于小麥屬植物授粉。其它:對(duì)溴苯胺還用于制備抗污劑，抗氧劑，穩(wěn)定劑，石油添加劑等。在材料方面，對(duì)溴苯胺能制備氰基聯(lián)苯型液晶材料，性能好，對(duì)光、熱的穩(wěn)定性最好，還具有良好的防濕性能。1.3對(duì)溴苯胺的合成方法簡(jiǎn)介(1)對(duì)溴苯胺的傳統(tǒng)的工業(yè)制法如下：NO2NaNO2n=noso3hNO2Cu2Br2HBrNO2NaNO2n=noso3hNO2Cu2Br2HBrBrNO2FeHBrBrNH2可以看出，該方法雖成本較低，但是污染環(huán)境嚴(yán)重，不符合綠色化學(xué)的宗旨，不利于可持續(xù)發(fā)展，因此，現(xiàn)代化學(xué)家都致力于開發(fā)無毒無污染的一步制備方法，主要方法有：固體溴化試劑，比如PyHBr3、DBUHBr3、Me4NBr3、用金屬羰基合成催化劑氧化原子溴等等。但由于成本過高，暫未在工業(yè)上應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)選取硝基苯還原為苯胺，苯胺加乙?；Ｗo(hù)氨基再加入溴進(jìn)行親電取代，最后在酸性下水解得到目標(biāo)產(chǎn)物的方法雖然毒性大，對(duì)環(huán)境污染大，但是成本低，進(jìn)行這種方法的探究有利于我們理解傳統(tǒng)工業(yè)制備對(duì)溴苯胺的方法。(2)本實(shí)驗(yàn)以苯胺為起始原料合成對(duì)溴苯胺的方法如下：HC1BrHNCH3(2)本實(shí)驗(yàn)以苯胺為起始原料合成對(duì)溴苯胺的方法如下：HC1BrHNCH3CH3COOHBr2-HAc^實(shí)驗(yàn)部分2.1中間體乙酰苯胺的制備A.制備原理為保護(hù)氨基在溴化時(shí)不被再次氧化，采取氨基?；霓k法，同時(shí)有助于選擇性地生成對(duì)位取代物。本文采用冰乙酸試劑?；?，冰乙酸與苯胺的反應(yīng)速率較慢且可逆，可采用冰乙酸過量和利用分餾柱移去反應(yīng)生成的水的方式提高產(chǎn)率。加入鋅粉的目的是防止苯胺被氧化。B.實(shí)驗(yàn)參數(shù)分子量狀態(tài)沸點(diǎn)。C密度g/mL乙酰苯胺135白色有光澤的片狀晶體1141.2190

冰乙酸60無色有刺激性氣味的液體117.91.0492C.試劑和儀器儀器:50ml圓底燒瓶；刺形冷凝管；空氣冷凝管；接液管；量筒；200度溫度計(jì)100ml燒杯；吸濾瓶；布氏漏斗；小水泵；保溫漏斗；電熱套。試劑:苯氨；冰醋酸；鋅粉；活性炭。反應(yīng)裝置熱過濾裝置圖扇形濾紙短頸玻璃漏斗熱過濾漏斗水D.實(shí)驗(yàn)裝置反應(yīng)裝置熱過濾裝置圖扇形濾紙短頸玻璃漏斗熱過濾漏斗水熱過濾裝置抽濾裝置E.實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象注意事項(xiàng)1?取10mL蒸餾過的苯胺［1］、15mL冰乙酸口］及少許鋅粒［3］于反應(yīng)裝置中小加入苯胺、冰乙酸、鋅粒后，溶液呈淡黃色，圓底燒瓶瓶壁發(fā)燙。加熱，氣泡增多，溫度升高，液體玻璃儀器必須干燥。［1］苯胺因?yàn)檠趸伾^深，使用前要重新蒸餾。因?yàn)楸桨返姆悬c(diǎn)較

火加熱回流，保持105°C一小時(shí)S］,當(dāng)溫度下降時(shí)表明反應(yīng)完全。沸騰，黃色液體逐漸變澄清，105C時(shí)，蒸出第一滴液體。高，蒸餾時(shí)選用空氣冷凝管冷凝，或采用減壓蒸餾。［2］ ①冰醋酸具有強(qiáng)烈刺激性，要在通風(fēng)櫥內(nèi)取用。②冰醋酸與苯胺的反應(yīng)速率較慢，且反應(yīng)為可逆的，為提冋乙酰苯胺的產(chǎn)率，采用冰醋酸過量的方法，同時(shí)利用分餾柱將反應(yīng)中生成的水從平衡中移去。［3］ 由于苯胺易氧化，鋅粉的作用是防止苯胺氧化，只要少量即可。加得過多，會(huì)出現(xiàn)不溶于水的氫氧化鋅。［4］ 反應(yīng)時(shí)分餾溫度不能太高保持餾出速度為1d/2?3秒，以免大量乙酸蒸出而降低產(chǎn)率和有二取代產(chǎn)物生成。［5］ 加入活性炭的目的是脫色；不能在沸騰的溶液中加入活性炭，以免引起暴沸，要等溶液稍冷卻；活性炭不宜加多，以免吸附部分產(chǎn)品。［6］ ①趁熱過濾時(shí)，也可采用抽濾裝置。但布氏漏斗和吸濾瓶一定要預(yù)熱。濾紙大小要合適，抽2?在攪拌下趁熱將反應(yīng)物倒入盛有100mL冷水的燒杯中，冷卻后抽濾，洗滌,將反應(yīng)物倒入冷水中得粗產(chǎn)品移入盛有300mL熱水的500mL燒杯中，在石棉網(wǎng)上加熱煮沸，使之完全溶解。停止加熱，待2?3分鐘后加少量活性炭（約0.5克）［5］，在攪拌下再次加熱煮沸10分鐘，然后用保溫過濾法［6］進(jìn)行熱過濾［7］，結(jié)晶，抽濾，晾干后稱量并計(jì)算產(chǎn)率。趁熱將圓底燒瓶?jī)?nèi)的溶液倒入盛冷水的燒杯中，有乳白色懸浮物產(chǎn)生。溶解后加活性炭，熱過濾，得到白色晶體，冷卻結(jié)晶，抽濾后得白色片狀晶體。濾過程要快，避免產(chǎn)品在布氏漏斗中結(jié)晶。②用保溫漏斗過濾可以防止乙酰苯胺在過濾時(shí)遇冷析出，附著在漏斗內(nèi)壁上難以收集，造成損失，使產(chǎn)率降低。[7]若讓反應(yīng)液冷卻，則乙酰苯胺固體析出，沾在燒瓶壁上不易倒出。G.實(shí)驗(yàn)結(jié)果粗產(chǎn)品為白色晶體，抽濾后產(chǎn)品為白色片狀晶體，重7.36克實(shí)際產(chǎn)量理論產(chǎn)量產(chǎn)率7.36g14.85g7.36/14.85=49.56%F?實(shí)驗(yàn)分析與討論產(chǎn)率低的原因：a?反應(yīng)時(shí)分餾溫度控制不好，可能有較多乙酸蒸出而使產(chǎn)率有所降低。b?活性炭吸附了部分產(chǎn)品，造成損失。c.在熱過濾時(shí)，熱濾漏斗的溫度不夠高，導(dǎo)致過濾過程中部分產(chǎn)品在漏斗頸下端結(jié)晶，造成損失。提高乙酰苯胺產(chǎn)率的方法：冰乙酸與苯胺的反應(yīng)速率較慢，且反應(yīng)可逆，因此可通過冰乙酸過量的方式提高產(chǎn)率。利用分餾柱將反應(yīng)中生成的水從反應(yīng)平衡中移去，使得反應(yīng)向生成乙酰苯胺的方向進(jìn)行。加入鋅粉防止苯胺被氧化，減少反應(yīng)物的損失?；亓鳒囟缺３衷?05°C的原因：乙酰苯胺的沸點(diǎn)為114C，冰乙酸的沸點(diǎn)為117C，若反應(yīng)溫度超過乙酰苯胺和冰乙酸的沸點(diǎn)，則反應(yīng)物會(huì)大量揮發(fā)，且苯胺高溫不穩(wěn)定，易被氧化，因此要保持溫度。2.2中間體對(duì)溴乙酰苯胺的制備A.制備原理鹵素對(duì)苯環(huán)上的取代屬于親電取代反應(yīng)，常用的催化劑有鐵、鋁、磷及其鹵化物等。苯環(huán)上有乙酰氨基，乙酰氨基是鄰對(duì)位取代基團(tuán)，由于空間位阻大，主要產(chǎn)物是對(duì)溴乙酰苯胺。B.實(shí)驗(yàn)參數(shù)分子量狀態(tài)沸點(diǎn)。C密度g/mL對(duì)溴乙酰苯胺214淺黃色或粉末狀晶體167-1681.717溴單質(zhì)159,8深紅棕色有刺激性氣味的發(fā)煙揮發(fā)性氣體58.763.119C.試劑和儀器儀器:電動(dòng)攪拌器；水浴鍋；250ml三口燒瓶；恒壓滴液漏；200度溫度計(jì)2根;量杯；燒杯；抽濾瓶；布氏漏斗；刮刀。試劑:乙酰苯胺；溴；乙醇；冰醋酸；亞硫酸氫鈉。D.實(shí)驗(yàn)裝置

攪拌滴加回流反應(yīng)器減壓抽濾E.實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象注意事項(xiàng)1?攪拌滴加回流裝置，將10.50g乙酰苯胺溶于45.0mL乙醇中加入三口燒瓶中［1］。在攪拌的過程中，乙酰苯胺固體溶解，且溶液變?yōu)闇\黃色。［1］ 攪拌器與三口燒瓶連接處的密圭寸性要好，一防止溴化氫從瓶口逸出［2］ 溴具有強(qiáng)腐蝕性和刺激性，必須在通風(fēng)櫥中；量取，操作時(shí)應(yīng)帶上乳膠手套［3］ 因?yàn)榉磻?yīng)會(huì)生成HBr氣體，會(huì)污染空氣和對(duì)人體有害，所以要用一盛有NaOH溶液的燒杯作為氣體吸收裝置來吸收HBr，防止其逸出。［4］ 滴溴時(shí)滴速不宜過快，否則反應(yīng)太劇烈，會(huì)導(dǎo)致一部分溴來不及參與反應(yīng)就與溴化氫起逸出，有時(shí)也可能會(huì)產(chǎn)生對(duì)溴乙酰苯胺和二溴代物，副產(chǎn)物多，使產(chǎn)率降低。［5］ 如果產(chǎn)物帶有黃色，2?再將3.93g溴⑵溶解于9mL冰乙酸中置于滴液漏斗中［3］,邊攪拌邊緩慢滴加［4］。滴加溴時(shí)，棕紅色溶液退去較快，溶液最終呈現(xiàn)黃色。3.滴加完畢后在45°C浴溫下繼續(xù)攪拌1h,后升溫至60C再攪拌段時(shí)間，直到反應(yīng)混合物液面不再有紅棕色蒸氣溢出為45C水浴加熱，溶液顏色變淺。升溫至60C，溶液變成淡黃色，沒有紅棕色蒸氣產(chǎn)生。

止?？杉尤雭喠蛩徕c溶液洗滌，使黃色恰好褪去，除去固體表面附著的氫溴酸。4?反應(yīng)完全后在攪拌下將反應(yīng)物緩慢加至300mL水中析出固體冋，抽濾，洗滌，干燥，用乙醇重結(jié)晶后晾干，稱量并計(jì)算產(chǎn)率。將反應(yīng)液加至水中，有白色固體析出，抽濾，洗滌，重結(jié)晶后得到白色針狀晶體。F.實(shí)驗(yàn)結(jié)果粗產(chǎn)品為白色固體，抽濾后產(chǎn)品為白色針狀晶體，重2.90克實(shí)際產(chǎn)量理論產(chǎn)量產(chǎn)率2.90g11.67g2.90/11.67=24.85%G.實(shí)驗(yàn)分析與討論1.乙酰氨基雖然是鄰對(duì)位定位集，但因?yàn)橐阴０被谴蟮募瘓F(tuán)，空間位阻比較大，所以主要以對(duì)位異構(gòu)體為主，所以不用對(duì)位異構(gòu)體進(jìn)行分離。2?控制溫度在45°C的原因：溫度過高容易生成二溴代物，產(chǎn)生更多的副產(chǎn)物；溫度過低反應(yīng)緩慢，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。2.3目標(biāo)產(chǎn)物的制備A.制備原理乙酰氨基酸性條件下不穩(wěn)定，可在酸性條件下去保護(hù)，生成對(duì)溴苯胺。B.實(shí)驗(yàn)參數(shù)

分子量狀態(tài)沸點(diǎn)。C密度g/mL對(duì)溴苯胺172正父晶系雙錐體針狀結(jié)晶66.41.497C.試劑和儀器儀器:100ml三口燒瓶；恒壓滴液漏；75度彎頭；抽濾瓶；布氏漏斗；尾接管；錐型瓶試紙。試劑:對(duì)溴乙酰苯胺；乙醇；濃鹽酸；20%氫氧化鈉。D.實(shí)驗(yàn)裝置回流反應(yīng)裝置抽濾裝置蒸餾裝置D.實(shí)驗(yàn)裝置回流反應(yīng)裝置抽濾裝置蒸餾裝置E.實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象注意事項(xiàng)1.裝回流反應(yīng)裝置，向三口燒瓶中加入3.61g對(duì)溴乙酰苯胺J］、7.5mL95%得到無色透明液體，加濃鹽酸的過程，溶液顏色變?yōu)榈稚＃?］ 對(duì)溴苯胺易氧化，不能烘干，應(yīng)自然晾干。，［2］ 滴加濃鹽酸不宜太快

的乙醇，加熱至沸，緩慢滴加4.3mL的濃鹽酸方。[3]乙醇為低沸點(diǎn)有機(jī)物，所以蒸餾時(shí)收集到的液體是乙醇，以此除去乙醇。2?加畢回流30分鐘，加入18mL水使反應(yīng)物稀釋。稀釋后，溶液顏色稍稍變淺。3?將回流裝置改成蒸餾裝置進(jìn)行蒸餾⑶，將殘余物對(duì)溴苯胺鹽倒入25mL冰水中，在攪拌下滴加20%氫氧化鈉使之剛好呈堿性。抽濾，水洗抽干后用乙醇-水重結(jié)晶，自然晾干。蒸餾時(shí)87°C流出第一滴乙醇且在蒸餾時(shí)，分流管中有少量白色針狀結(jié)晶。倒入冰水后，溶液變白色渾濁。加氫氧化鈉后，有大量白色固體產(chǎn)生。F?實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)品為白色固體，重0.85克實(shí)際產(chǎn)量理論產(chǎn)量產(chǎn)率0.85g2.33g0.85/2.33=36.48%G.實(shí)驗(yàn)分析和討論導(dǎo)致產(chǎn)物產(chǎn)率低的因素：a?用對(duì)修乙酰苯胺制備目標(biāo)產(chǎn)物乙酰苯胺時(shí)要用小火加熱以防止制成的對(duì)對(duì)溴苯胺再次被氧化而造成目標(biāo)產(chǎn)物損失，降低產(chǎn)率。b?實(shí)驗(yàn)蒸餾過程中溫度太高容會(huì)使沸點(diǎn)66.4C的對(duì)溴苯胺部分蒸出，分餾管中有少量白色固體結(jié)晶，造成產(chǎn)物損失，降低產(chǎn)率。C.用對(duì)修乙酰苯胺制備目標(biāo)產(chǎn)物乙酰苯胺時(shí)，重結(jié)晶要用盡量少的乙醇-水，以免產(chǎn)物太多損失，產(chǎn)率降低。d.對(duì)溴苯胺容易氧化，不能烘干，應(yīng)自然晾干，以防止制成的產(chǎn)物被氧化變質(zhì)，降低產(chǎn)率。參考文獻(xiàn)李正啟，謝恩，馬良.綠色化學(xué)與人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展J].化學(xué)工業(yè).2011,29,3-5唐敏.綠色條件下三溴吡啶催化有機(jī)反應(yīng)的研究[D].江西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院.2009:1王小軍,宋衛(wèi)鋒.綠色化學(xué)在有機(jī)化學(xué)化工中的應(yīng)用進(jìn)展[J].甘肅化工.2006,1,1-3Veerababurao,K.;Sarala,Naik.;BhismaK.P.ANewReCyClableDitribromideReagentforEfficientBrominationunderSolventFreeCondition[J].J.Org.Chem.2005,70,4267-4271Upasana,B.;Gopal,B.;Mihir,K.C.RegioselectiveBrominationofOrganicSubstratesbyTetrabutylammoniumBromidePromotedbyV2O5H2O2:AnEnvironmentallyFavorableSyntheticProtocol[J].Org.Lett.2000,2,247-249Majid,M.;Heravi,N.;Abdolhosseini,H.A.O.Regioselectiveandhigh-yieldingbrominationofaromaticcompoundsusinghexamethylenetetramine-bromine[J].TetrahedronLetters2005,46,8959-8963魯莉華，李英春.催化加氫法制備對(duì)溴苯胺[J].青島科技大學(xué)學(xué)報(bào).2005,26,205-207HabibFirouzabadi,NasserIranpoor,KamalAm