乙酰苯胺的合成

乙酰苯胺的合成一、教学要求：1、学习乙酰苯胺的原理、方法和作用。2、学习分馏操作的原理和技术。3、熟悉重结晶的操作技术。4、掌握产物的分离提纯原理和方法5、练习产品熔点的测定方法6、熟悉减压抽滤、洗涤等基本操作二、预习内容：1、分馏操作的原理和技术2、电热套的正确使用3、重结晶4、熔点的测定5、减压抽滤三、基本操作：四、实验原理：胺的酰化在有机合成中有着重要的作用。作为一种保护措施，一级和二级芳胺在合成中通常被转化为它们的乙酰基衍生物以降低胺对氧化降解的敏感性，使其不被反应试剂破坏；同时氨基酰化后降低了氨基在亲电取代反应（特别是卤化）中的活化能力，使其由很强的第Ⅰ类定位基变为中等强度的第Ⅰ类定位基，使反应由多元取代变为有用的一元取代，由于乙酰基的空间位阻,往往选择性的生成对位取代物。用冰醋酸为酰化剂制备乙酰苯胺。芳胺可用酰氯、酸酐或与冰醋酸加热来进行酰化，使用冰醋酸试剂易得，价格便宜，但需要较长的反应时间，适合于规模较大的制备。酸酐一般来说是比酰氯更好的酰化试剂。用游离胺与纯乙酸酐进行酰化时，常伴有二乙酰胺[ArN(COCH3)2]副产物的生成。但如果在醋酸-醋酸钠的缓冲溶液中进行酰化，由于酸酐的水解速度比酰化速度慢得多，可以得到高纯度的产物。但这一方法不适合于硝基苯和其它碱性很弱的芳胺的酰化。表乙酰苯胺物理参数化合物分子量性状比重（d）熔点(oC)沸点(oC)折光率(n)溶解度（在水中）(oC)2580100乙酰苯胺93．13无色液体1．022－61841．58600．5633．55．2五、实验步骤：在50ml圆底烧瓶中加入5ml新蒸馏的C6H5NH2（0.05mol）、7.5mlCH3COOH（0.1mol）及少许锌粉（约0.1g）(思考题1，2)。依次安装分馏柱、蒸馏头、温度计、接液管，接液管伸入10ml小量筒内，收集蒸出的水和乙酸。用电热套将溶液缓慢加热，使反应物保持微沸约15min。然后逐渐升高温度，保持温度计读数在105℃左右（思考题3），约经过45min，反应生成的水及部分醋酸可蒸出（约4ml）。当温度计的读数下降时，反应即达终点，停止加热。在不断搅拌下，将反应物趁热慢慢倒入盛有100ml冷水的烧杯中（思考题4），继续搅拌，充分冷却，使粗乙酰苯胺成细粒状完全析出。抽滤，用5～10ml冷水洗涤粗产品。将粗产品转移到盛有150ml热水的烧杯中，加热至沸，如果仍有未溶解的油珠（思考题5），需补加热水，直到油珠溶解完全，再多加20%的热水。稍冷，加入0.2g活性炭(思考题6)，煮沸几分钟，趁热用热水漏斗过滤，冷却滤液，待析出晶体后，抽滤，将产品转移至一个预先称重的表面皿中，晾干或置于烘箱中在100℃以上烘干。（思考题7）称重，熔点114℃。五、存在的问题与注意事项：1、因属小量制备，最好用微量分馏管代替刺形分馏柱。分馏管支管用一段橡皮管与一玻璃弯管相连玻管下端伸入试管中，试管外部用冷水浴冷却。2、活性炭脱色：其用量要根据反应液染色而定，不必准确称量，通常加半牛角勺即可。特别注意不要在溶液沸腾时加入，以防暴沸。3、热过滤时，玻璃漏斗必须预先在热水中充分预热，尽量减少产物在滤纸上结晶析出。4、扇形滤纸的折叠：扇形滤纸的作用是增大母液与滤纸的接触面积，加快过滤速度，在折叠扇形滤纸时，注意不要将滤纸的顶部折破。5、分馏时，应检查分馏柱保温状况，反应温度保持在105oC左右。6、调节温度控制馏出速度。7、当温度计读数上下波动（或反应器中出现白雾）时，反应达到终点。8、应以细流形式趁热倒出反应液，同时剧烈搅拌使粗乙酰苯胺分散析出。9、结晶时，要估计所得的粗酸的乙酰苯胺量，根据其溶解度数据加水。10、滤液要慢慢冷却，这样得到的结晶，晶形好，纯度高。如果没有晶体析出，可用玻棒摩擦产生静电，加强分子间引力，同时使分子相互碰撞吸力增大，使晶体加速析出，此外，蒸发溶剂、深度冷冻或加晶种都可使晶体加速析出。11、苯胺有毒，醋酐有刺激性，不要接触皮肤，及时盖紧试剂瓶。12、干燥时乙酰苯须在100oC以下。13、熔点测定应先粗测，再精测。14、停止抽滤前，应先将吸滤瓶上的橡皮管拨去，以防水泵的水发生倒吸。15、洗涤时，应先拨开吸滤瓶上的橡皮管，加少量溶剂在滤饼上，溶剂用量以使晶体刚好湿润为宜，再接上橡皮管将溶剂抽干。六、深入讨论：乙酰苯胺为无色晶体，具有退热镇痛作用，是较早使用的解热镇痛药，有“退热冰”之称。乙酰苯胺可由苯胺与乙酰化试剂如：乙酰氯、乙酐或乙酸等直接作用来制备。反应活性是乙酰氯＞乙酐＞乙酸，乙酰氯和乙酐的价格较贵。七、思考题和测试题思考题1：为什么使用新蒸馏的苯胺？思考题2：实验中加入锌粉的目的是什么？思考题3：为什么保持温度在105℃左右？思考题4：为什么将反应物趁热慢慢倒入冷水中？思考题5：如果仍有未溶解的油珠，该油珠是什么？思考题6：是否可以直接向热的溶液中加入活性炭？思考题7：抽滤过程怎么洗涤晶体？思考题1答：苯胺久置，颜色变深，会影响乙酰苯胺的质量，故最好用新蒸馏的苯胺。思考题2答：锌粉的作用时防止苯胺在反应过程中被氧化，但不宜过多，否则在后处理过程中会出现不溶于水的氢氧化锌。思考题3答：主要由原料CH3COOH（b.p.118℃）生成物水（b.p.100℃）的沸点所决定。控制在105℃这样可以保证原料CH3COOH充分反应而不被蒸出，生成的水立即移走促使反应向生成物方向移动，有利于提高产率。思考题4答：反应物冷却后，固体产物析出沾于瓶壁不易处理，故需趁热在搅动下倒入冷水中，以除去过量的乙酸及未作用的苯胺（它可成为苯胺乙酸盐而溶于水）。思考题5答：此油珠是熔融状态的含水的乙酰苯胺（83℃时含水13%）。如果溶液温度在83℃以下，溶液中未溶解的乙酰苯胺以固态存在。思考题6答：不能，如果直接向热的溶液中加入活性炭，将发生暴沸，所以必须稍微冷却后，再加活性炭。思考题7答：洗涤晶体时，先将连接安全瓶（抽滤瓶）的橡胶管拔下，然后用少量冷水润湿晶体，再抽干，如此重复2-3次。测试题1、应为什么要控制分馏柱顶端温度在105℃？测试题2、用苯胺作原料进行苯环上的一些取代时，为什么常常要先进行酰化呢？测试题3、制备硝基苯胺，硝化前必须将苯胺转化成乙酰苯胺来保护氨基，请判断正误。测试题4、乙酰苯胺重结晶最合适的溶剂为乙醇，请判断正误。测试题5、粗产物中的杂质仅为未反应完的酸酐，请判断正误。测试题6、如果苯胺9.3g与过量乙酸酐作用，乙酰苯胺的理论量是（）。A13.5gB14.5gC6.75gD6g测试题7、酰化最弱的试剂是（）。A乙酰氯B乙酸C乙酸酐测试题8、为什么使用新蒸馏的苯胺？测试题9、实验中加入锌粉的目的是什么？测试题10、是否可以直接向热的溶液中加入活性炭？测试题1答：主要由原料CH3COOH（b.p.118℃）生成物水（b.p.100℃）的沸点所决定。控制在105℃这样可以保证原料CH3COOH充分反应而不被蒸出，生成的水立即移走促使反应向生成物方向移动，有利于提高产率。测试题2答：防止苯胺的氧化，减少副产物生成。测试题3答：正确。测试题4答：错误。测试题5答：错误。测试题6答：乙酰苯胺的理论量是（A）。测试题7答：酰化最弱的试剂是（B）。测试题8答：苯胺久置，颜色变深，会影响乙酰苯胺的质量，故最好用新蒸馏的苯胺。测试题9答：锌粉的作用时防止苯胺在反应过程中被氧化，但不宜过多，否则在后处理过程中会出现不溶于水的氢氧化锌。测试题10答：不能，直接向热的溶液中加入活性炭，将发生暴沸，所以必须稍微冷却后，再加活性炭。