以苯胺为起始原料合成对溴苯胺

华南师范大学实验报告以苯胺为起始原料合成对溴苯胺摘要以苯胺为起始原料设计合成了对溴苯胺,其中要合成二个中间体,分别为乙酰苯胺、对溴乙酰苯胺，各中间体的颜色、形状等物理性质均符合文献数据，理论产量较高。通过本实验的合成步骤，能较为有效和便捷地合成对溴苯胺，提供了一个较好的合成方法。1.前言1.1对溴苯胺的物化性质结构式：H2NBr熔点：66.4℃沸点：沸点时分解相对分子量：172.03密度：1.4970（液体，99.6℃）溶解情况：不溶于水，易溶于乙醇和乙醚性状：从60%乙醇中析出者为正交晶系双锥体针状结晶。毒性LD50(mg/kg)：有毒，其毒性较氯苯胺类更严重，可经表皮吸收。1.2对溴苯胺的应用对溴苯胺是很重要的化工中间体，广泛应用于医药、染料、颜料等精细化工产品的合成，它在精细化工生产中处于不可替代的地位。(1)在医药中:对溴苯胺作为医药中间体的作用是无可匹敌的，所合成的药物可用于治疗气喘、肾炎、增生病、神经紊乱、帕金森等疾病。(2)在染料中:用对溴苯胺作为原料能够制备传统的硫化和偶氮染料，同时还可以制备香豆素类荧光染料，这类染料是高档荧光染料，具有发射强度高，色光鲜艳，荧光强烈等优点。(3)在农药中:主要制备草酞替苯胺类药物，有利于小麦属植物授粉。(4)其它:对溴苯胺还用于制备抗污剂，抗氧剂，稳定剂，石油添加剂等。在材料方面，对溴苯胺能制备氰基联苯型液晶材料，性能好，对光、热的稳定性最好，还具有良好的防湿性能。1.3对溴苯胺的合成方法简介(1)对溴苯胺的传统的工业制法如下：NH2NO2NaNO2H2SO4N=NOSO3HNO2Cu2Br2HBrBrNO2FeHBrBrNH2可以看出，该方法虽成本较低，但是污染环境严重，不符合绿色化学的宗旨，不利于可持续发展，因此，现代化学家都致力于开发无毒无污染的一步制备方法，主要方法有：固体溴化试剂，比如PyHBr3、DBUHBr3、Me4NBr3、用金属羰基合成催化剂氧化原子溴等等。但由于成本过高，暂未在工业上应用。本实验选取硝基苯还原为苯胺，苯胺加乙酰基保护氨基再加入溴进行亲电取代，最后在酸性下水解得到目标产物的方法虽然毒性大，对环境污染大，但是成本低，进行这种方法的探究有利于我们理解传统工业制备对溴苯胺的方法。(2)本实验以苯胺为起始原料合成对溴苯胺的方法如下：2.实验部分2.1中间体乙酰苯胺的制备A.制备原理为保护氨基在溴化时不被再次氧化，采取氨基酰基化的办法，同时有助于选择性地生成对位取代物。本文采用冰乙酸试剂酰化，冰乙酸与苯胺的反应速率较慢且可逆，可采用冰乙酸过量和利用分馏柱移去反应生成的水的方式提高产率。加入锌粉的目的是防止苯胺被氧化。B.实验参数分子量状态沸点℃密度g/mL乙酰苯胺135白色有光泽的片状晶体1141.2190冰乙酸60无色有刺激性气味的液体117.91.0492C.试剂和仪器仪器:50ml圆底烧瓶；刺形冷凝管；空气冷凝管；接液管；量筒；200度温度计；100ml烧杯；吸滤瓶；布氏漏斗；小水泵；保温漏斗；电热套。试剂:苯氨；冰醋酸；锌粉；活性炭。D.实验装置反应装置热过滤装置抽滤装置E.实验步骤1.取10mL蒸馏过的苯胺、15mL冰乙酸及少许锌粒于反应装置中小火加热回流,保持105℃一小时，当温度下降时表明反应完全。2.在搅拌下趁热将反应物倒入盛有100mL冷水的烧杯中，冷却后抽滤，洗涤，去色，结晶，抽滤，晾干后称量并计算产率。F.实验现象G.实验结果和讨论2.2中间体对溴乙酰苯胺的制备A.制备原理卤素对苯环上的取代属于亲电取代反应，常用的催化剂有铁、铝、磷及其卤化物等。苯环上有乙酰氨基，乙酰氨基是邻对位取代基团，由于空间位阻大，主要产物是对溴乙酰苯胺。B.实验参数分子量状态沸点℃密度g/mL对溴乙酰苯胺214浅黄色或粉末状晶体167-1681.717溴单质159,8深红棕色有刺激性气味的发烟挥发性气体58.763.119C.试剂和仪器仪器:电动搅拌器；水浴锅；250ml三口烧瓶；恒压滴液漏；200度温度计2根；量杯；烧杯；抽滤瓶；布氏漏斗；刮刀。试剂:乙酰苯胺；溴；乙醇；冰醋酸；亚硫酸氢钠。D.实验装置搅拌滴加回流反应器减压抽滤E.实验步骤1.搅拌滴加回流装置，将10.50g乙酰苯胺溶于45.0mL乙醇中加入三口烧瓶中。2.再将3.93g溴溶解于9mL冰乙酸中置于滴液漏斗中，边搅拌边缓慢滴加。3.滴加完毕后在45℃浴温下继续搅拌1h，后升温至60℃再搅拌一段时间，直到反应混合物液面不再有红棕色蒸气溢出为止。4.反应完全后在搅拌下将反应物缓慢加至300mL水中析出固体，抽滤，洗涤，干燥，用乙醇重结晶后晾干，称量并计算产率。F.实验现象G.实验结果和讨论2.3目标产物的制备A.制备原理乙酰氨基酸性条件下不稳定，可在酸性条件下去保护，生成对溴苯胺。B.实验参数分子量状态沸点℃密度g/mL对溴苯胺172正交晶系双锥体针状结晶66.41.497C.试剂和仪器仪器:100ml三口烧瓶；恒压滴液漏；75度弯头；抽滤瓶；布氏漏斗；尾接管；锥型瓶；试纸。试剂:对溴乙酰苯胺；乙醇；浓盐酸；20%氢氧化钠。D.实验装置回流反应装置蒸馏装置抽滤装置E.实验步骤1.装回流反应装置，向三口烧瓶中加入3.61g对溴乙酰苯胺、7.5mL95%的乙醇，加热至沸，缓慢滴加4.3mL的浓盐酸。2.加毕回流30分钟，加入18mL水使反应物稀释。3.将回流装置改成蒸馏装置进行蒸馏，将残余物对溴苯胺盐倒入25mL冰水中，在搅拌下滴加20%氢氧化钠使之刚好呈碱性。抽滤，水洗抽干后用乙醇-水重结晶，自然晾干。F.实验现象G.实验结果和讨论3.参考文献[1]李正启,谢恩,马良.绿色化学与人类社会的可持续发展[J].化学工业.2011,29,3-5[2]唐敏.绿色条件下三溴吡啶催化有机反应的研究[D].江西师范大学化学化工学院.2009:1[3]王小军,宋卫锋.绿色化学在有机化学化工中的应用进展[J].甘肃化工.2006,1,1-3[4]Veerababurao,K.;Sarala,Naik.;BhismaK.P.ANewRecyclableDitribromideReagentforEfficientBrominationunderSolventFreeCondition[J].J.Org.Chem.2005,70,4267–4271[5]Upasana,B.;Gopal,B.;Mihir,K.C.RegioselectiveBrominationofOrganicSubstratesbyTetrabutylammoniumBromidePromotedbyV2O5−H2O2:AnEnvironmentallyFavorableSyntheticProtocol[J].Org.Lett.2000,2,247–249[6]Majid,M.;Heravi,N.;Abdolhosseini,H.A.O.Regioselectiveandhigh-yieldingbrominationofaromaticcompoundsusinghexamethylenetetramine–bromine[J].TetrahedronLetters2005,46,8959–8963[7]鲁莉华,李英春.催化加氢法制备对溴苯胺[J].青岛科技大学学报.2005,26,205–207[8]HabibFirouzabadi,NasserIranpoor,KamalAmani.Heteropolyacidcesiumsalt/cetyltrimethylammoniumbromideacatalyticheterogeneoussystemwhichhighlycontrolsregioselectivebrominationofaromaticcompoundswithbromine[J].JournalofMolecularCatalysisA:Chemical2003,195,289–294[9]陈中俊,周克瑜.四丁基三溴化铵在有机合成中的应用[J].大学化学.1995,10,10–12,15