任务单二.doc

合成任务单（二）学习情境情境8 染料分散深蓝S-3BG的合成任务名称制订染料分散深蓝S-3BG 合成反应方案合成小组第五小组工作时间学时引入在合成工作过程中，产品合成路线设计好后，需要查阅资料，收集该产品的合成反应过程信息，以便设计相应的合成方案。任务描述1. 搞清反应原理，写出完整的反应方程式，即方程式中体现出该反应的原料、催化剂和全部的产物，并注明简要的反应条件；2. 明确反应实施条件，写出反应原料及其配料比（包括催化剂、溶剂介质）、各反应物质的物性数据和相应的作用、反应温度条件及相应的压力条件、反应介质条件（pH等）、反应的传质条件（搅拌速度等）、反应其他条件；如果随反应进程不同，各反应条件参数发生变化，则注明变动范围；明确反应控制要点。3. 初步拟定实验流程，画出反应框图和反应主要装置图；引导文1、明确反应物（包括催化剂）和生成物的主要种类（可用反应方程式表示）。1重氮组分的合成 2染料的合成 2、了解单元反应的机理和历程由于芳伯胺的氨基氮原子上存在一对孤对电子，使得该氮原子易受到亲电试剂的进攻而发生亲电取代反应。芳伯胺的重氮化就是发生在氨基氮原子上的亲电取代反应，一般认为是游离态芳伯胺与亲电试剂NO+（亚硝酰正离子）、NOCl（亚硝酰氯）、N2O3（亚硝酸酐）等相互作用而完成的，其具体反应历程为N-亚硝化-脱水反应历程。可简要表示如下。3、明确反应的影响因素（诸如物料反应性质、反应温度、压力、催化剂、物料配比、加料方式、搅拌速度、介质溶剂等动力学和热力学因素）以及产生的相关副反应。2,4-二硝基-6-溴苯胺的重氮化反应主要受底物2，4-二硝基-6-溴苯胺的反应性质、无机酸用量、亚硝酸钠用量、反应温度和重氮化方法的影响。（1）2,4-二硝基-6-溴苯胺的反应性质2,4-二硝基-6-溴苯胺为黄色针晶，熔点153154，易溶于热水和热丙酮，溶于热醋酸。有毒！在2,4-二硝基-6-溴苯胺的分子结构中，由于硝基的强吸电子性，使得与苯环相连的氨基N原子上电子云密度显著下降，碱性很弱，不溶于稀酸，重氮化反应难以进行。为此，常在浓硫酸介质中进行重氮化。该重氮化是借助于最强的重氮化活泼质点NO+，使得重氮化反应得以进行。（2）无机酸的选择及其用量这里无机酸选择浓硫酸。浓硫酸的主要作用是：与NaNO2作用形成亚硝酸，并与HNO2作用生成最强的重氮化活性质点亚硝酰正离子。浓硫酸具有脱水作用，有利于重氮盐中间体的转化。溶解芳伯胺，并形成芳伯胺的硫酸氢盐。 ArNH2 H2SO4 ArNH3HSO4但在芳伯胺的浓硫酸溶液中，必须控制好浓硫酸的用量，使反应物和产物完全溶解而不至于物料太黏稠。芳伯胺的硫酸氢盐能水解为自由胺，如果硫酸的浓度较低，则芳伯胺的硫酸氢盐将部分水解，使得部分芳伯胺以游离态的形式存在。浓硫酸的浓度一般在9598为宜。作为介质的浓硫酸，其最少用量应能溶解芳伯胺。由于重氮盐反应中有水生成，如果浓硫酸量太少，会使反应过程中浓硫酸的浓度下降太快，可能导致芳伯胺的析出，对重氮化反应不利。浓硫酸量过多，一方面会会降低芳伯胺的浓度，导致重氮化反应速率降低；另一方面由于有较多的芳伯胺生成芳伯胺的硫酸氢盐，而芳伯胺硫酸氢盐的氨基氮原子上的一对孤对电子被酸（或质子）占据，不利于亲电质点对氮原子的进攻，因也会对重氮化反应造成不利影响。（3）亚硝酸钠的用量亚硝酸钠主要与浓硫酸作用生成亚硝酰硫酸。一般要单独配制亚硝酰硫酸溶液。配制时为避免亚硝酸分解，通常要先将浓硫酸冷却至20左右，缓慢加入计算量的亚硝酸钠, 然后升温至70,搅拌至澄清透明，再冷却备用。亚硝酰硫酸溶液的浓度通常在515%之间。亚硝酸钠的用量一般为芳伯胺摩尔数的1.05倍(折纯后)。（4）反应温度重氮化反应是典型的放热反应，温度过高将加速重氮盐、亚硝酸的分解。重氮化反应的温度主要决定于芳伯胺的碱性及重氮盐的稳定性。般地说，碱性较强的芳伯胺，重氮化反应温度低；碱性弱且其重氮盐较稳定的芳伯胺，可适当提高温度以加速反应。在少数情况下，重氮化可在较高温度下进行。本项目的芳伯胺碱性很弱，其重氮盐的稳定性较强，故可以适当提高反应温度。资料表明，适宜的温度在7075左右。（5）重氮化反应副反应重氮盐性质不稳定，受光与热的作用则分解，温度高分解速度快，要控制反应温度，防止重氮盐分解。重氮盐在溶液中的稳定性受pH值的影响，pH值低重氮盐稳定，pH值升高重氮盐转变成重氮酸，最后变成无偶合能力的反式重氮酸盐。重氮化反应后期可能有部分重氮氨基化合物形成4、收集各物料物性参数数据，确定反应实施的条件范围（反应温度、压力、催化剂种类、反应介质等），注意反应安全性实施要求。12，4-二硝基-6-溴苯胺的重氮化反应（1）物料配比n（2，4-二硝基-6-溴苯胺）n（亚硝酸钠）11.05亚硝酰硫酸配制：15mL95-98硫酸中加入1.6g亚硝酸钠2，4-二硝基-6-溴苯胺：98硫酸=5.3：25(质量比)（2） 反应温度加料温度：50-55反应温度：70-75（3） 压力：常压； （4）搅拌：良好。2重氮盐与N，N-二乙酰氧乙基-邻-甲氧基-间-乙酰氨基苯胺偶合反应（1）物料配比 n（2，4-二硝基-6-溴苯胺重氮盐）n（N，N-二乙酰氧乙基-邻-甲氧基-间-乙酰氨基苯胺）11.01（2）反应温度反应温度：0-3（3）压力：常压；（4）搅拌：良好。5、拟定合成反应控制要点（加料方式及次序、加料速度、升温速度、搅拌速度、介质pH控制、回流体系控制、反应保护、反应进程及终点控制等）N，N-二乙酰氧乙基-邻-甲氧基-间-乙酰氨基苯胺难溶于水，要充分研磨后，先加入适量冰醋酸溶解，再加入水。加入少量乳化剂能促进其在悬浮液中充分分散。由于重氮盐的酸性水溶液是浓硫酸的溶液，偶合时要将重氮盐的酸性水溶液加入到偶合组分的溶液中。因重氮盐未分离，其浓硫酸介质加入到偶合组分溶液时，溶于水而大量放热，此强酸性环境及温度升高会引起乙酰氨基的水解，故起始反应的温度要在0左右，加料速度要慢。重氮组分加完后，用碱调pH值23后升温偶合偶合反应结束时控制偶合组分应微过量，可用对硝基苯胺重氮液作渗圈试验检验。6. 初步拟定合成反应实验流程：画出实验主要装置图和反应框图。1加酸酸化2升温至室温左右含沉淀的混合溶液过滤产物（滤渣）滤液（废液）洗涤至中性、干燥 粗产品 偶合反应7、列出所参考的工具书或文献资料（不少于3篇）1.田铁牛.有机合成单元过程.北京：化学工业出版社，2005.2.初玉霞.化学实验技术基础.北京：化学工业出版社，2002.3.洪庆红.有机化学实验操作技术.北京：化学工业出版社，2009.请结合自己的认识，说出对本合成情境学习任务的其他说明，列写