精细化工实验.doc

实验一 磺胺的合成一、 目的要求了解乙酰化、氯磺酸磺化、胺解、水解反应；掌握磺胺合成方法。二、反应式第一步：由胺制备乙酰苯胺NH2 NHCOCH3+CH3COOH + H2O第二步：由乙酰苯胺制备乙酰氨基苯磺酰氯 NHCOCH3 NHCOCH3 +2HOSO2Cl +H2SO4+HClSO2Cl第三步：制备乙酰氨基苯磺酰胺 NHCOCH3 NHCOCH3+2NH4OH+NH4Cl+2H2OSO2Cl SO2NH2第四步：水解制备对氨基苯磺酰胺（磺胺） NHCOCH3 NH2+H2OH+ +CH3COOH SO2NH2 SO2NH2三、主要试剂苯胺 冰醋酸 氯磺酸 锌粉 浓氨水 浓HCl 活性炭 碳酸钠四、实验步骤1、 在50ml圆底瓶中放入10ml新蒸馏的苯胺1 （10.2g，0.11mol），15ml冰醋酸（15.7g，0.26mol）及少量锌粉（约0.1g），装上一支短的刺形分馏柱，其上端装上一温度计，依次装上单管蒸馏头，直形冷凝器，接受管，鸡心瓶。鸡心瓶外用冷水浴冷却。用电热套小火加热回流，微沸15min，保持温度计读数在105左右1.5 小时，反应生成的水及大部分醋酸已被蒸出2。当温度下降时则表示反应已基本完成。在搅拌下趁热将反应物倒入100ml冷水中3，冷却后，抽滤，用冷水洗涤，粗产品用水重结晶，产量9-10g(m.p.113-114)2、 在干燥的锥形瓶中加入10g乙酰苯胺，在石棉网上小火加热熔化，瓶壁上苦有少量水汽凝结，用干净的滤纸吸去，冷却，使熔化物凝结成块，锥形瓶置于冰水浴中冷却后，迅速倒入20ml氯磺酸4（36g，约0.3mol），立即塞上带有氯化氢导气管塞子（装置如图）。移去冰水浴，使反应缓慢进行5，待固体全部溶解后，再在温水浴（60-70）加热10分钟。反应瓶在冰水浴中充分冷却后于通风橱中，在强烈搅拌下，将反应液慢慢倒入盛有150g碎冰的烧杯中6。用少量冷水洗涤反应瓶，洗涤液倒入烧杯中。搅拌数分钟，并尽量将大块固体粉碎7，使成颗粒均匀的白色固体，抽滤，用少量冷水洗涤2-3次，压干，供下步使用。3、 将上述粗产物放入烧杯中，在不断搅拌下慢慢加入35ml浓氨水（28%,比重0.9），立即发生放热反应，生成糊状物，加完氨水后，继续搅拌15min，再加入25ml水，在石棉网上继续搅拌加热10分钟，以除去多余的氨。4、 将上述反应物转入圆底烧瓶中，加入7ml浓HCL，用电热套小火回流半小时，冷却后应得几乎澄清的溶液，苦有固体析出，应继续加热，使反应完全。如溶液呈黄色，并有少量固体存在时，需加入少量活性炭煮沸20min，过滤。将滤液转入大烧杯中，在搅拌下小心加入粉状碳酸钠至恰呈碱性（约8g）。在冷水浴中冷却、抽滤、收集固体，用少量冰水洗涤，压干，粗产物用水重结晶。产量4-5g（产率31-39%）m.p.161-162。附注：1久置的苯胺色深有杂质，会影响乙酰苯胺的质量。故最好用新蒸的无色或浅黄色的苯胺。2收集醋酸及水的总体积约为8毫升左右。3反应物冷却后，固体产物立即析出，沾在瓶壁不易处理。故需趁热在搅动下倒入冷水中，以除去过量的醋酸及未作用的苯胺（它可成为苯胺醋酸盐而溶于水）。4氯胺酸对皮肤和衣服有强烈的腐蚀性。暴露在空气中会冒出大量氯化氢气体，遇水会发生猛烈的放热反应，甚至爆炸，故取用时须加小心，反应器需十分干燥。5氯磺酸与乙酰苯胺的反应相当激烈，将乙酰苯胺凝结成块状，可使反应缓和进行，当反应过于剧烈时，应适当冷却。6加入速度必须缓慢，并须充分搅拌，以免局部过热而使对乙酰氨基苯磺酰氯水解。7尽量洗去固体所夹杂和吸附的盐酸。否则产物在酸性介质中放置过久，会很快水解，因此在洗涤后，应尽量压干，且在1-2小时内将它转变为磺胺类化合物。五、思考题1、 常用的乙酰化试剂有哪些？2、 为什么温度控制在100-110，过高有什么不好？3、 根据理论计算第一步反应完成时应产生几毫升水？为什么实际收集的远比理论量多？4、 应用苯胺为原料进行苯环上一些取代反应时，为什么常先进行乙酰化？5、 磺化反应时，HCl导气管所连接的漏斗在水面的位置过高或全部浸入水中会有什么结果？实验二 拉开粉的合成及性能测试一、目的要求1、 掌握合成此类表面活性剂的操作关键；2、 无水操作；3、 熟练中间物分离、中和操作，形成拉开粉。二、反应式（1） 缩合 H2SO4 C4H92C4H9OH+ + 2H2O C4H9（2） 磺化 C4H9 4555 C4H9 + H2SO4 +H2O C4H9 C4H9 SO3H（3） 中和 C4H9 50 以下 C4H9 +NaOH + H2O C4H9 SO3H C4H9 SO3Na三、主要试剂正丁醇 仲辛醇 精萘 98%硫酸 NaOH四、 实验步骤在100ml三颈瓶上，分别装置搅拌器、温度计和Y形管，在Y形管上分别装置回流冷凝管和滴液漏斗。在反应瓶中放入正丁醇8g（9.88毫升，0.12摩尔），仲辛醇1.5g（1.825毫升，0.001摩尔），精萘7g（0.055摩尔），加完后，在电热套中加热40-50度，滴加98%硫酸30.75g（16.75毫升，0.215摩尔），控制滴加速度，使温度保持在50-55度，滴加完毕后，在55-58度下继续搅拌5小时，静置3小时，分去下层废酸，将反应物倒入烧杯中，冷却至40-50度，先用30%NaOH溶液中和至PH为6，再用10%NaOH溶液仔细调节PH为7-8，将产品用红外线干燥灯烘干，产品用红外光谱进行鉴定。附注：1、 滴加硫酸时，反应是放热的，开始不能滴加太快，若温度超过55度，可用冷水进行冷却，约在1小时内将硫酸滴加完毕。2、 根据分离出来的废酸体积数，估计用碱的体积数，中和点十分敏感，在接近要求的PH值范围时，中和必须谨慎仔细，防止超过要求的范围。五、应用实验烷基萘磺酸钠（Nekal BX）系阳离子型表面活性剂，主要作为染色助剂及渗透剂，测定拉开粉的渗透力，一般采用沉降速度法：1、 将拉开粉干燥粉末配成250毫升0.5-1%的溶液于烧杯中；2、 将未经煮练过的厚帆布（其厚度约为1-2毫米），剪成1515（mm）的小方块，分别浸入水及加入浸透剂的溶液中；3、 记录帆布在20度时沉降到液面下所需要的时间；4、 如帆布沉降太快，可将溶液适当冲淡后试验。注意：放由帆布时不可接触容器壁，以免影响沉降结果。六、思考题5、 本实验属于什么类型的反应？硫酸在反应中起什么作用？6、 什么情况下用滴液漏头，这里可否用分液漏斗代替？7、 产品烘干是否可在电热套或烘箱内进行，正确的烘干方式是什么？实验三 甲基橙的合成一、 实验目的1、 初步掌握芳胺制备重氮盐方法及反应终点检测方法；2、 初步掌握偶合反应的操作及反应终点判别方法；3、 掌握合成甲基橙的操作。二、 实验原理芳香胺在酸存在下与亚硝酸纳进行重氮化反应得重氮盐，继而与N、N-二甲基苯胺偶合生成甲基橙。三、 主要试剂对氨基苯磺酸 亚硝酸钠 N、N-二甲基苯胺 氢氧化钠 冰醋酸四、 实验步骤制备方法一：1、 重氮盐的制备100毫升烧杯中，放置2.1克磨细的对氨基苯磺酸（0.012摩）和20毫升水，在冰盐浴中冷却至0度左右；然后加入0.8克磨细的亚硝酸钠，不断搅拌，直到对氨基苯磺酸全溶为止，此溶液仍置于冰盐浴中，使液温保持0-5度之间，备用。（此溶液为重氮盐溶液）2、 偶合另一试管中放置1.2克二甲苯胺（0.01摩，约1.3毫升），使其溶于15毫升95%乙醇中，冷却至0度左右，然后在不断搅拌下，用滴管加到上面的重氮盐溶液中，滴毕，继续搅拌5分钟后，在搅拌下加入2-3毫升1N氢氧化钠溶液，再搅拌2-3分钟。将反应产物加热至全部溶解。先静置片刻，待生成相当多的小叶状晶体后，再置于冰水浴中充分冷却、抽滤，产品以15-20毫升水重结晶，滤饼以5毫升乙醇洗涤，充分抽干。产品凉干后称重，计算产率。制备方法二：1、 重氮盐的制备100毫升烧杯中，加入10毫升5%NaOH溶液（0.013摩）及2.1克对氨基苯磺酸（0.01摩），温热使溶。另溶0.8克亚硝酸钠（约0.011摩）于6毫升水中，加入上面的烧杯中，搅拌下用冰盐浴冷却0-5度。在不断搅拌下，将3毫升浓盐酸与10毫升水配成的溶液缓慢滴加入上述混合溶液中，并控制溶液在5度以下。滴加完毕，以淀粉-碘化钾试纸检查显兰色，仍置于冰盐浴中且继续搅拌15分钟。2、 偶合在试管中混合1.2克N、N-二甲基苯胺（0.01摩）和1毫升冰醋酸，在不断搅拌下，将此溶液慢慢滴加入上述冷却的重氮盐溶液中。滴加完毕，继续搅拌10分钟，然后慢慢加25毫升5%氢氧化钠溶液，直至反应物变为橙色，甲基橙呈细粒状沉淀析出。将反应物加热至全溶后，室温下静置，使液温冷却至室温后，再置于冰水中充分冷却，抽滤，滤饼依次用水、乙醇各5毫升洗涤凉干。五、思考题1、 什么叫偶合反应？试结合本实验讨论一下偶合反应条件。2、 为什么制备重氮盐时，反应温度要控制在5以下？洗洁精的配置配方：直链烷基苯磺酸 10.5份AES 8份烷基醇酰胺6501 2份防腐剂凯松 0