重结晶、乙酰苯胺制备.doc

实验二 重结晶提纯法一、实验目的重结晶是纯化和精制固体有机化合物的重要手段，通过本实验熟悉重结晶提纯法及其各项单元操作。二、实验原理固体有机物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系，一般是温度升高，溶解度增大。利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同，可以使被提纯物质从过饱和溶液中析出，而让杂质全部或大部分仍留在溶液中，或者相反，从而达到分离、提纯之目的。三、操作要点及说明 重结晶提纯法的一般过程为：1、选择适宜的溶剂某一有机化合物进行重结晶的溶剂应该具有如下性质：（1）与被提纯的有机化合物不起化学反应。（2）对被提纯的有机物应具有热溶，冷不溶性质。（3）杂质化合物的溶解性对温度变化不敏感。（4）对要提纯的有机物能在溶剂中形成较整齐的晶体。（5）溶剂的沸点，不宜太低（易损），也不宜太高（难除）。（6）价廉易得无毒。选择溶剂时常根据“相似相溶”原理，溶质往往易溶于结构与其相似的溶剂中。可查阅有关的文献和手册，了解某化合物在各种溶剂中不同温度的溶解度；也可通过实验来确定化合物的溶解度，即取少量的重结晶物质在试管中，加入不同种类的溶剂进行预试，筛选出适宜溶剂。2、将待重结晶物质制成热的饱和溶液 制饱和溶液时，溶剂可分批加入，边加热边搅拌，至固体完全溶解后，再多加20-30%左右（这样可避免热过滤时，晶体在漏斗上或漏斗颈中析出造成损失）。也不可加过多溶剂，否则冷后析不出晶体。溶剂量的多少还要考虑结晶析出的难易程度，结晶容易析出的则需适当多加一些溶剂，以抵消热过滤时结晶在滤纸上析出而造成的损失；如果结晶不易析出，可适当少加一些溶剂，以提高重结晶的回收率。本实验因乙酰苯胺较易析出结晶，所以溶剂量适当多加一些。下面以2g乙酰苯胺用水作溶剂重结晶为例说明溶剂用量如何确定。已知乙酰苯胺在水中，在不同温度下的溶解度数据为： t() 20 25 50 80 100g/100ml0.450.560.843.455.5 热过滤时，温度会从100迅速下降，按热过滤温度为80计算，设2g乙酰苯胺饱和水溶液中的含水量为X，则： 100:3.45=x:2 x=58ml 为了减少饱和溶液热过滤时的损失，溶剂量一般过量20-30%，58+58 30%=75ml 设把重结晶溶液冷却到20时结晶完全析出后，过滤出结晶，母液中乙酰苯胺的含量为： 100:0.46=75:x x=0.34g 重结晶回收率为：(2-0.34)/2 = 83%3、脱色 待溶液稍冷后，加入活性炭（用量为固体15），煮沸510min（切不可在沸腾的溶液中加入活性炭，以防暴沸危险。）4、趁热过滤 除去不溶性杂质 趁热过滤时，先熟悉热水漏斗的构造，放入菊花滤纸（要使菊花滤纸向外突出的棱角，贴于漏斗壁上），先用少量热的溶剂润湿滤纸（以免干滤纸吸收溶液中的溶剂，使结晶析出而堵塞滤纸孔），将溶液沿玻棒倒入，过滤时，漏斗上可盖上表面皿（凹面向下）减少溶剂的挥发，盛溶液的器皿一般用锥形瓶（只有水溶液才可收集在烧杯中）。5、抽滤 抽滤前先熟悉布氏漏斗的构造及连接方式，将剪好的滤纸放入，滤纸的直径切不可大于漏斗底边缘，否则滤纸会折边，滤液会从折边处流过造成损失，将滤纸润湿后，可先倒入部分滤液（不要将溶液一次倒入）启动水循环泵，通过缓冲瓶（安全瓶）上二通活塞调节真空度，开始真空度可低些，这样不致将滤纸抽破，待滤饼已结一层后，再将余下溶液倒入，此时真空度可逐渐升高些，直至抽“干”为止。注意停泵时，要先打开放空阀（二通活塞），再停泵，可避免倒吸。6、结晶的洗涤和干燥 用溶剂冲洗结晶再抽滤，除去附着的母液。抽滤和洗涤后的结晶，表面上吸附有少量溶剂，因此需用适当的方法进行干燥。固体的干燥方法很多，可根据所用的溶剂及结晶的性质来选择，常用的方法有以下几种：空气晾干；烘干（红外灯或烘彩）；用滤纸吸干；真空干燥。四、思考题 1、重结晶时，溶剂的品种和用量如何确定？ 2、重结晶法一般包括哪几个步骤？各步骤的主要内容是什么？3、用活性炭脱色为什么要待固体物质完全溶解后才加入？为什么不能在溶液沸腾时加入？4、用水重结晶乙酰苯胺，在溶解过程中为何有油状物出现？ 答：在溶解过程中会出现油状物，此油状物不是杂质。乙酰苯胺的熔点为114，但当乙酰苯胺用水重结晶时，往往于83就熔化成液体，这时在水层有溶解的乙酰苯胺，在熔化的乙酰苯胺层中含有水，故油状物为未溶于水而已熔化的乙酰苯胺，所以应继续加入溶剂，直至完全溶解。实验三 乙酰苯胺的制备和重结晶提纯一、实验目的1、 了解酰化反应的原理和酰化剂的使用。2、 掌握回流操作和分馏操作的原理和方法。3、 掌握重结晶的原理和以水为溶剂进行重结晶的操作方法。二、实验原理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。乙酰苯胺本身是重要的药物，而且是磺胺类药物合成中重要的中间体。乙酰苯胺可由苯胺与乙酰化试剂，乙酰氯、乙酐或乙酸等，反应来制备。反应活性顺序是乙酰氯乙酐乙酸，本实验选用乙酸作为乙酰化试剂。反应如下： 乙酸与苯胺的反应速率较慢，且反应是可逆的，为了提高乙酰苯胺的产率，一般采用冰乙酸且过量的方法，同时利用分馏柱将反应中生成的水从平衡中移去。由于苯胺易氧化，加入少量锌粉，防止苯胺在反应过程中氧化。胺的酰化反应除了在合成上的意义外，还有保护芳环上氨基的作用。由于芳环上的氨基易氧化，通常先将其乙酰化，然后再在芳环上接上所需基团，再利用酰胺能水解成胺的性质，恢复氨基。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，使其由很强的第类定位基变为中等强度的第类定位基，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。如： 主要试剂及产品的物理常数：（文献值）名 称分子量性状折光率比重熔点沸点苯胺93.13liq1.58601.026184冰醋酸60.05liq1.049l118乙酰苯胺135.17白色结晶1.214114305锌粉（粒、片均可）三、仪器装置和实验步骤 铁架台1 双顶丝、万能夹3 加热套1 250、100mL单口烧瓶1 刺型分馏柱1 温度计2 温度计套管2 接收头1 250 mL烧杯2 玻璃棒1 抽滤瓶（缓冲瓶）2 布氏漏斗 1 橡皮塞 1 热过滤漏斗1 滤纸15、10cm 酒精灯1 火柴1 实验步骤1、 投料：6mL(6.1g，0.066mol)新蒸馏过的苯胺和36mL(37.6g，0.63mol)冰醋酸和少许锌粉(1g)，放入250 mL三口烧瓶中，按左图安装反应装置。2、 反应：小火加热至回流并保持回流，回流过程中，注意调整加热电压，并观察气液界面的位置，高度应超过2/3分馏柱但低于蒸馏头出气口，使反应生成的水馏出而使反应物醋酸回流。温度计水银球应能感受气相温度，读数在100-110之间。回流1h后停止加热。3、 后处理：先将180mL左右冷的蒸馏水盛入250mL大小的烧杯中；不断搅拌烧杯中的水，并趁热将反应液以细流倒入烧杯中，粗乙酰苯胺呈细粒状析出；抽滤；用36mL左右冷水依次洗涤反应瓶、烧杯；（若用热水洗涤，在下一步淋洗操作前，需充分冷却）；淋洗粗产品。4、 精制：用水重结晶粗品乙酰苯胺。 粗品放入150mL左右热水中，加热至微沸，若溶液中有未溶的油珠，则补加热水2030ml，至油珠完全溶解。 若体系颜色较深，应在冷却片刻后缓慢（以防暴沸）加入1.5g活性炭，煮沸3分钟脱色。 用保温漏斗趁热过滤。 充分冷却，数分钟后乙酰苯胺呈无色片状晶体析出。抽滤，晶体晾干后用鼓风烘箱或红外灯烘干。5、 称重，计算产率 理论产量： 实际产量：四、实验关键及注意事项1、 加入锌粉的作用是防止苯胺氧化，用量不易过多。2、 回流操作过程中，前期可无馏出物，随反应进行和水的生成，后期应控制馏出物少而均匀，总量1012mL左右。3、 反应过程中，温度的控制。反应回流时，蒸气高度应超过2/3分馏柱的高度，若加热强度不够时，则可能产生苯胺乙酸盐，而难以产生乙酰苯胺；但若加热过猛，会使乙酸挥发，母液发生显色副反应