实验复习提纲(1).doc

硝基苯的生产1、 实验原理：由浓硝酸和苯在浓硫酸催化下硝化制取硝基苯生产方法：混酸硝化法混酸硝化工艺过程包括：混酸配制、硝化、产物分离、产品精制、废酸处理等。传统硝化有釜式硝化、环形硝化、静态混合器硝化等多种方式。目前，国内最成熟可靠的是釜式硝化。有射流装置的环形硝化釜改善了有机相和无机相的混合状况，可以有效地降低二硝化物和酚类副产物，但设备制造成本较高；而静态混合器等生产方法目前还未在30kta以上硝基苯装置规模上应用。目前，我国广泛采用的是釜式串联工艺，其简要流程见图1反应过程:将苯和混酸(混酸的质量组成为硫酸56 %、硝酸25 %、水19 %) 同时进入到釜式硝化反应器中进行硝化反应。硝化反应器一般为带有强力搅拌的反应釜,内部装有冷却蛇管,以导出反应热,硝化温度控制在50 100 。硝化反应器一般为串联操作,物料在反应器中的停留时间约为15min ,产率为96 % 98. 5 %(一般都能达到98 %98. 5 %) 。反应完成后,反应产物连续由硝化反应器进入分离器,分为有机相和酸相,有机相即为粗硝基苯,去洗涤提纯部分,而酸相即为释稀后的硫酸(组成大约为硫酸67. 9 %、水31. 8 %、有机物0. 3 %) ,去废酸提浓部分。优点与缺点：混酸硝化法的优点是:硝化能力强,反应速度快,硝化产率高;硫酸比热容大,能吸收硝化反应中放出的热量,传热效率高,可使硝化反应平稳地进行;产品纯度较高,不易发生氧化等副反应混酸硝化法的缺点是:产生大量待浓缩的废硫酸和含硝基苯的废水,以及对于硝化设备要求具有足够的冷却面积。2、 实验原料药品：苯，浓硝酸，浓硫酸，10%碳酸钠溶液2升，饱和食盐水2升, 无水氯化钙 ,PH试纸3、 操作步骤1. 在锥形瓶中，加入0.1mol浓硝酸，在冷却和摇荡下慢慢加入浓硫酸制成混合酸备用。2. 在圆底三颈烧瓶内放置0.1mol苯及一搅拌器，三颈瓶分别装置温度计（水银球伸入液面下）、滴液漏斗及冷凝管， 冷凝管上端连一橡皮管并通入水槽。搅拌器开始搅拌。3. 自滴液漏斗滴入上述制好的冷的混合酸。控制滴加速度使反应温度维持在5055之间，勿超过60，必要时用冷水冷却。4. 此滴加过程约需1h。滴加完毕后，继续搅拌15min。 苯胺的制备1、 实验原理硝基苯铁粉还原法：该方法特点：该方法是生产苯胺的经典方法。但因设备腐蚀严重，环境污染严重，产品分离困难等缺点，目前正逐步被其他方法取代结论;适用于间歇生产方法，目前只在一些小厂 中使用实验原料：硝基苯：10.5g或8.7mL（0.085mol）铸铁粉：（40100目）：16.3g（0.291mol）冰醋酸：1.7g或1.6mL仪器：四口烧瓶、电动搅拌器、回流冷凝管、电热套、分液漏斗、滴液漏斗、烧杯三、实验步骤（1）在250mL三口烧瓶的中间瓶口安装电动搅拌器，用简易密封装置密封。一个侧口装回流冷凝管，另一个侧口装空心塞。在烧瓶中加入50mL水、16.3g铁粉和1.7g冰醋酸，开动搅拌器。用小火加热至沸腾。在强烈搅拌下回流，反应40min便基本完成。（2）物料稍冷却后，拆去搅拌装置。用少量水冲洗冷凝管和搅拌棒，洗涤液并入三口烧瓶中。组装好水蒸气蒸馏装置。如果没有磨口仪器,则用250mL长颈烧瓶代替。然后进行水蒸气蒸馏，当馏出液由乳白色浑浊变为澄清时，更换接收器，继续收集50mL馏出液。将第一次收集的浑浊馏出液倒入分液漏斗，静置分层，分出下层粗苯胺。倒出上层水相，按100mL水相液加入20mL精食盐的比例，加入研细的精食盐，使溶液接近饱和，保留此液，待萃取。（3）将第二次收集的50mL澄清馏出液用笨萃取，每次用笨10mL，萃取两次。收集笨萃取液，再将用于萃取上述被食盐饱和的溶液，共萃取两次。（4）将苯胺萃取液与前述的粗苯胺合并，加到干燥的蒸馏瓶中，加入23粒沸石。（5）安装蒸馏装置。用沸水浴蒸馏粗苯胺和苯萃取液的混合液，蒸馏出的苯（含水）集中回收。然后移去水浴，擦干蒸馏瓶外壁，在石棉网上加热蒸馏。当蒸汽温度上升到140时，暂停加热，稍冷后，换上空气冷凝管，在加热蒸馏，收集180185的馏分。称量，测折光率，记录苯胺的红外光谱。苯胺的产品用途：苯胺是染料工业中最重要的中间体之一，在染料工业中可用于制造酸性墨水蓝G、酸性媒介BS、酸性嫩黄、直接橙S、直接桃红、靛蓝、分散黄棕、阳离子桃红FG和活性艳红X-SB等；在有机颜料方面有用于制造金光红、金光红g、大红粉、酚菁红、油溶黑等。在印染工业中用于染料苯胺黑；在农药工业中用于生产许多杀虫剂、杀菌剂如DDV、除草醚、毒草胺等；苯胺是橡胶助剂的重要原料，用于制造防老剂甲、防老剂丁、防老剂RD及防老剂4010、促进剂M、808、D及CA等；也可作为医药磺胺药的原料，同时也是生产香料、塑料、清漆、胶片等的中间体；并可作为炸药中的稳定剂、汽油中的防爆剂以及用作溶济；其它还可以用作制造对苯二酚、2-苯基吲哚等。乙酰苯胺1、 实验原理醋酸作酰化试剂法：特点：原料价廉、丰富，反应条件温和，但是反应较慢，反应时间长。结论: 选用苯胺与冰醋酸加热回流制乙酰苯胺此法最适合实验室的制备。 理由： 对真空酸和苯胺的回收利用率最高，产品成色较好符合行业标准，反应容易控制对设备要求不高成本低，节能环保故选用此法。 乙酰氯和乙酸酐与苯胺反应过于激烈，不适用于实验室。乙酰苯胺用途：乙酰苯胺是磺胺类药物的原料，可用作止痛剂、退热剂和防腐剂。用来制造染料中间体对硝基乙酰苯胺、对硝基苯胺和对本胺二胺。乙酰苯胺也用于制硫代乙酰胺。在工业上可作橡胶硫化促进剂、纤维脂涂料的稳定剂、过氧化氢的稳定剂，以及用于合成樟脑等。 对位红的生产1、 实验原理方法：以乙酰苯胺为原料，经过硝化、水解分离后得到对硝基苯胺，再经重氮化再与-萘酚偶合生成对位红 。反应原理：1、硝化水解：2、重氮化：3、偶合：特点：反应过程简单，无副产物生成。生产环境适中，反应时间较短，反应过程稳定。适合较大规模的生产。原料易得，产率高，设备简单,流程短,操作条件弹性大。实验方案仪器：四口烧瓶、球形冷凝管、锥形瓶、锥形瓶、烧杯、布氏漏斗、吸滤瓶、温度计、药品：乙酰苯胺0.037mol(5g)、 冰醋酸 0.08mol(5ml)、 硝酸、 盐酸 、氢氧化钠0.027mol(1.065g)、 2-萘酚0.025(3.6g)、 亚硝酸钠、 浓硫酸、 碘化钾-淀粉试纸。 对甲苯磺酸方法：硫酸磺化法工艺特点：用浓硫酸作磺化剂时，耗酸量大、二次污染大、废液处理困难，但反应温和，副产物少，易于控制，成本低，过量的硫酸可降低物料的黏度并帮助传热，所以工业上仍普遍应用此法。原理：CH3C6H5 +H2SO4 CH3C6H4SO3H+H2O结论：硫酸磺化法理由：我们选择的甲苯和浓硫酸反应制备对甲苯磺酸，该反应温和，副产物少，易于控制，成本低，所以工业上仍普遍应用此法，但产量相对较低。SO3 磺化法成本太高,选择性高,目前只用于小批量的化工产品制备。氯磺酸磺化法其价格较贵及生成的HCl 具有腐蚀性等问题，故工业上应用较少。实验方案：产品用途： 广泛用于合成医药、农药、聚合反应的稳定剂及有机合成（酯类等）的催化剂。用作医药、涂料的中间体 和 树脂固化剂，也用作电镀中间体。 正溴丁烷（烷基化）1、 实验原理反应原理：工艺特点：原料来源广泛，且性质比较稳定，操作条件比较容易控制，对设备要求不高。结论:路线一由正丁醇与溴化钠、浓硫酸共热而制得理由：用NaBr和H2SO4反应制得 HBr ，生成的HBr 可参与反应，这样可提高HBr的利用率， 并且减少原料的成本，提高产率。 H2SO4还起到催化脱水作用。本路线操作条件好，对生产设备的要求低。实验方案：仪器：圆底烧瓶，球形冷凝管，直形冷凝管，分液漏斗，蒸馏头，单尾接液管，锥形瓶，温度计，加热套。药品：浓硫酸0.7mol(49ml)，溴化钠0.24mol(25g)，正丁醇0.20mol(18.5ml)，饱和碳酸氢钠溶液，无水氯化钙。实验步骤：1、在圆底烧瓶中，加入0.7mol(49mL)硫酸溶液。依次加入0.20mol正丁醇（约18.5mL）及0.24mol (25g)研细的溴化钠。2、充分震荡后加入几粒沸石。装上回流冷凝管，在其上端接一吸收溴化氢气体的装置（注意：勿使漏斗全部埋入水中，以免倒吸）。3、在热源上用小火加热搅拌回流，4、反应毕，稍冷后，拆去回流装置，改装成蒸馏装置。用锥形瓶做接收器。烧瓶中再加入几粒沸石，加热蒸馏，蒸出所有的正溴丁烷。（镏出液变澄清或烧瓶上层油层消失)5、将馏出液移至分液漏斗中，加入15mL水洗涤。将下层粗产物分入另一干燥的分液漏斗中，用10mL浓硫酸洗涤。尽量分离干净硫酸层，余下的有机层自漏斗上口倒入原来已洗净的分液漏斗中。再依次用水、饱和碳酸氢钠溶液及水各15mL洗涤。6、将下层产物盛于干燥的锥形瓶中，加入0.018mol（约2g）无水氯化钙，塞紧瓶塞，干燥至液体澄清。7、干燥后的产物通过置有少量棉花的小漏斗滤入干燥的蒸馏烧瓶中，加入沸石后加热蒸馏。收集99103的馏分。 纯净正溴丁烷的沸点为101.6，折射率nD201.4398。正溴丁烷的用途：1.可用作溶剂及有机合成时的烷基化剂及中间体；2.可用作塑料紫外线吸收剂及增塑剂的原料；3.用作医药原料（如“丁溴东莨菪碱”可用于肠、胃溃疡、胃炎、十二指肠炎、胆石症等）；4.染料原料、可制备功能性色素的原料（如压敏色素、热敏色素、液晶用双色性色素）；半导体中间原料；有机合成原料。-萘乙醚实验原理：威廉逊法：工艺特点：威廉逊法产率较高，反应条件温和，产物易分离，操作方便，环境污染少。但活性较差，回流时间长。结论：路线一 威廉逊法理由：该方法原料易得，生产成本低，反应温和，副反应少，操作简单,制备过程对设备腐蚀小，适合于实验室制法。小试方案：仪器：四口烧瓶 烧杯 球形冷凝管 加热套 布氏漏斗 试剂：氢氧化钠 0.1mol(4g) 无水乙醇 0.856mol(50ml) -萘酚 0.035mol（5g） 溴乙烷 0.037mol（ 3ml ） 95%乙醇 0.35mol（20ml)方案： 1.安装带有电动搅拌的回流反应装置，在四口烧瓶中，加入4g（0.1mol）氢氧化钠与50ml（0.856mol）无水乙醇的混合液，然后加入5g（0.035mol） -奈乙醚，待溶解后慢慢加入3ml（0.037mol）溴乙烷。2.在热源上加热回流1.5-2h反应完毕，将反应液倒入盛有碎冰的烧杯中，充分搅拌冷却后，抽滤收集固体，用约20ml冷水分两次洗涤固体沉淀。 将沉淀移入锥形瓶中，加入20mL 95乙醇溶液和少量活性炭，装上回流冷凝管，在水浴中加热，保持微沸5min。撤去水浴，待冷却后，拆除装置。将锥形瓶置于冰-水浴中充分冷却后，抽滤。滤饼移至表面皿上，自然晾干后，称量质量并计算产率。产品用途：1.用于皂用的茉莉、橙花、古龙型等。可作为增甜和花香剂，常与甲基萘基甲酮、邻氨基苯甲酸甲酯、橙叶油等共用。与芳樟醇和其酯类、松油醇和其酯类、苯乙酸异丁酯、少量十一内酯等能很好协调混合。如与甲位戊基桂醛等沸点稍高的香料共用时效果更好；2.该品具有橙花和洋槐花的香味，并伴有甜味和草莓、菠萝样的芳香，常用作皂用香精（橙花香）、廉价的化妆香精、草莓香精等调合香料。在医药上用于乙氧萘青霉素钠的原料；3.用于调配洗涤剂和皂用香精。苯甲酸的生产方法：甲苯氧化法 原理：工艺特点：产率高、杂质少 ，成本低，但制备时间长。结论：我们选择甲苯氧化法。该法合成路线较短，操作简单，对设备要求不高，产率较高，适用于实验室制法。实验操作草案实验仪器及试剂仪器：四口烧瓶、球形冷凝管、表面皿、布氏漏斗、吸滤瓶。试剂：甲苯0.023mol(2.5 mL)、浓盐酸 0.16mol(5 mL)、高锰酸钾 0.05mol(8.0 g)、亚硫酸氢钠0.067mol(7g)。实验步骤在圆底烧瓶中放入0.05mol(8.0克)高锰酸钾和125毫升水，然后加入0.023mol(2.5ml)甲苯,投入沸石数块，瓶口装上回流冷凝管，搅拌加热煮沸，经过约一个半小时，当甲苯层近乎消失，回流不再出现油珠时，停止加热。如果反应混合物呈紫色，可加放少量亚硫酸氢钠使紫色褪去。将反应混合物趁热抽气过滤，用少量热水洗涤滤渣二氧化锰，洗涤的过程是将抽气暂时停止，在滤渣上加少量水，用玻棒小心搅动（不要使滤纸松动），静置一会儿再行抽气。合并滤液并倒入烧怀中，烧杯放在冷水浴中冷却，然后用0.16mol（5ml)浓盐酸酸化，（实际盐酸用量视情况而定）直到苯甲酸全部析出为止 。用途;用作制药和染料的中间体, 用于制取增塑剂和香料等, 也作为钢铁设备的防锈剂。肉桂酸的生产方法：Perkin反应原理：苯甲醛+乙酸酐_醋酸钾_肉桂酸工艺特点：原料易得，反应条件温和，产物纯度高，成本低，缺点是反应温度高，产率低，产品色泽低，收率54-60%结论：选择路线1 Perkin反应理由：原料易得，反应条件温和，产物纯度高，成本低，不仅是目前工业上常用的方法，也适合实验室制法。小试方案：药品：苯甲醛0.06mol（6ml) 乙酸酐0.26mol(25ml)醋酸钾0.07m