对溴苯胺的全合成方案

1、对溴苯胺的全合成设计实验方案一、引言（一）对溴苯胺的物化性质结构式相对分子量172.03 密度1.4970（液体，99.6） 熔点66.4 沸点沸点时分解 贮存对光和空气敏感，密封避光保存性状从60%乙醇中析出者为正交晶系双锥体针状结晶。 溶解情况不溶于水。除冷石油醚外，易溶于乙醇和乙醚等大多数有机溶剂毒性LD50(mg/kg)有毒，其毒性较氯苯胺类更严重，可经表皮吸收。具有溶血性、能引起膀胱癌。 （二）对溴苯胺的制备意义对溴苯胺是重要的化工中间体，广泛应用于医药、染料、颜料等精细化工产品的合成，在精细化工生产中处于不可替代的地位。可作抗癌药和香豆素类荧光染料的中间体，也可用于制备草酞替苯胺类

2、药物、抗污剂，抗氧剂，稳定剂，石油添加剂等。（三）目前有关对溴苯胺的制备方法目前, 国内生产芳香族胺类多采用酸性条件下的铁粉还原法、碱性条件下的硫化碱还原法、中性条件下的Raney-N i、贵金属还原法。前两种方法虽然成本较低, 但对环境的污染较严重, 不适合可持续发展要求。中性条件下Raney-Ni还原法虽然产品产率高，催化剂可循环利用，工艺过程简单，易操作，也基本无环境污染，适合工业化生产，但对实验室的设备要求高，不适合学生在实验室里进行。而贵金属( 如Pt、Pd、Ru 等) 型催化还原法所用的催化剂价格较贵, 成本高, 虽然回收后可适当降低成本, 但工艺复杂, 目前还不适合工业化生产。二

3、、方法概述本实验通过多步反应，先由硝基苯、锡和浓盐酸反应，得到中间体乙酰苯胺；中间体乙酰苯胺和乙酸发生亲电取代反应，得到对溴乙酰苯胺中间体，保护了氨基；对溴乙酰苯胺和溴在冰醋酸溶剂中发生亲电取代反应，得到对溴乙酰苯胺；对溴乙酰苯胺在酸性条件下去保护，最终得到乙酰苯胺。本实验毒性巨大，对环境污染大，实验过程较复杂，需要多步反应，耗费时间较长，产率较低。但实验成本低，可控性强，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。实验流程图如下：三、实验部分（一）实验原理1.中间体苯胺的制备芳香硝基化合物还原是制备芳胺的主要方法。实验室中常用方法是在酸性溶液中用金属进行化学还原。本实验用锡-

4、盐酸来还原简单的硝基化合物制备芳胺。2.中间体乙酰苯胺的制备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。本实验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。3.中间体对溴乙酰苯胺的制备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。4.目标产物对溴苯胺的合成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。常见的去保护基的方法。（二

5、）仪器与试剂1.中间体苯胺的制备仪器：圆底烧瓶（100mL、50mL，各1个）、锥形瓶（100mL，1个）、回流冷凝管（球形冷凝管、空气冷凝管，各1个）、大烧杯（500mL，1个）、水蒸气蒸馏装置（课本P33）、分液漏斗（1个）试剂：锡粒（36g）、硝基苯（分析纯，16mL）、浓盐酸（80mL）、氢氧化钠溶液（50%）、饱和氯化钠（20g）、乙醚(80mL)、氢氧化钠颗粒2.中间体乙酰苯胺的制备仪器：圆底烧瓶（50mL）、刺形分馏柱、温度计（200）、直形冷凝管、接液管、量筒（100mL）、烧杯(250mL、500mL，各1个)、吸滤瓶、布氏漏斗、小水泵、保温漏斗、电热套 试剂：苯胺（自制,1

6、0mL，10.2g）、冰醋酸(15mL，15.7g)、锌粉（0.1g）、活性炭（0.5g）3.中间体对溴乙酰苯胺的制备仪器：电动搅拌器、水浴锅、三口烧瓶（250mL）、恒压滴液漏斗、玻璃漏斗（用于安装气体吸收装置）、温度计(100、200，各1根)、量杯、布氏漏斗、抽滤瓶、刮刀、锥形瓶（100mL）试剂：乙酰苯胺（自制，10.5g）、溴（4g）、冰醋酸(9mL)、乙醇4.目标产物对溴苯胺的合成仪器：三口烧瓶（100mL）、恒压滴液漏斗、75°弯头、尾接管、锥形瓶、试纸、抽滤瓶、布氏漏斗 试剂：对溴乙酰苯胺（自制，6.42g）、乙醇(95%，15mL)、浓盐酸（8.5mL）、氢氧化钠溶

7、液（20%）（三）主要试剂及产品物理常数名称分子量沸点熔点密度g/mL状态硝基苯123210.95.71.199无色或微黄色苦杏仁味油状液体乙醚74.1234.6-116.30.7134无色透明液体，有特殊刺激气味苯胺93184.1-6.21.0217无色油状液体乙酰苯胺1351143041.2190白色有光泽的片状晶体冰乙酸60117.916.61.0492无色有刺激性气味的液体对溴乙酰苯胺214353.4167-1681.717浅黄色或粉末状晶体对溴苯胺172沸点时分解66.41.497正交晶系双锥体针状结晶（四）实验装置1.中间体苯胺的制备 反应回流装置 水蒸气蒸馏装置 分液装置 蒸馏装

8、置2.中间体乙酰苯胺的制备 反应装置 热过滤装置 抽滤装置3.中间体对溴乙酰苯胺的制备 搅拌滴加反应器 气体吸收装置 减压抽滤4.目标产物对溴苯胺的合成 回流反应装置 蒸馏装置 抽滤装置（五）实验步骤及注释步骤注释1.中间体苯胺的制备1（1）在一个100ml圆底烧瓶中，放置36g锡粒，16ml硝基苯，装上回流装置，量取80ml浓盐酸，分数次从冷凝管口加入烧瓶并不断摇动反应混合物。若反应太激烈，瓶内混合物沸腾时，将圆底烧瓶侵入冷水中片刻，使反应缓慢2。1 苯胺有毒，操作时避免与皮肤接触，或吸入蒸汽2 本实验是一个放热反应，当每次加入硝基苯时均有一阵猛烈的反应发生，故要审慎加入及时振摇与搅 拌。3

9、 硝基苯为黄色油状物 ，如果回流液中，黄色油状物消失，而转变成乳白色油珠，表示反应已完全。4 反应完后，圆底烧瓶上粘附的黑褐色物质，用1:1盐酸水溶液温热除去。5 在20时每100gH2O中可3.4g苯胺，根据盐析原理，加氯化钠使溶液饱和，则析出苯胺。6 本实验用粒状NaOH干燥，原因是CaCl2与苯胺形成的分子化合物。7 反应物内的硝基苯与盐酸互不相溶，而这两种液体与固体铁粉接触机会很少，因此充分振摇反应物，是使还原作用顺利进行的操作关键。（2）当所有的盐酸加完后，将烧瓶至于沸腾的热水浴中加热30min，使还原趋于完全3,4,7。（3）然后使反应物冷却至室温，在摇动下慢慢加入50%NaOH溶

10、液使反应物呈碱性。然后将反应瓶改为水蒸气蒸馏装置，进行水蒸气蒸馏直到蒸出澄清液为止，将馏出液放入分液漏斗中，分出粗苯胺。（4）水层加入氯化钠 12-20g使其饱和后，用80ml乙醚分两次萃取，合并粗苯胺和乙醚萃取液，用粒状氢氧化钠干燥5,6。 （5）将干燥后的混合液小心的倾入干燥的50ml蒸馏烧瓶中，在热水浴上蒸去乙醚，然后改用空气冷凝管，在石棉网上加热，收集180-185的馏分，2.中间体乙酰苯胺的制备（1）在50ml圆底烧瓶中，加入10 ml新蒸馏的苯胺（10.2g，0.11mol）1、15ml冰醋酸和0.1g锌粒（约0.1g）3。立即装上分馏柱，在柱顶安装一支温度计，用小量筒收集蒸出的水

11、和乙酸。1 玻璃仪器必须干燥。2 苯胺因为氧化而颜色较深，使用前要重新蒸馏。因为苯胺的沸点较高，蒸馏时选用空气冷凝管冷凝，或采用减压蒸馏。3 锌粉的作用是防止苯胺氧化，只要少量即可。加得过多，会出现不溶于水的氢氧化锌。4 反应时分馏温度不能太高，以免大量乙酸蒸出而降低产率。5 冰醋酸具有强烈刺激性，要在通风橱内取用。6 切不可在沸腾的溶液中加入活性炭，以免引起暴沸。7 趁热过滤时，也可采用抽滤装置。但布氏漏斗和吸滤瓶一定要预热。滤纸大小要合适，抽滤过程要快，避免产品在布氏漏斗中结晶。8 若让反应液冷却，则乙酰苯胺固体析出，沾在烧瓶壁上不易倒出。（2）圆底烧瓶放在石棉网上用小火加热回流，保持温度

12、计度数在105约1小时4，反应生成的水和少量醋酸被蒸出，当温度下降表明反应已经完成。（3）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，用冷水洗涤粗产品。将粗产品移至500ml烧杯中，加入300ml水，置烧杯于石棉网上，加热使粗产品溶解，稍冷后，加入0.5g活性炭，并煮沸10min。在保温漏斗中趁热过滤除去活性炭，滤液冷却，乙酰苯胺结晶析出，抽滤。晾干后称量。3.中间体对溴乙酰苯胺的制备（1）在250mL三口烧瓶上配置电动搅拌器、温度计、恒压滴液漏斗，并在恒压低液漏斗上连接气体吸收装置1，以吸收反应中的溴化氢。安装搅拌滴加回流装置，在100mL锥形瓶中，将10.50g乙酰苯胺

13、溶于45.0mL乙醇中，再将3.39g溴2溶解于9mL冰乙酸中，一边搅拌一边慢慢地将溴-冰醋酸溶液加至乙酰苯胺的醇溶液中，滴加速度以棕红色的溴色较快退去为宜3。1 搅拌器与三口烧瓶连接处的密封性要好，一防止溴化氢从瓶口逸出2 溴具有强腐蚀性和刺激性，必须在通风橱中；量取，操作时应带上乳胶手套3 滴溴时滴速不宜过快，否则会反应太剧烈，会导致一部分溴来不及参与反应就与溴化氢一起逸出，用时也可能产生二溴代产物（2）滴加完毕，在45浴温下，继续搅拌反应1h，再将浴温提高至60，在搅拌一段时间，直到反应混合物液面不再有红棕色蒸汽溢出为止。在搅拌下将反应物慢慢变加至100mL水中，此时既有固体析出。若有黄色，可加入饱和的亚硫酸氢钠水溶液洗涤，使溶液黄色恰好退去。（3）减压过滤收集产物，并用冷水充分洗涤，干燥，用乙醇-水重结晶。4.目标产物对溴苯胺的合成（1）在100mL三口烧瓶上，配置回流冷凝管和恒压滴液漏斗，向三口烧杯中加入6.42g（0.03mol）的对溴乙酰苯胺，15mL95%乙醇和三粒沸石，加热至沸，1 滴加浓盐酸不宜太快2