以苯胺為起始原料合成對溴苯胺(DOC)

1、以苯胺為起始原料合成對溴苯胺摘要以苯胺為起始原料設計合成了對溴苯胺，其中要合成二個中間體，分別為乙酰苯 胺、對溴乙酰苯胺，各中間體的顏色、形狀等物理性質均符合文獻數(shù)據(jù)，理論產(chǎn) 量較高。通過本實驗的合成步驟，能較為有效和便捷地合成對溴苯胺， 提供了一 個較好的合成方法。1.刖言1.1對溴苯胺的物化性質結構式H2N一Br熔點66.4C沸點沸點時分解相對分子量172.03密度1.4970(液體,99.6C)溶解情況不溶于水，易溶于乙醇和乙醚性狀從60聽醇中析出者為正交晶系雙錐體針狀結晶毒性LD50(mg/kg)有毒，其毒性較氯苯胺類更嚴重，可經(jīng) 表皮吸收1.2對溴苯胺的應用對溴苯胺是很重要的化工中間

2、體， 廣泛應用于醫(yī)藥、 染料、 顏料等精細化工 產(chǎn)品的合成，它在精細化工生產(chǎn)中處于不可替代的地位。(1)在醫(yī)藥中：對溴苯胺作為醫(yī)藥中間體的作用是無可匹敵的，所合成的藥物可用于治療氣喘、腎炎、增生病、神經(jīng)紊亂、帕金森等疾病。(2)在染料中：用對溴苯胺作為原料能夠制備傳統(tǒng)的硫化和偶氮染料， 同時還 可以制備香豆素類熒光染料，這類染料是高檔熒光染料，具有發(fā)射強度高，色光 鮮艷，熒光強烈等優(yōu)點。(3)在農藥中：主要制備草酞替苯胺類藥物，有利于小麥屬植物授粉。(4)其它:對溴苯胺還用于制備抗污劑，抗氧劑，穩(wěn)定劑，石油添加劑等。在 材料方面，對溴苯胺能制備氰基聯(lián)苯型液晶材料，性能好，對光、熱的穩(wěn)定性最 好

3、，還具有良好的防濕性能。1.3對溴苯胺的合成方法簡介(1)對溴苯胺的傳統(tǒng)的工業(yè)制法如下:不利于可持續(xù)發(fā)展，因此，現(xiàn)代化學家都致力于開發(fā)無毒無污染的一步制備方法， 主要方法有：固體溴化試劑，比如PyHBr3 DBUHBr3 Me4NBr3用金屬羰基合 成催化劑氧化原子溴等等。但由于成本過高，暫未在工業(yè)上應用。本實驗選取硝基苯還原為苯胺，苯胺加乙?；Ｗo氨基再加入溴進行親電取代，最后在酸性下水解得到目標產(chǎn)物的方法雖然毒性大，對環(huán)境污染大，但是成本低，進行這種方法的探究有利于我們理解傳統(tǒng)工業(yè)制備對溴苯胺的方法。(2)本實驗以苯胺為起始原料合成對溴苯胺的方法如下：NaNO2H2SO4N=NOSO3HA

4、Cu2Br2可以看出，該方法雖成本較低，但是污染環(huán)境嚴重,不符合綠色化學的宗旨,NHNO2NO22.實驗部分2.1中間體乙酰苯胺的制備A.制備原理為保護氨基在溴化時不被再次氧化，采取氨基?；霓k法，同時有助于選 擇性地生成對位取代物。本文采用冰乙酸試劑?；?，冰乙酸與苯胺的反應速率較 慢且可逆，可采用冰乙酸過量和利用分餾柱移去反應生成的水的方式提高產(chǎn)率。 加入鋅粉的目的是防止苯胺被氧化。B.實驗參數(shù)分子量狀態(tài)沸點C密度g/mL乙酰苯胺135白色有光澤的片狀晶體1141.2190冰乙酸60無色有刺激性氣味的液體117.91.0492C.試劑和儀器儀器：50ml圓底燒瓶；刺形冷凝管；空氣冷凝管；接

5、液管；量筒；200度溫度計;100ml燒杯；吸濾瓶；布氏漏斗；小水泵；保溫漏斗；電熱套。試劑：苯氨；冰醋酸；鋅粉；活性炭。D.實驗裝置反應裝置E.實驗步驟及實驗現(xiàn)象 實驗步驟1.取10mL蒸餾過的苯胺匕15mL冰乙酸n 及少許鋅粒于反應裝置中小火 加熱回流，保持105C 小時4：,當溫度下降時表 明反應完全。2.在攪拌下趁熱將反應 物倒入盛有100mL冷水的 燒杯中，冷卻后抽濾，洗 滌,將反應物倒入冷水中 得粗產(chǎn)品移入盛有300mL實驗現(xiàn)象加入苯胺、 冰乙酸、 鋅粒 后，溶液呈淡黃色，圓底 燒瓶瓶壁發(fā)燙。加熱，氣 泡增多，溫度升高，液體 沸騰，黃色液體逐漸變澄 清，105C時，蒸出第一 滴液體

6、。趁熱將圓底燒瓶內的溶 液倒入盛冷水的燒杯中， 有乳白色懸浮物產(chǎn)生。溶 解后加活性炭，熱過濾， 得到白色晶體，冷卻結注意事項玻璃儀器必須干燥。1苯胺因為氧化而顏色較深，使用前要重新蒸餾。因為苯胺的沸點較 高，蒸餾時選用空氣冷凝管冷凝，或采用減壓蒸餾。2冰醋酸具有強烈刺 激性，要在通風櫥內取 用。冰醋酸與苯胺的反 應速率較慢，且反應為可 逆的，為提高乙酰苯胺的 產(chǎn)率，采用冰醋酸過量的 方法，同時利用分餾柱將抽濾裝置熱水的500mL燒杯中，在 石棉網(wǎng)上加熱煮沸，使之 完全溶解。停止加熱，待23分鐘后加少量活性 炭（約0.5克）：， 在攪 拌下再次加熱煮沸10分 鐘， 然后用保溫過濾法： 進行熱過濾

7、：力，結晶，抽 濾，晾干后稱量并計算產(chǎn) 率。晶，抽濾后得白色片狀晶 體。反應中生成的水從平衡 中移去。3由于苯胺易氧化，鋅粉的作用是防止苯胺氧 化，只要少量即可。加得 過多，會出現(xiàn)不溶于水的 氫氧化鋅。4反應時分餾溫度不能 太高，保持餾出速度為1 d/23秒，以免大量乙 酸蒸出而降低產(chǎn)率和 有 二取代產(chǎn)物生成。5加入活性炭的目的是 脫色；不能在沸騰的溶液 屮加入活性炭，以免引起 暴沸，要等溶液稍冷卻； 活性炭不宜加多，以免吸 附部分產(chǎn)品。6趁熱過濾時， 也可 米用抽濾裝置。但布氏漏 斗和吸濾瓶一定要預 熱。濾紙大小要合適，抽 濾過程要快，避免產(chǎn)品在 布氏漏斗中結晶。用保 溫漏斗過濾可以防止乙酰

8、苯胺在過濾時遇冷析 出，附著在漏斗內壁上難 以收集，造成損失，使產(chǎn) 率降低。7若讓反應液冷卻，則 乙酰苯胺固體析出，沾在 燒瓶壁上不易倒出。G.實驗結果粗產(chǎn)品為白色晶體，抽濾后產(chǎn)品為白色片狀晶體，重7.36克實際產(chǎn)量理論產(chǎn)量產(chǎn)率7.36g14.85g7.36/14.85=49.56%F.實驗分析與討論1.產(chǎn)率低的原因：a.反應時分餾溫度控制不好，可能有較多乙酸蒸出而使產(chǎn)率有所降低。b.活性炭吸附了部分產(chǎn)品，造成損失。c.在熱過濾時，熱濾漏斗的溫度不夠高，導致過濾過程中部分產(chǎn)品在漏斗頸下端結晶，造 成損失。2.提高乙酰苯胺產(chǎn)率的方法：a.冰乙酸與苯胺的反應速率較慢，且反應可逆，因此可通過冰乙酸過

9、量的方式提高產(chǎn)率。b.利用分餾柱將反應中生成的水從反應平衡中移去，使得反應向生成乙酰苯胺的方向進 行。c.加入鋅粉防止苯胺被氧化，減少反應物的損失。3.回流溫度保持在105C的原因：乙酰苯胺的沸點為114C，冰乙酸的沸點為117C，若反應溫度超過乙酰苯胺 和冰乙酸的沸點，則反應物會大量揮發(fā)，且苯胺高溫不穩(wěn)定，易被氧化，因此要 保持溫度。2.2中間體對溴乙酰苯胺的制備A.制備原理鹵素對苯環(huán)上的取代屬于親電取代反應，常用的催化劑有鐵、鋁、磷及其 鹵化物等。苯環(huán)上有乙酰氨基，乙酰氨基是鄰對位取代基團，由于空間位阻大, 主要產(chǎn)物是對溴乙酰苯胺。B.實驗參數(shù)分子量狀態(tài)沸點C密度g/mL對溴乙酰苯胺214

10、淺黃色或粉末狀晶體167-1681.717溴單質159,8深紅棕色有刺激性氣味的發(fā)煙揮發(fā)性氣 體58.763.119C.試劑和儀器儀器：電動攪拌器；水浴鍋；250ml三口燒瓶；恒壓滴液漏；200度溫度計2根；量 杯；燒杯；抽濾瓶；布氏漏斗；刮刀。試劑：乙酰苯胺；溴；乙醇；冰醋酸；亞硫酸氫鈉。D.實驗裝置攪拌滴加回流反應器減壓抽濾E.實驗步驟及實驗現(xiàn)象實驗步驟實驗現(xiàn)象注意事項1.攪拌滴加回流裝置，將在攪拌的過程中，乙酰苯1攪拌器與三口燒瓶連10.50g乙酰苯胺溶于胺固體溶解，且溶液變?yōu)榻犹幍拿芊庑砸茫环?5.0mL乙醇中加入三口淺黃色。止溴化氫從瓶口逸出燒瓶中：102溴具有強腐蝕性和刺2.再

11、將3.93g溴溶解于滴加溴時，棕紅色溶液退激性，必須在通風櫥中；9mL冰乙酸中置于滴液漏去較快，溶液最終呈現(xiàn)黃量取，操作時應帶上乳膠斗中：3：,邊攪拌邊緩慢滴色。手套加。3因為反應會生成HBr氣體，會污染空氣和對人 體有害，所以要用一盛有3.滴加完畢后在45C浴45r水浴加熱，溶液顏色溫下繼續(xù)攪拌1h,后升溫 至60C再攪拌一段時間，直到反應混合物液面不 再有紅棕色蒸氣溢出為 止。變淺。升溫至60r，溶液 變成淡黃色，沒有紅棕色 蒸氣產(chǎn)生。NaOH溶液的燒杯作為氣 體吸收裝置來吸收HBr， 防止其逸出。4滴溴時滴速不宜過 快，否則反應太劇烈，會 導致一部分溴來不及參與反應就與溴化氫一起 逸出，

12、有時也可能會產(chǎn)生 對溴乙酰苯胺和二溴代 物，副產(chǎn)物多，使產(chǎn)率降 低。5如果產(chǎn)物帶有黃色，可加入亞硫酸鈉溶液洗 滌，使黃色恰好褪去，除 去固體表面附著的氫溴 酸。4.反應完全后在攪拌下 將反應物緩慢加至300mL水中析出固體：，抽濾， 洗滌，干燥，用乙醇重結 晶后晾干，稱量并計算產(chǎn) 率。將反應液加至水中，有白 色固體析出，抽濾，洗滌， 重結晶后得到白色針狀 晶體。F.實驗結果粗產(chǎn)品為白色固體，抽濾后產(chǎn)品為白色針狀晶體，重2.90克實際產(chǎn)量理論產(chǎn)量:產(chǎn)率2.90g11.67g2.90/11.67=24.85%G.實驗分析與討論1.乙酰氨基雖然是鄰對位定位集，但因為乙酰氨基是大的集團，空間位阻比較大

13、，所 以主要以對位異構體為主，所以不用對位異構體進行分離。2.控制溫度在45C的原因：溫度過高容易生成二溴代物，產(chǎn)生更多的副產(chǎn)物；溫度過低反應緩慢，反應時間長。2.3目標產(chǎn)物的制備A.制備原理乙酰氨基酸性條件下不穩(wěn)定，可在酸性條件下去保護，生成對溴苯胺。B.實驗參數(shù)分子量狀態(tài)沸點r密度g/mL對溴苯胺172正交晶系雙錐體針狀結晶66.41.497C.試劑和儀器儀器：100ml三口燒瓶；恒壓滴液漏；75度彎頭；抽濾瓶；布氏漏斗；尾接管；錐型瓶;試紙。試劑：對溴乙酰苯胺；乙醇；濃鹽酸；20%R氧化鈉。D.實驗裝置回流反應裝置蒸餾裝置抽濾裝置E.實驗步驟及實驗現(xiàn)象實驗步驟實驗現(xiàn)象注意事項1.裝回流反

14、應裝置，向三 口燒瓶中加入3.61g對溴 乙酰苯胺、7.5mL95%勺 乙醇，加熱至沸，緩慢滴 加4.3mL的濃鹽酸 2。得到無色透明液體，加濃 鹽酸的過程，溶液顏色變 為淡褐色。1對溴苯胺易氧化，不 能烘干，應自然晾干。，2滴加濃鹽酸不宜太快3乙醇為低沸點有機物， 所以蒸餾時收集到的液 體是乙醇，以此除去乙 醇。2.加畢回流30分鐘，加 入18mL水使反應物稀釋。稀釋后，溶液顏色稍稍變 淺。3.將回流裝置改成蒸餾裝置進行蒸餾：3：，將殘余蒸餾時87r流出第一滴 乙醇且在蒸餾時，分流管物對溴苯胺鹽倒入25mL冰水中，在攪拌下滴加20%氫氧化鈉使之剛好呈 堿性。抽濾，水洗抽干后 用乙醇-水重結晶

15、， 自然 晾干。中有少量白色針狀結晶。 倒入冰水后，溶液變白色 渾濁。加氫氧化鈉后，有 大量白色固體產(chǎn)生。F.實驗結果產(chǎn)品為白色固體，重0.85克實際產(chǎn)量理論產(chǎn)量產(chǎn)率0.85g2.33g0.85/2.33=36.48%G.實驗分析和討論導致產(chǎn)物產(chǎn)率低的因素：a.用對修乙酰苯胺制備目標產(chǎn)物乙酰苯胺時要用小火加熱以防止制成的對對溴苯胺再次 被氧化而造成目標產(chǎn)物損失，降低產(chǎn)率。b.實驗蒸餾過程中溫度太高容會使沸點66.4C的對溴苯胺部分蒸出，分餾管中有少量白色 固體結晶，造成產(chǎn)物損失，降低產(chǎn)率。c.用對修乙酰苯胺制備目標產(chǎn)物乙酰苯胺時，重結晶要用盡量少的乙醇-水，以免產(chǎn)物太多損失，產(chǎn)率降低。d.對溴

16、苯胺容易氧化，不能烘干，應自然晾干，以防止制成的產(chǎn)物被氧化變質，降低產(chǎn)率3.參考文獻1李正啟,謝恩,馬良.綠色化學與人類社會的可持續(xù)發(fā)展J.化學工業(yè). 2011, 29, 3-52唐敏.綠色條件下三溴吡啶催化有機反應的研究D.江西師范大學化學化 工學院. 2009:13王小軍,宋衛(wèi)鋒.綠色化學在有機化學化工中的應用進展J.甘肅化工. 2006, 1, 1-34 Veerababurao, K.; Sarala, Naik.; Bhisma K. P. A New Recyclable Ditribromide Reagent forEfficient Bromination under Sol

17、vent FreeConditionJ. J. Org. Chem. 2005, 70, 4267-42715 Upasana, B.; Gopal, B.; Mihir, K. C. Regioselective Bromination ofOrganic Substrates by Tetrabutylammonium Bromide Promoted by V2O5-H2O2: AnEnvironmentally Favorable Synthetic Protocol J.Org. Lett. 2000, 2,247-2496 Majid, M.; Heravi, N.; Abdolhosseini, H. A. O. Regioselective and high-yielding bromination ofaromatic compounds usinghexamethylenetetramine-bromine J.Tetrahedron Letters 2005, 46,8959-89637魯莉華,李英春.催化加氫法制備對溴苯胺J.青島科技大學學報. 2005,26, 205-2078 Habib Firouzabadi, Nasser Iranpoor, Kamal Amani. Heter