对硝基苯胺
设计实验
课题：由乙酰苯胺制备对硝基苯胺姓名：洪勇波
指导老师：钟振林教授
时间：2013年6月
由乙酰苯胺制备对硝基苯胺
一、摘要
以乙酰苯胺为原料，通过硝化、水解得到邻硝基苯胺和对硝基苯胺的混合物，通过水蒸气蒸馏分离邻对产物，对中间产物及最终进行熔点的测定和TLC分析，并判断产物的纯度。
二、实验原理
主反应
低温
副反应
三、药品安全数据
四、实验装置图
五、实验流程图
六、实验步骤
1、在50ml烧瓶中加入磁子，5.00g乙酰苯胺，8ml冰醋酸，组装回流装置
图，开动搅拌，开始加热使之溶解，保持微沸状态,回流3min后，用冰水冷却。
2、冷却到15℃时，将溶液倒入小烧杯中，在30min内多次少量的加入8.5ml
浓硫酸，保持温度控制在25℃以下，溶液变为淡黄绿色。
3、待温度冷却到10℃时，加入3.2ml浓硝酸和4.2ml浓硫酸配成的冷混酸
溶液，在15min内多次少量的加入，保持温度在10~20℃，溶液变为橙黄色。
4、待温度降到12℃时，取出冰水浴，在室温下搅拌30min，溶液变为亮橙
色。
5、在大烧杯中加入约10.0碎冰和42.5ml水，将反应后的液体倒入大烧杯
中，有白色固体析出，溶液呈淡黄色糊状，抽滤并用少量水冲洗滤饼。
并搅拌，直至没有气泡冒6、将滤饼倒入小烧杯中加入少量水，加入NaCO
3
，抽滤，干燥后粗产品重5.94g，分为A、B两份，出，约加入5.0gNaCO
3，
A重2.90g，B重3.04g。
7、将A加入50ml圆底烧瓶中，加入磁子，加入22ml乙醇，组装回流装置，
加热溶解，进行重结晶操作，抽滤后的液体呈现橙红色，冷却滤液，有淡黄色晶体析出，再抽滤干燥后得到产品1.82g。
8、将1.82g产品倒入50ml圆底烧瓶中，加入磁子，加入10ml溶液（浓硫
酸和水比1：1），组装回流装置，回流约30min，溶液呈白色浑浊状。
9、开动搅拌和加热，液体开始变为乳黄色，回流5min后，变为黄色透明
液体，回流40min后液体变为橙黄色，用冰水浴冷却后倒入大烧杯中。
10、称量9.38gNaOH，加入43ml水配制成水溶液，待到冷却后倒入到大
烧杯中，搅拌，待其冷却，测得PH约等于10，加入20ml冷水稀释，有黄色固体析出，液体呈现黄色浑浊状。抽滤并用冷水洗涤，干燥得到黄色1.28g。
11、将B产品倒入50ml圆底烧瓶中，加入磁子，加入20ml溶液（浓硫
酸和水比1：1），组装回流装置，回流约55min，溶液呈白色浑浊状。
12、称量12gNaOH，加入43ml水配制成水溶液，待到冷却后倒入到大烧
杯中，搅拌，待其冷却，测得PH约等于12，加入40ml冷水稀释，有黄色固体析出，液体呈现黄色浑浊状。抽滤并用冷水洗涤，干燥得到黄色
1.36g。从中称量出C、D两份，C质量为0.54g，D质量为0.51g。
13、将C倒入50ml烧杯中，加入5ml水和5ml乙醇，搭建回流装置，重
结晶抽滤干燥，得到黄色针状晶体0.4g。
14、将D倒入三口烧瓶中，搭建水蒸气蒸馏装置，馏速1滴每秒，接到
，50ml馏分后停止加热，馏液呈现淡黄色，将馏液分两次用20mlCHcl
3 合并萃取液，用4.00g无水气化钙干燥10min，将干燥后的液体倒入50ml
当烧瓶中液体剩余3ml左右时圆底烧瓶中，搭建蒸馏装置，除掉CHcl
3
停止加热，在室温下冷却，没有晶体析出。
15、三中烧瓶中液体在室温下冷却，有黄色针状晶体析出，抽滤干燥得
到晶体0.32g。
16、测产物及中间产物的熔点。
17、在展开槽中加入3ml石油醚和1ml乙酸乙酯，进行TLC分析。
七、数据记录
八、实验结果
1、硝化产率=5.94/（5*180/135）
=89.1%
粗产品熔点为189℃比对硝基乙酰苯胺低，说明产物不纯含有杂质
2、纯化的回收率=1.82/2.9
=62.7%
纯化后的熔点为214℃，比较接近对硝基乙酰苯胺的理论值216℃
3、纯化水解后的产物的熔点为143℃，比理论值148.5℃小，产物中有杂质
TLC分析得出结论为水解产物为对硝基乙酰苯胺
4、粗产品直接水解熔点为136℃，与理论值148.5℃小，比纯化水解后的产物小，含有的杂质较多
TLC分析得出结论为水解产物为对硝基乙酰苯胺
5、直接水解重结晶得到0.4g产品，收率为0.4/0.54=0.74.1%
直接水解产物重结晶纯化后的产物熔点为147℃与理论值148.5℃较为接近TLC分析得出结论为水解产物为对硝基乙酰苯胺
6、三中烧瓶中的晶体熔点为147℃比较接近对硝基苯胺理论值148.5℃TLC分析得出结论为水解产物为对硝基乙酰苯胺
晶体质量为0.32g，那么邻硝基苯胺为1.9g，对：邻=17：10
7、馏分中的产物经TLC分析含有邻硝基苯胺
九、实验讨论
1、溶解乙酰苯胺时加入醋酸的作用？
乙酰苯胺可以在低温下溶解于浓硫酸里，但速度较慢，加入冰醋酸可加速其溶解。还可以抑制乙酰苯胺水解成乙酸和苯胺。
2、粗产物纯化后测熔点比较接近理论值，而粗产品熔点与理论值相隔较大？
邻硝基乙酰苯胺和对硝基乙酰苯胺在乙醇中的溶解度不同，所得的粗产品用乙醇进行结晶，从而可以除去溶解度较大的邻硝基乙酰苯胺。结晶后的产物相对比较纯净，所以熔点比较接近理论值。
3、生成邻硝基苯胺的机理？
反应中磺酸基占据乙酰氨基的对位，使进入的硝基只能到乙酰氨基的邻位、磺酸基的间位，然后水解得到邻硝基苯胺。
4、邻对硝基苯胺产物比与什么有关？
邻位与对位的比例与反应温度有关，反应-20℃时，邻对比为23：77，20℃时两者之比为68：32，随着温度升高，邻位产物逐渐增多，所以为了得到更多的对位产物，尽量使反应在低温条件下进行。
5、碳酸钠洗涤粗产品的作用?
用用碳酸氢钠溶液洗涤是为了除去副产物邻硝基乙酰苯胺。
6、水蒸气蒸馏分离邻对产物的原理？
对硝基苯胺通过分子间氢键而缔结，沸点较高，邻位产物容易形成分子内氢键，而呈六元螯环结构，沸点相对较低，可随水蒸气蒸出，从而与对硝基苯胺分离。
7、实验中没有得到邻硝基苯胺晶体的原因？
邻硝基苯胺的含量少；水蒸气只带出少量邻硝基苯胺，大部分留在三中烧瓶中；得到的馏分体积太小。应该直到没有油滴馏出，馏出液的着色很淡时才停止蒸馏。萃取剂没有与馏分充分接触也是重要原因。
十、总结
通过本次设计实验掌握了对硝基苯胺的制备原理，掌握低温反应的操作；
巩固重结晶、抽滤、水蒸气蒸馏等基本操作。
十一、参考文献
[1]苏军义,都林林,刘孟丽.对硝基乙酰苯胺的合成研究[J].化学推进剂与高分子材料,2009,7(3):37-39.
[2]邹绍国.对硝基苯胺制备实验的改进[J].成都纺织高等专科学校学报,2007,24(1):46-48.
[3]有机化学实验硝基乙酰苯胺武汉大学化学与分子科学学院实验中心编武汉大学出版社
[4]邢其毅裴伟伟徐瑞秋裴坚甚而有机化学第三版下第795页到796页高等教育出版社