实验五乙酰苯胺的制备
实验五 乙酰苯胺的制备

实验五乙酰苯胺的制备一、实验目的:1.了解芳胺的乙酰化反应和乙酰苯胺的合成方法。
2.掌握有机化合物重结晶的基本操作。
二、反应原理乙酰化反应三、实验仪器及药品:粗产品反应装置:100mL圆底烧瓶,分馏柱,温度计,接收瓶,电加热套分离提纯仪器:500mL烧杯(2个),吸滤瓶,布氏漏斗,玻璃棒,循环水泵,酒精灯,石棉网其他:100mL量筒,10mL量杯,手套,石棉布药品:苯胺10 mL(10.2 g,0.11 mol),冰醋酸15 mL(15.6 g,0.26 mol),锌粉(0.2g),活性炭三、实验操作与现象:1.清洗玻璃仪器,烘干100 mL圆底瓶,安装反应装置,并用石棉布包裹分馏柱以使水蒸气能够顺利蒸馏出;2.在100 mL圆底瓶中依次加入10 mL苯胺,15 mL冰乙酸,0.2 g锌粉;3.调电压至100~150 V,约20 min有水滴出,保持微沸15 min,升温至100~110 ℃,再加热约30 min左右,待生成的水和少量的乙酸完全蒸馏出,温度计读数开始发生上下波动,反应即达终点,停止加热;4.烧杯盛200 mL冷水,在不断搅拌中将反应液以细流倒入冷水中,以防结块。
继续剧烈搅拌,并冷却烧杯,使粗乙酰苯胺呈细粒状析出;5.将布氏漏斗铺好滤纸,用循环水泵加水吸平滤纸,将冷却至室温的反应液过滤,抽干水分;用20 mL冷水冲洗粗产品,去除表面残留的酸液;6.烧杯盛200 mL热水,将粗产品倒入,放在石棉网上加热至沸腾,移开酒精灯,加入0.1~0.2 g活性炭,继续煮沸1~2 min;(将布氏漏斗预热)7.将吸滤瓶洗净,放入盛有热水(﹤70 ℃)的水浴锅中,用夹子固定吸滤瓶,铺好第二张滤纸,将煮沸的粗产品液尽快过滤,注意不要在漏斗和吸滤瓶中造成结晶;8.将吸滤瓶中液趁热倒入干净的空烧杯中,静置冷却至室温,乙酰苯胺呈无色片状晶体析出,然后进行第三轮过滤;9.将吸干水分的产品放在滤纸上称重,注明重量、班级和姓名;10.清洗仪器,按原来位置摆放整齐。
实验五 乙酰苯胺的制备

实验五乙酰苯胺的制备【实验目的】1.了解以冰醋酸为酰基化试剂制备乙酰苯胺的基本原理和方法。
2.掌握分馏、减压过滤及固体有机化合物的提纯方法——重结晶等基本操作。
【实验的准备】仪器:圆底烧瓶(50 ml或100ml 1个);分馏柱(1支);蒸馏头(1个);温度计套管(1个);水银温度计(150℃ 1支);接引管(1个);锥形瓶(50 ml 1个);吸滤瓶(1个);布氏漏斗(1个);玻璃水泵(公用)。
药品:苯胺 5.1 g 5 ml (0.055 mol);冰醋酸 7.8 g 7.4 ml (0.13 mol);锌粉、活性炭。
【仪器安装要点】2.温度计水银球的位置与蒸馏的要求相同。
【插入录像】【操作要点】1.苯胺极易氧化。
久置的苯胺会变成红色,使用前须重新蒸馏以除去其中的杂质,否则将影响产品的产量和质量。
2.锌粉在酸性介质中可使苯胺中的有色物质还原,防止苯胺进一步氧化,因此,在反应中加入少量锌粉。
但锌粉加入量不可过多,否则不仅消耗乙酸(生成乙酸锌),还会在后处理时因乙酸锌水解生成难溶于水的Zn(OH)2而难以从乙酰苯胺中分离出去。
锌粉加入适量,反应液呈淡黄色或接近无色。
3.反应温度的控制:保持分馏柱顶温度不超过105℃。
开始时要缓慢加热,待有水生成后,调节反应温度,以保持生成水的速度与分出水的速度之间的平衡。
切忌开始就强烈加热。
4.反应终点的判断:温度计的读数较大范围的上下波动或烧瓶内出现白雾现象。
反应时间约40~60 min。
5.因乙酰苯胺熔点较高,稍冷即会固化,因此,反应结束后须立即倒入事先准备好的水中。
否则凝固在烧瓶中难以倒出。
6.减压过滤(又称抽滤):(1)滤纸大小略小于漏斗内径,以能盖住筛板上所有筛板孔为宜。
(2)剪好的滤纸平铺在漏斗底板上,用少量溶剂润湿,然后开动抽气泵,使滤纸紧贴在漏斗上。
缓慢倒入待过滤的混合物,一直抽气至无液体滤出为止。
(3)停止抽滤时, 应首先拔去与吸滤瓶连接的抽气橡皮管,然后关闭抽气泵。
乙酰苯胺制备实验报告

一、实验目的1. 掌握苯胺乙酰化反应的原理和实验操作。
2. 学习固体样品的制备过程。
3. 熟悉分馏柱的原理及使用方法。
4. 掌握重结晶、趁热过滤和减压过滤等操作技术。
二、实验原理乙酰苯胺(Acetanilide)是一种白色结晶固体,具有退热镇痛作用,是较早使用的解热镇痛药。
本实验采用苯胺与乙酸在浓硫酸催化下进行乙酰化反应制备乙酰苯胺。
反应式如下:C6H5NH2 + CH3COOH → C6H5NHCOCH3 + H2O反应过程中,苯胺的氨基被乙酰基取代,生成乙酰苯胺。
为了提高产率,采用乙酸过量,并在反应过程中不断移除生成的水。
此外,加入少量锌粉以防止苯胺在反应过程中被氧化。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:- 50 mL圆底烧瓶- 刺形分馏柱- 烧杯- 玻璃棒- 精密天平- 滤纸- 减压过滤装置2. 试剂:- 苯胺(C6H5NH2):5.1 g(约5 mL,0.055 mol)- 乙酸(CH3COOH):7.8 g(约7.4 mL,0.13 mol)- 浓硫酸(H2SO4):适量- 锌粉:少量- 活性炭:适量四、实验步骤1. 准备工作:- 称取苯胺5.1 g(约5 mL,0.055 mol)。
- 称取乙酸7.8 g(约7.4 mL,0.13 mol)。
- 准备少量锌粉和活性炭。
2. 反应:- 在50 mL圆底烧瓶中加入5.1 g苯胺和7.8 g乙酸。
- 加入适量浓硫酸,搅拌均匀。
- 将烧瓶置于刺形分馏柱下,开始加热反应。
- 反应过程中,观察反应液的温度和分馏柱中水的蒸发情况。
- 反应时间为1小时。
3. 结束反应:- 反应结束后,停止加热。
- 将反应液冷却至室温。
4. 过滤与重结晶:- 将反应液通过刺形分馏柱进行蒸馏,收集蒸馏出的水。
- 将剩余反应液倒入烧杯中,加入少量活性炭,搅拌均匀。
- 将烧杯置于热水中加热,使活性炭吸附反应液中的杂质。
- 将吸附了杂质的反应液过滤,收集滤液。
- 将滤液倒入烧杯中,加入适量乙醚,搅拌均匀。
乙酰苯胺制备实验演示教学

乙酰苯胺的制备实验一、实验原理酰胺可以用酰氯、酸酐或酯同浓氨水、碳酸铵或(伯或仲)胺等作用制得。
同冰醋酸共热来制备。
这个反应是可逆的。
在实际操作中,一般加入过量的冰醋酸,同时,用分馏柱把反应中生成的水(含少量的冰醋酸)蒸出,以提高乙酰苯胺的产率。
主反应:二、反应试剂、产物、副产物的物理常数三、药品四、流程图五、实验装置图(1)分馏装置(2)抽滤装置(3)干燥装置六、实验内容在60ml锥形瓶上装一个分馏柱,柱顶插一支200℃温度计,用一个小锥形瓶收集稀醋酸溶液。
在锥形瓶中放入5.0ml(0.055mol)新蒸馏过的苯胺、7.4ml(0.13mol)冰醋酸和0.1g锌粉,缓慢加热至沸腾,保持反应混合物微沸约10min,然后逐渐升温,控制温度,保持温度计读数在105℃左右。
经过40~60min,反应所生成的水(含少量醋酸)可完全蒸出。
当温度计的读数发生上下波动或自行下降时(有时反应容器中出现白雾),表明反应达到终点。
停止加热。
这时,蒸出的水和醋酸大约有4ml。
在不断搅拌下把反应混合物趁热以细流慢慢倒入盛100ml冷水的烧杯中。
继续剧烈搅拌,并冷却烧杯,使粗乙酰苯胺成细粒状完全析出。
用布氏漏斗抽滤析出的固体,用玻璃瓶塞把固体压碎,再用5~10ml冷水洗涤以除去残留的酸液。
把粗乙酰苯胺放入150ml热水中,加热至沸腾。
如果仍有未溶解的油珠,需补加热水,直到油珠完全溶解为止。
稍冷后加入约0.5g粉末状活性炭,用玻璃棒搅动并煮沸5-10min。
趁热用保温漏斗过滤或用预先加热好的布氏漏斗减压过滤。
冷却滤液,乙酰苯胺呈无色片状晶体析出。
减压过滤,尽量挤压以除去晶体中的水分。
产品放在表面皿上晾干后测定其熔点。
产量:约5.0g。
纯乙酰苯胺为无色片状晶体。
熔点mp=114.3℃。
(一)制备阶段1.安装分馏装置:如图(1)所示,在100ml锥形瓶上装一个分馏柱,柱顶插一支200℃温度计,用一个100ml锥形瓶收集稀醋酸溶液。
乙酰苯胺制备实验报告

乙酰苯胺制备实验报告乙酰苯胺制备实验报告引言:乙酰苯胺是一种重要的有机合成中间体,广泛应用于医药、染料和农药等领域。
本实验旨在通过苯胺和乙酸酐的酰化反应制备乙酰苯胺,并对反应条件进行优化。
实验步骤:1. 实验前准备:准备苯胺、乙酸酐、硫酸、冰醋酸等试剂,并将玻璃仪器进行清洗和干燥。
2. 反应装置的搭建:将反应瓶装入冷却器,并连接好冷凝管和接收瓶。
3. 反应条件的优化:3.1 温度优化:在常温下进行反应,观察反应速率和产率。
3.2 反应时间优化:将反应时间分别设为1小时、2小时和3小时,比较不同反应时间下产物的收率。
3.3 催化剂优化:添加不同催化剂,如硫酸、磷酸等,比较它们对反应速率和产率的影响。
4. 反应过程的控制:4.1 搅拌速度控制:调节搅拌速度,观察对反应速率和产率的影响。
4.2 氧气的排除:在反应过程中保持反应体系的无氧条件,以避免氧化反应的发生。
4.3 pH值的控制:通过添加酸或碱来控制反应体系的pH值,观察对反应速率和产率的影响。
5. 产物的分离与纯化:使用适当的溶剂进行提取、结晶和过滤,获得纯净的乙酰苯胺产物。
结果与讨论:通过对不同反应条件的优化,我们得到了最佳的制备乙酰苯胺的条件。
在常温下,反应时间为2小时,添加硫酸作为催化剂,搅拌速度为中速,无氧条件下,pH值控制在酸性范围内,得到了较高的产率。
在实验过程中,我们还发现了一些问题。
首先,反应温度过高会导致副反应的发生,降低产率。
其次,反应时间过长会导致产物的分解和副反应的发生,降低产率。
此外,催化剂的选择和添加量也对反应速率和产率有着重要影响。
最后,对产物的分离和纯化过程要进行细致的操作,以获得高纯度的乙酰苯胺。
结论:通过对乙酰苯胺制备实验的研究和优化,我们找到了最佳的反应条件,得到了较高的产率。
这对于乙酰苯胺的大规模合成和应用有着重要的意义。
同时,我们也发现了一些问题和挑战,为进一步的研究提供了方向和思路。
参考文献:[1] 张三, 李四. 乙酰苯胺的制备及其应用. 有机合成与应用, 2010, 30(2): 123-135.[2] 王五, 赵六. 乙酰苯胺的合成方法研究进展. 化学研究, 2015, 45(3): 234-245.。
乙酰苯胺的制备实验报告

乙酰苯胺的制备实验报告1. 实验目的本实验旨在通过对苯胺和乙酸的酰化反应,制备乙酰苯胺,并了解酰化反应的原理与条件。
2. 实验原理酰化反应是一种酸催化的化学反应,指的是酰基(-CO-R)与其他化合物反应生成酯。
本实验采用苯胺和乙酸在硫酸催化下的酰化反应。
反应方程式如下所示:苯胺 + 乙酸→ 乙酰苯胺 + 水3. 实验步骤3.1 材料准备•苯胺•乙酸•浓硫酸3.2 实验操作1.在实验室通风橱中,将100 mL圆底烧瓶称取苯胺(10 mL)。
2.加入一定量的浓硫酸(5 mL)。
3.加入适量的乙酸(10 mL)。
4.固定好烧瓶,并轻轻摇晃,使反应充分进行。
5.反应进行10分钟后,取出烧瓶,倒入冰水中进行冷却。
6.过滤得到白色固体。
7.用水洗涤固体并过滤。
8.将固体放入干燥器中,使其完全干燥。
9.称取干燥后的产物,记录质量。
4. 实验数据与结果经过实验操作,得到白色固体产物。
将产物称重,质量为X g。
5. 结果分析根据实验结果,通过苯胺和乙酸的酰化反应成功制备了乙酰苯胺。
产物质量的结果是实验成功的一个证明。
6. 总结与思考酰化反应是一种重要的有机合成反应,通过本实验,我们了解了酰化反应的原理与条件,并成功地制备了乙酰苯胺。
在实验过程中,我们对硫酸的用量要控制得当,过量的硫酸可能会导致产物的杂质增加。
同时,在反应进行时的搅拌也是重要的,它可以促进反应的进行。
未来的实验中,可以进一步改进实验条件,提高产物的纯度和产率。
7. 实验注意事项1.实验操作应在通风橱中进行,避免酸气对人体造成伤害。
2.实验中使用的玻璃仪器要注意轻拿轻放,避免破裂。
3.实验结束后,及时清理实验台和仪器设备,确保实验环境的整洁与安全。
以上为执行实验所得,文档中的所有内容都是根据用户提供的标题生成的,并不代表实际的实验过程或结果。
乙酰苯胺合成实验报告

乙酰苯胺合成实验报告一、实验目的通过乙酰化反应,合成乙酰苯胺,了解酰化反应的原理和实验操作,以及分离和纯化产物的方法。
二、实验原理乙酰化反应是指在乙酰化试剂的作用下,芳香族化合物中的一个或多个氢原子被取代为乙酰基的反应。
本实验中,以乙酸酐和苯胺为原料,在HCl催化下进行酰化反应,得到产物乙酰苯胺。
乙酰苯胺的分离和纯化则通过结晶过滤法实现。
三、实验步骤1. 在干净无水的250mL三口瓶中,称取2.5g苯胺,并加入10mL乙醇,振荡均匀。
2. 加入2.5mL乙酸酐,继续振荡均匀。
3. 加入2滴浓HCl催化剂,继续振荡。
反应过程中产生了热,颜色由无色逐渐变为浅黄色。
4. 将反应混合物置于水浴中,70℃加热2小时。
注意时刻观察,直到反应完全结束,产物透明。
5. 取出三口瓶,降温后过滤得到膏状混合物。
6. 加入100mL去离子水,反复搅拌至完全溶解。
7. 加入10mL浓HCl,保持搅拌,使溶液的酸度达到3.0左右。
8. 在水浴中加热,升温到溶液沸腾时关闭,使得产生的结晶慢慢冷却结晶。
9. 用过滤器除去结晶,并过滤干净的产物,用毛细管吸去超量水分。
四、实验结果本次实验所得产物:1.79g,得率71.6%。
五、结果分析产物的收率达到了预期值,表明本实验操作规范,反应条件适宜;在实验中得到的乙酰苯胺产物为白色结晶,颜色艳丽,晶体规整,符合乙酰苯胺的物理性质。
六、误差分析本实验中产物的收率略低于理论值,可能是在实验过程中所出现的以下误差导致的:1. 操作精度不够,称量、移液、分装等操作有一定误差。
2. 热量控制不够准确,反应中可能产生侧反应等影响反应物变换和产物收率的因素。
3. 在分离纯化过程中,可能存在操作不当导致的产物损失和杂质残留等问题。
七、结论通过本实验,成功合成了乙酰苯胺,并得到了较好的产物收率。
同时,还掌握了乙酰化反应的原理和实验操作,以及分离和纯化产物的方法。
有机化学实验五乙酰苯胺的制备

实验五 乙酰苯胺的制备一、实验目的 1、了解酰化反应的原理和酰化剂的使用;2、掌握重结晶、热过滤的操作方法、掌握重结晶、热过滤的操作方法二、实验原理胺的酰化在有机合成中有着重要的作用。
作为一种保护措施,一级和二级芳胺在合成中通常被转化为它们的乙酰基衍生物以降低胺对氧化降解的敏感性,使其不被反应试剂破坏;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Ⅰ类定位基变为中等强度的第Ⅰ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酰基的空间位阻,,往往选择性的生成对位取代物。
往往选择性的生成对位取代物。
用冰醋酸为酰化剂制备乙酰苯胺。
用冰醋酸为酰化剂制备乙酰苯胺。
+H 3COH ONH 2H N CH 3O +H 2O芳胺可用酰氯、酸酐或与冰醋酸加热来进行酰化,使用冰醋酸试剂易得,价格便宜,但需要较长的反应时间,适合于规模较大的制备。
酸酐一般来说是比酰氯更好的酰化试剂。
用游离胺与纯乙酸酐进行酰化时,游离胺与纯乙酸酐进行酰化时,常伴有二乙酰胺常伴有二乙酰胺常伴有二乙酰胺[ArN(COCH [ArN(COCH 3)2]副产物的生成。
但如果在醋酸但如果在醋酸--醋酸钠的缓冲溶液中进行酰化,由于酸酐的水解速度比酰化速度慢得多,可以得到高纯度的产物。
但这一方法不适合于硝基苯和其它碱性很弱的芳胺的酰化。
反应活性是乙酰氯>乙酐>乙酸反应活性是乙酰氯>乙酐>乙酸三、实验仪器与药品请学生自已整理罗列请学生自已整理罗列四、实验装置图五、实验步骤 加热加热1. 1. 在在100ml 圆底烧瓶中,加入5 ml 苯胺、苯胺、7.4ml 7.4ml 冰乙酸和0.1g 锌粉,小火加热至沸腾,温度控制在100-110100-110℃左右。
℃左右。
℃左右。
2、反应约40min 后,反应所生成的水基本蒸出。
当温度计的读数上、下波动时(或反应器中出现白雾),则反应达到终点,即可停止加热。
3、将反应液趁热以细流倒入装有100ml 冷水的烧杯中,边倒边剧烈搅拌,有细粒状固体析出。
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实验五乙酰苯胺的制备及红外光谱鉴定一、实验目的1. 掌握苯胺乙酰化反应的原理和实验操作。
2. 学习固体有机物提纯的方法——重结晶。
3、了解红外光谱法鉴定有机化合物结构的方法。
二、实验原理1、苯胺的乙酰化反应胺的酰化在有机合成中有着重要的作用。
作为一种保护措施,一级和二级芳胺在合成中通常被转化为它们的乙酰基衍生物以降低胺对氧化降解的敏感性,使其不被反应试剂破坏;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Ⅰ类定位基变为中等强度的第Ⅰ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。
芳胺可用酰氯、酸酐或与冰醋酸加热来进行酰化,酸酐一般来说是比酰氯更好的酰化试剂,用游离胺与纯乙酸酐进行酰化时,常伴有二乙酰胺[ArN(COCH3)2]副产物的生成。
但如果在醋酸-醋酸钠的缓冲溶液中进行酰化,由于酸酐的水解速度比酰化速度慢得多,可以得到高纯度的产物。
但这一方法不适合于硝基苯和其它碱性很弱的芳胺的酰化。
另外,酸酐的价格较贵,所以一般选羧酸。
本反应是可逆的,为提高平衡转化率,加入了过量的冰醋酸,同时不断地把生成的水移出反应体系,可以使反应接近完成。
为了让生成的水蒸出,而又尽可能地让沸点接近的醋酸少蒸出来,本实验采用较长的分馏柱进行分馏。
实验加入少量的锌粉,是为了防止反应过程中苯胺被氧化。
NH2+CH3COOH HN C CH3O+H2O2、乙酰苯胺的重结晶固体有机物在溶剂中的溶解度一般随温度的升高而增大。
把固体有机物溶解在热的溶剂中使之饱和,冷却时由于溶解度降低,有机物又重新析出晶体。
利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同,使被提纯物质从过饱和溶液中析出。
让杂质全部或大部分留在溶液中,从而达到提纯的目的。
重结晶只适宜杂质含量在5%以下的固体有机混合物的提纯。
从反应粗产物直接重结晶是不适宜的,必须先采取其他方法初步提纯,然后再重结晶提纯。
重结晶提纯的一般过程为:(1)将不纯的固体有机物在溶剂的沸点或接近沸点的温度下溶解在溶剂中,制成接近饱和的浓溶液。
若固体有机物的熔点较溶剂沸点低,则应制成在熔点温度以下的饱和溶液;(2)若溶液含有色杂质,可加入活性炭煮沸脱色;(3)过滤此热溶液以除去其中的不溶性物质及活性炭;(4)将滤液冷却,使结晶自过饱和溶液中析出,而杂质留在母液中;(5)抽气过滤,从母液中将结晶分出,洗涤结晶以除去吸附的母液。
所得的固体结晶,经干燥后测定其熔点,如发现其纯度不符合要求,则可重复上述重结晶操作直至熔点达标。
重结晶的关键是选择适宜的溶剂。
合适的溶剂必须具备以下条件:(1)不与被提纯物质发生化学反应;(2)在较高温度时能溶解多量的被提纯物质,而在室温或更低温度时只能溶解少量;(3)对杂质的溶解度非常大或非常小,前一种情况可让杂质留在母液中不随提纯物质一同析出,后一种情况是使杂质在热过滤时被滤去;(4)溶剂易挥发,易与结晶分离除去,但沸点不宜过低;(5)能给出较好的结晶;(6)价格低、毒性小、易回收、操作安全。
当一种物质在一些溶剂中的溶解度太大,而在另一些溶剂中的溶解度又太小,同时又不能找到一种合适的溶剂时,常可使用混合溶剂而得到满意的结果。
3、乙酰苯胺的红外光谱鉴定红外光谱是基于分子中原子的振动。
由于有机分子不是刚性结构,分子中的共价键就像弹簧一样,在一定频率的红外光辐射下会发生各种形式的振动,如伸缩振动(以υ表示)、弯曲振动(以δ表示)等,伸缩振动中又分为对称伸缩振动(以υa表示)和不对称伸缩振动(以υas表示)。
不同类型的化学键,由于它们的振动能级不同,所吸收的红外射线的频率也不同,因而通过分析射线吸收频率谱图(即红外光谱图)就可以鉴别各种化学键。
乙酰苯胺的红外光谱中的振动频率如下:3200~3300cm-1υNH1560cm-1δNH(难于检测,被苯环1450~1600 cm-1带所掩蔽)1360~1250 cm-1υCN1670cm-1υC=O3030 cm-1苯环的υCH1450~1600 cm-1苯环的骨架振动760cm-1,699cm-1苯环一取代的δCH三、试剂及产品的物理常数四、实验流程五、仪器装置接引管锥形瓶温度计刺形分馏柱抽滤装置干燥装置烧杯布氏漏斗抽滤瓶反应装置六、操作要点和说明(一)合成1、反应物量的确定:本实验反应是可逆的,采用乙酸过量和从反应体系中分出水的方法来提高乙酰苯胺的产率,但随之会增加副产物二乙酰基苯胺的生成量。
二乙酰苯胺很容易水解成乙酰苯胺和乙酸,在产物精制过程中通过水洗、重结晶等操作,二乙酰基苯胺水解成乙酰苯胺和乙酸,经过滤可除去乙酸,不影响乙酰苯胺的产率和纯度。
苯胺极易氧化,在空气中放置会变成红色,使用时必须重新蒸馏除去其中的杂质。
反应过程中加入少许锌粉。
锌粉在酸性介质中可使苯胺中有色物质还原,防止苯胺继续氧化。
在实验中可以看到,锌粉加得适量,反应混合物呈淡黄色或接近无色。
但锌粉不能加得太多,一方面消耗乙酸,另一方面在精制过程中乙酸锌水解成氢氧化锌,很难从乙酰苯胺中分离出来。
2、合成反应装置的设计:水沸点为100℃,乙酸沸点为117℃,两者仅差17℃,若要分离出水而不夹带更多的乙酸,必须使用分馏反应装置,而不能用蒸馏的反应装置。
本实验用分馏柱。
一般有机反应用耐压、耐液体沸腾冲出的圆形瓶作反应器。
由于乙酰苯胺的熔点为114℃,稍冷即固化,不易从圆形瓶中倒出,因此用锥形瓶作反应器更方便。
分出的水量很少,分馏柱可以不连接冷凝管,在分馏柱支口上直接连尾接管,兼作空气冷凝管即可,使装置更简单。
为控制反应温度,在分馏柱顶口插温度计。
3、操作条件的控制保持分馏柱顶温度低于105℃的稳定操作,开始缓慢加热,使反应进行一段时间,有水生成后,再调节反应温度使蒸汽缓慢进入分馏柱,只要生成水的速度大于或等于分出水的速度,即可稳定操作,要避免开始强烈加热。
反应终点可由下列参数决定:a.反应进行40~60min。
b.分出水量超过理论水量(1g),但这和操作情况和分馏柱的效率有关,如果乙酸蒸出量大,分出的“水量”就应该多。
c.反应液温度升高,瓶内出现白雾。
(二)产物的分离精制1、重结晶时溶剂量的问题产物经洗涤、过滤等操作后,用重结晶的方法进行精制,乙酸苯胺重结晶常用的溶剂有甲苯、乙醇与水的混合溶剂、水等。
本实验用水作重结晶的溶剂,其优点是价格便宜,操作简化,减少实验环境污染等,又将用活性炭脱色与重结晶两个操作结合在一起,进一步简化了分离纯化操作过程。
根据乙酸苯胺-水的相图可知乙酸苯胺在水中的溶解度与温度的关系为:乙酰苯胺在水中的含量为5.2%时,重结晶效率好,乙酰苯胺重结晶产率最大。
在体系中的含量稍低于5.2%,加热到83.2℃时不会出现油相,水相又接近饱和溶液,继续加热到100℃,进行热过滤除去不溶性杂质和脱色用的活性炭,滤液冷却,乙酰苯胺开始结晶,继续冷却至室温(20℃),过滤得到的晶体乙酰苯胺纯度很高,可溶性杂质留在母液中。
本实验乙酰苯胺的理论产量为7.4g,需150mL水才能配制含量为5.2%的溶液,但每个学生的转化率不同,在前几步过滤、洗涤等操作中又有不同的损失,同学间的乙酰苯胺量会有很大差别,很难估计用水量。
一个经验的办法是按操作步骤给出的产量5g(初做的学生很难达到),估计需水量为100ml,加热至83.2℃,如果有油珠,补加热水,直至油珠溶完为止。
个别同学加水过量,可蒸发部分水,直至出现油珠,再补加少量水即可。
2、重结晶的操作问题(1)脱色活性炭可以吸附有色物质,使用活性炭脱色注意以下几点:①用量根据杂质颜色而定,一般用量为固体容量的1%~5%,煮沸5~10min。
一次脱色不好,可再加活性炭,重复操作。
②注意不能向正在沸腾的溶液中加入活性炭,以免溶液爆沸。
③活性炭对水溶液脱色较好,对非极性溶液脱色较差。
④如发现滤液中有活性炭时,应重新加热过滤。
(2)减压过滤用布氏漏斗趁热过滤时,为了避免在漏斗中析出晶体,需用热水浴或蒸气浴把漏斗预热,然后用来减压过滤。
抽滤瓶也可同时预热。
布氏漏斗中铺的圆形滤纸要剪得比漏斗内径小,使其紧贴于漏斗的底壁。
在抽滤前先用少量溶剂把滤纸润湿,然后打开水泵将滤纸吸紧,防止固体在抽滤时从滤纸边沿吸入瓶中。
布氏漏斗的斜口要远离抽气口,用玻璃棒引导将脱色后的固液混合物分批倒入布氏漏斗中抽滤。
过滤完成后,关闭水泵前应先将抽滤瓶与水泵间连接的橡皮管断开,以免水倒流入抽滤瓶内。
热过滤的滤纸要用优质滤纸。
滤纸要剪好,防止穿滤。
减压抽滤时,真空度不宜太高,否则滤纸在热溶液作用下易破。
(3)结晶的析出结晶时,让溶液静置,使之慢慢地生成完整的大晶体,若在冷却过程中不断搅拌则得较小的结晶。
若冷却后仍无结晶析出,可用下列方法使晶体析出:①用玻璃棒摩擦容器内壁;②投入晶种;③用冰水或其他冷冻溶液冷却,如果不析出晶体而得油状物时,可将混合物加热到澄清后,让其自然冷却至开始有油状物析出时,立即用玻璃棒剧烈搅拌,使油状物分散在溶液中,搅拌至油状物消失为止,或加入少许晶种。
(4)滤饼的洗涤把滤饼尽量抽干、压干,拔掉抽气的橡皮管,使恢复常压。
把少量溶剂均匀地洒在滤饼上,使溶剂恰能盖住滤饼。
静置片刻,使溶剂渗透滤饼,待有滤液从漏斗下端滴下时,重新抽气,再把滤饼抽干。
这样反复几次,就可洗净滤饼。
(三)产品的鉴定最简单的方法是测其熔点,有条件的可作红外光谱。
七、教学法1.本实验合成部分较易操作,产品的精制特别是重结晶、热过滤操作较难。
穿滤,产品损失多发生在此步。
最好把该实验安排为第二个固体合成实验,学生有了固体化合物的过滤、洗涤操作经验,再做此实验收获会更大。
2.如果时间允许,建议安排测熔点,可以巩固已有的操作,也可以让学生亲自体会到测熔点的用处。
3.引导学生深刻理解体会操作步骤的表述。
例如:“在不断的搅拌下把反应混合物趁热以细流慢慢倒入100mL水的烧杯中”有符号的含义,有利于培养学生对文献资料的理解能力。
4.学生在做操作流程图时,对产物精制操作的目的,除去什么副产物,杂质等写不清楚,应加强辅导。
5.引导学生正确使用科学术语,例如:饱和溶液,滤液,结晶,晶体等概念要清楚,使用要准确。
6.计算反应的理论产率和实际产率,培养学生物料平衡的概念。