实验五 偶氮苯和邻硝基苯胺的分离
设计实验-对硝基苯胺的制备-zh娜
由乙酰苯胺制备对硝基苯胺武汉大学化学与分子科学学院化学基地班摘要芳环上的氨基易被氧化，通常不能用苯胺直接制备对硝基苯胺，而是先将其酰化最后在水解从而保护酰基。
实验中，我们直接用已经酰化的乙酰苯胺来制备对硝基苯胺，实验过程可分为三步：乙酰苯胺的硝化、对硝基乙酰苯胺的酸性水解、对硝基苯胺和邻硝基苯胺的分离。
并且，为了探讨纯化邻硝基苯胺的最佳方法，我们采取了先重结晶再水解、先水解再重结晶、先水解再水蒸气蒸馏三种方法的到产品，并对产品进行测定熔点及TLC分析来对对应方法进行评价。
关键词对硝基苯胺硝化水解熔点TLC分析对硝基苯胺是重要的染料中间体，同时，还可以用作分析试剂，检测空气中的氮。
[1]工业生产对硝基苯胺。
可采用乙酰苯胺硝化、水解的方法，也可用对硝基氯苯氨解的方法。
实验室中由乙酰苯胺制备对硝基苯胺有两步：一是硝化，此过程中通过控制温度主要生成对硝基乙酰苯胺，也会生成邻硝基乙酰苯胺；二是水解，生成对硝基苯胺（同时可能含有邻硝基苯胺），使保护基——乙酰基水解，恢复氨基的本来面目，水解在酸性和碱性条件下均可进行。
由于产物中不可避免的含有邻硝基苯胺，故需要进行第三步——邻硝基苯胺和对硝基苯胺的分离。
通常的分离方法有重结晶、水蒸气蒸馏、柱层析。
[2][3][4]该实验中，控制温度在5摄氏度以下来进行硝化，使产物中有尽可能多的对位产物；由于柱层析需要大量有机溶剂淋洗，不适合整个实验室大规模的实验，故只进行了重结晶和水蒸气蒸馏两种方法进行分离和比较。
1. 实验部分1.1对硝基乙酰苯胺的制备在50mL锥形瓶内放入5g乙酰苯胺和5mL冰醋酸。
用冷水冷却，一边摇动锥形瓶，一边慢慢地加入10mL浓硫酸。
乙酰苯胺逐渐溶解。
将所得溶液放在冰盐浴中冷却到0～2℃。
一边摇动锥形瓶，一边用滴管慢慢地滴加混酸（2.2mL浓硝酸+1.4mL浓硫酸），保持反应温度不超过5℃。
混酸加完后，从冰盐浴中取出锥形瓶，在室温下放置30min，并时时搅拌，使反应趋向完全。
硝基苯类 还原偶氮分光光度法
硝基苯类一稍基和二硝基化合物还原一偶氮光度法（B) 1．方法原理在含硫酸铜的酸性溶液中，由锌粉反应产生的初生态氢将硝基苯还原成苯胺，经重氮偶合反应生成紫红色染料，进行比色测定。
以硝基苯为例，反应如下：当测定含有苯胺类化合物的废水时，需测定两份样品，一份不经还原测苯胺类含量，另一份按本法将硝基苯类还原成苯胺类测定其总吸光度，在减去苯胺类的吸光度后，计算出硝基苯类化合物的含量。
本法测得结果为一硝基和二硝基类化合物，测定结果均以硝基苯表示。
2．干扰及消除酚200mg/L以下、乙醇5％以下、甲醇2.5％以下、丙酮10%以下无干扰。
3．方法的适用范围本方法适用于测定染料、制药、皮革及印染等行业废水中的硝基苯类化合物，最低检出浓度为0.2mg/L。
4．仪器①分光光度计。
② 25m1具塞比色管。
5．试剂①盐酸（ρ=1.18g/ml)。
②锌粉。
③ 20％硫酸氢钾溶液。
④10％硫酸铜溶液。
⑤ 10%氢氧化钠溶液。
⑥5％亚硝酸钠溶液：称取1.0g亚硝酸钠溶于20m1水中，贮存于棕色瓶中，置冰箱内保存，放置时间不要超过三周。
⑦2.5%氨基磺酸馁溶液：称取2.5g氨基磺酸钱溶于l00m1水中，贮存于棕色瓶中，置冰箱内保存，放置时间不要超过三周。
⑧2% N- (1-萘基）乙二胺溶液：称取10gN-(1-萘基）乙二胺盐酸盐溶于水中，在沸水浴上加热使成澄清液，加水至50m1，贮存于棕色瓶中，置冰箱内保存。
当颜色加深或出现沉淀时，需重新配制。
⑨精密pH试纸（pH范围0.5-5.0)。
⑩硝基苯标准溶液：取l0ml乙醇于25m1容量瓶中，盖紧瓶塞，精确称重。
加入2-3滴硝基苯，盖紧瓶塞再称重。
用0.lmol/L硫酸溶液稀释至标线，摇匀。
使用时，再用0.lmol/L硫酸溶液稀释，配制成每毫升含0.l00mg硝基苯的使用液。
6．步骤(1）校准曲线的绘制①吸取1.00ml硝基苯使用溶液（每毫升含0.l00mg）于50m1锥形瓶中，加水至20ml,加入浓盐酸2.0m1，锌粉0.5g, 10％硫酸铜溶液2滴，摇匀。
2-甲基-4-硝基苯胺的制备方法
2-甲基-4-硝基苯胺的制备方法一、概述2-甲基-4-硝基苯胺是一种重要的有机化合物，广泛应用于染料、颜料、药物等领域。
其制备方法具有一定的技术难度，但经过不懈努力和研究，已经有了一些比较成熟的方法。
本文将介绍几种常见的2-甲基-4-硝基苯胺的制备方法，并对比它们的优缺点，为相关领域的研究人员提供参考。
二、硝基苯的氨基化反应1. 反应原理硝基苯的氨基化反应是2-甲基-4-硝基苯胺制备的关键步骤。
该反应是通过硝基苯和甲醛在氢气催化下发生缩合反应，生成对甲基苯胺，并且在硝基苯上有硝基基团。
2. 实验步骤（1）将硝基苯和甲醛溶于适量乙醇中；（2）向溶液中加入氢气催化剂；（3）在加热条件下，进行氨基化反应，得到2-甲基-4-硝基苯胺。
3. 优缺点分析优点：该方法操作简单，原料易得，反应条件温和。
缺点：反应过程中需要氢气催化剂，安全风险较高；所得产物纯度较低，需要进一步提纯。
三、硝基化反应1. 反应原理硝基化反应是将硝基磺酸铅与苯胺在硫酸存在下反应制备2-甲基-4-硝基苯胺的方法，属于亲电取代反应。
2. 实验步骤（1）将苯胺溶于硫酸中；（2）逐渐加入硝基磺酸铅，控制反应温度；（3）反应结束后，对产物进行提取和纯化，得到2-甲基-4-硝基苯胺。
3. 优缺点分析优点：反应条件温和，产率较高，适用于大规模生产。
缺点：硝基磺酸铅是一种有毒物质，操作过程中需要严格控制反应温度和压力，对实验操作人员要求较高。
四、芳香硝化法1. 反应原理芳香硝化法是将硝基硫酸与苯胺在硫酸存在下发生反应，生成硝基苯。
然后利用取代反应，将甲基基团引入到硝基苯中，制备2-甲基-4-硝基苯胺。
2. 实验步骤（1）将苯胺溶于浓硫酸中冷却至低温；（2）逐渐加入硝基硫酸，控制反应温度；（3）得到硝基苯后，再进行甲基化反应，得到2-甲基-4-硝基苯胺。
3. 优缺点分析优点：芳香硝化法可以较高产率地制备硝基苯，适用于工业化生产。
缺点：该方法操作复杂，且硝基硫酸也是一种有毒物质，需要严格控制操作条件和废弃物处理。
有机化学实验：实验10：偶氮苯制备
2020年9月21日
3
3、合成工艺
本次采用锌加三甘醇还原法
该反应为放热反应，需注意 控温调节：起始电热套设定 为100℃，密切观察温度计， 接近70℃时停止加热，维持 80-85℃左右25min；之后 电热套调至160-170℃左右， 使温度计上升至130-140℃ 之间，若温度继续上升可暂 停加热。该温度下维持 30min后结束反应。
2020年9月21日
1
一、实验原理与合成工艺的设计
1、硝基化合物的还原反应机理
在温和条件下（锌+氯化铵）可使反应停留在N-羟基苯胺阶段
中间产物 可继续被 还原剂还 原成偶氮 化合物。 机理：
2020年9月21日
2
一、实验原理与合成工艺的设计
2、偶氮苯制备反应原理
方法一：镁粉+甲醇+氢氧化钠还原。约需1-2h。 方法二：锌粉+氢氧化钠还原，速度较慢，约需10h。 方法二改进：使用高沸点的三聚乙二醇（三甘醇）可使反 应时间缩短至30min。其原理可能是相转移催化作用。
实验题目：偶氮苯制备 与光化异构体薄层分离
实验目的：
1. 学习芳香硝基化合物还原反应制备偶氮化合物的 反应机理。掌握还原剂的选择和使用方法。学习 相转移催化剂三甘醇在还原反应中的应用。实验 了解光化异构化的反应机理。
2. 掌握合成装置的设计原理和合成实验装置的安装 技能；
3. 学习减压过滤、重结晶、薄层色谱等实验技术。
20202020年年99月月2121日日111硝基化合物的还原反应机理硝基化合物的还原反应机理20202020年年99月月2121日日22在温和条件下锌在温和条件下锌氯化铵可使反应停留在氯化铵可使反应停留在nn羟基苯胺阶段羟基苯胺阶段中间产物中间产物可继续被可继续被还原剂还还原剂还原成偶氮原成偶氮化合物
实验六薄层色谱分离偶氮染料
实验六薄层色谱分离偶氮染料一、实验目的：⑴了解薄层色谱的基本原理和应用。
⑵掌握薄层色谱法的操作步骤和方法。
二、基本原理：见本章2.5.2三、仪器与药品⑴仪器玻璃片（可用显微镜载玻片）毛细管层析缸（可用带塞的锥形瓶）⑵药品A.1％偶氮苯的四氯化碳溶液B.0.01％对二甲基偶氮苯的四氯化碳溶液C.A与B的混合液四氯化碳氯仿四、操作步骤：⑴薄层板的制备薄层板制备的好坏，是实验成败的关键，薄层应尽可能牢固［1］、均匀、厚度以0.25－1mm为宜。
铺层方法有平铺法和倾注法。
本实验采用倾注法：称取1.5g硅胶G[2]于50小烧杯中，加入约3蒸馏水，用玻璃棒轻轻搅匀（注意不要剧烈搅拌，以防将气泡带入匀浆，影响薄层质量）。
然后迅速将匀浆倾注在两块洗净、晾干的载玻片上。
用食指和拇指拿住玻片两端，前後左右轻轻摇晃，使流动的匀浆均匀地铺在玻璃片上，且表面光洁平整。
晾干后放入烘箱加热活化，调节烘箱缓缓升温至110℃恒温半小时，取出放在干燥器中备用。
⑵点样在离薄层板1.5cm处，用铅笔轻轻画出一条直线，在一块板上点A和C，另一块板上点B和C。
点样时应选择管口平齐的玻璃毛细管，吸取少量样品液体，轻轻接触薄层板。
如果一次点样不够，可等溶剂挥发后再点数次，但控制样品点的扩散直径不超过3mm。
⑶展开以3：2的四氯化碳、氯仿混合液为展开剂［3］，倒入层析缸内（液层厚度0.5mm）。
将点好样品的两块薄层板放入缸内，点样一端在下（注意样品点必须在展开剂液面之上）。
盖好缸盖，此时展开剂沿着薄层板上升，当展开剂前沿上升到距顶端1cm左右时取出薄层板。
尽快用铅笔标出前沿位置。
晾干。
本实验所用样品本身有颜色，故无需显色。
⑷R f值的计算量出从原点到展开剂前沿以及到各色斑中心的距离。
按2.5.2的公式计算R f值，并鉴别各色斑属于何种物质。
五、附注［1］要得到粘结较牢的薄层板，玻片一定要洗干净，一般先用肥皂洗净，自来水、蒸馏水冲洗，必要时用酒精擦洗，洗净后只拿切面。
硝基苯胺三种异构体中邻硝基苯胺的含量测定
实验9.4 硝基苯胺三种异构体中邻硝基苯胺的含量测定薄层分离——分光光度法一、实验目的1、掌握薄层色谱分离操作技术。
2、掌握洗脱定量测含量的方法。
3、学会制备硅胶薄层板。
二、仪器和设备层析糟或层析缸G4漏斗及吸滤装置玻璃板5×20cm 离心管研钵干燥器容量瓶50mL 10mL 微量注射器25μL 不锈钢小刀离心机玻璃板50×80cm吹风机洗耳球721型分光光度三、试剂与试样硅胶G 展形剂：苯：乙酸乙酯：7：10.5%CMC溶液：称取5g羧甲基纤维素钠以少量水研磨成均匀的糊状（可边研边加水），然后倒入1000mL沸水中，搅拌加热20~30min冷后，倒入试剂瓶中保持，待悬浮物沉淀后，取上层清液使用。
试样邻硝基苯胺、间硝基苯胺、对硝基苯胺试样溶液配制精称邻硝基苯胺1.4g，间，对硝基苯胺各0.5g于50mL小烧杯中，用甲醇溶解后，转移至50mL容量瓶中，用甲醇稀释至刻度，摇匀。
准确吸取5.00mL于10mL容量瓶中，用甲醇稀释至刻度，摇匀备用。
邻硝基苯胺标准溶液的配制精称邻硝基苯胺0.14g于10mL容量并中，用甲醇溶解并稀释至刻度，摇匀备用。
四、实验步骤1、制板将50×80cm的大玻璃板放在桌面上，垫平并用水平仪检查是否水平。
取2块层析用玻璃板洗净晾干，不得有水痕。
取3g硅胶G和8mL0.5%CMC于研钵中，研磨均匀后，分别倒在2块层析用玻璃板上，并用研钵棒迅速将其涂布分散，然后在桌面上轻敲使表面平滑均匀。
制好的层析板放在经水平校正的大玻璃板上晾干置干燥器中备用。
2、点样在层析板上距底边2cm处，用25μL微量注射器分别点16μL标准溶液和16μL试样溶液，其间距2cm，边点边用洗耳球吹干，多次点样，使斑点直径小于0.5cm。
3、展开在层板槽中放入8mL展开剂密闭，让展开剂在层析槽内饱和10min，然后将点好样的层析板倾斜放入槽中，让层析板浸入展开剂约为0.5cm，进行展开如图。
实验八 对硝基苯胺的制备
实验八对硝基苯胺的制备一、实验目的1．掌握芳香胺的硝化反应。
2．学会对硝基苯胺的合成反应及其结构鉴定。
二、实验原理硝化反应硝基苯胺的合成是通过硝化反应实现的。
该反应是将芳香胺作为原料，在浓硝酸和浓硫酸条件下进行的电极反应。
硝化反应的基本方程式是：C6H5NH2 + HNO3 → C6H5NO2 + H2O在实验中，将芳香胺放入带水的瓶子中，在冰水中保持低温，随后将硝酸和硫酸缓慢滴入。
反应产生的黄色固体可通过冷却结晶获得。
三、实验步骤1．称取1g的苯胺，将其放入带水的瓶子中。
2．将150mL的冰水加入瓶子中，将瓶子放入水冰混合物中使其保持低温。
3．在低温下向瓶子中缓慢滴加6 mL的硝酸，然后加入4 mL的硫酸。
4．摇晃瓶子使其混合，在温度保持低的情况下反应2小时左右。
5．将反应混合物转移到棉滤器中，将滤液置于冰水中，再用乙醇洗涤，最后用真空抽滤干净并晾干。
6．将产物的分离纯化，其淡黄色晶体可以通过结晶离心机离心获得。
四、实验注意事项1．反应温度要保持在低温。
2．操作时应戴手套和护目镜，防止反应物溅出伤害身体。
3．实验产生的废弃物要适当处理，不能直接倒入下水道。
4．操作时要仔细，注意观察反应。
5．反应容器要洗净并晾干，以免下个实验受到污染。
五、实验结果实验操作后，得到硝基苯胺样品。
六、实验思考题1．伯胺和仲胺是否是易于硝化的化合物？答案: 伯胺和仲胺因为不具有活泼性氢原子，所以难以进行硝化反应。
2．硝化反应中的硝酸起到了什么作用？答: 硝酸在硝化反应中扮演着强氧化剂的角色，它可以将芳香胺中的活泼氢原子质子化，并与亲电性氧形成氧化物，从而实现硝基化反应的过程。
3．在实验中，为什么要控制反应温度？答: 控制反应温度是为了保证反应可以在较低的温度下进行，是因为显热比较大，过热会引起肯定的危害，因此需要控制反应温度。
4．如何提高反应收率？答: 要提高反应产量，应添加适量的硫酸，并用较多的反应物。
当反应条件合理时，反应收率也会相对较高。
由苯胺设计合成对硝基苯胺
由苯胺设计合成对硝基苯胺（实验报告）第一部分：由苯胺合成乙酰苯胺一、实验目的：①掌握苯胺以酰化反应的原理和实验操作②掌握重结晶的方法和操作③熟悉固体样品熔点的测定方法二、实验原理：NH2+CH3OOOCH3OHOCH3NH COCH3+OHOCH3苯胺可以与乙酰氯、乙酸酐和冰醋酸作用，生成乙酰苯胺。
苯胺和乙酸酐反应是实验室常用的方法，且得到的产物纯度高，产率高，用乙酸做乙酰化试剂反应比较平缓，虽然反应周期长，但乙酸的价格相对较便宜，且比较容易获得。
三、主要药品及其用量苯胺（，5.0mol），冰醋酸（CH3COOH,10ml），乙酸酐(（CH3CO）2O，6ml)，冰水四、实验装置图六、产品与产率理论产量为：7.41克产率为：（5.89/7.41）×100%=79.79%由苯胺制备乙酰苯胺的反应，其转化率本不可能达到百分之百，因为该反应为可逆反应。
同时，在反应过程中，由于温度的控制差异，反应过程中可能存在某些副反应，也会降低乙酰苯胺的产率。
实验最后，对乙酰苯胺粗产品进行重结晶的过程，也会损失部分的乙酰苯胺。
七、思考题1.实验过程中为什么要温和回流15分钟？答：因为溶解时温度不宜超过25摄氏度，防止生成的乙酰苯胺水解，同时，在此温度下完全溶解需要15分钟。
2.为什么实验过程中需要再加5毫升并且煮沸？答：目的是使乙酸酐水解获得乙酸，提供足量的酰化试剂，提高苯胺的转化率，使反应更加充分。
3.为什么要将反应液倒入30毫升冰水中？答：根据乙酰苯胺在不同温度时水中溶解度的差异，将反应获得的产品乙酰苯胺从反应体系中分离出来。
第二部分：由乙酰苯胺合成对硝基苯胺一、实验目的：①了解芳香族硝基化合物的制备方法，尤其是由芳胺制备芳香族硝基化合物的方法②掌握邻硝基苯胺和对硝基苯胺的分离方法二、实验原理硝化反应H N OCH 3324H NNO 2CO CH 3+H NCO CH 3NO 2水解反应H NNO 2O CH 3+H NO CH 3NO 21.H SO ，H O2.NaOH,H 2ONH 2NO 2NH 2O 2N+三、主要药品及其用量 乙酰苯胺（2.4克），冰醋酸（4毫升），浓硫酸（5毫升），混酸（2.0毫升浓硫酸，1.5毫升浓硝酸），40%的硫酸（10毫升），20%的氢氧化钠溶液 四、实验装置图硝化反应实验装置水解反应装置六、产品与产率理论产量：2.45克产率为：（1.01/2.45）×100%=41.22%乙酰苯胺经硝化、水解制得对硝基苯胺和邻硝基苯胺，这两步都不是完全反应，此为产率达不到100%的主要原因。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验五偶氮苯和邻硝基苯胺的分离
实验目的：
1.了解偶氮苯和邻硝基苯胺的结构差异以及性质差异。
2.学会利用物质的性质和物理化学方法对混合物进行分离。
实验原理：
1.偶氮苯的性质
偶氮苯是一种带有偶氮结构的有机化合物，分子式为C12H10N2，常温下为黄色结晶体，具有特殊的臭味。
偶氮苯的熔点为61℃，沸点为292℃，难溶于水，易溶于乙醇、氯化物
和苯等有机溶剂。
偶氮苯的化学性质较为活泼，容易发生氧化还原反应、偶联反应等。
2.邻硝基苯胺的性质
由于偶氮苯和邻硝基苯胺具有不同的沸点和熔点，在蒸馏和结晶过程中可以利用这些
物理性质对它们进行分离。
由于偶氮苯容易发生氧化还原反应，而邻硝基苯胺则比较不活泼，因此可以利用还原
性差异对它们进行分离。
实验操作：
1.将0.2g的混合物加入50ml烧杯中，加入30ml乙醇和一小片薄荷叶，用玻璃棒搅拌让物质溶解均匀。
2.将混合物过滤，得到混合物溶液，分别量取3ml和5ml溶液放入两个试管中，加入
少量NaOH溶液，搅拌均匀。
3.分别向两个试管中滴加5%的硫代硫酸钠溶液，观察反应现象。
4.将剩余的混合物溶液加入蒸馏瓶中，进行加热蒸馏，得到偶氮苯和邻硝基苯胺的分
馏液。
5.将分馏液冷却后，分别用冰水和过量的浓盐酸使偶氮苯和邻硝基苯胺结晶分离。
实验结果与分析：
1.得到的混合物溶液经过NaOH和硫代硫酸钠溶液的作用，偶氮苯和邻硝基苯胺均发生了颜色变化。
偶氮苯发生了还原反应，颜色由黄色变为深红色，说明产生了偶氨基苯。
邻
硝基苯胺的颜色由淡黄色变为黄色，说明硝基被还原成了氨基。
2.在加热蒸馏过程中，由于偶氮苯和邻硝基苯胺沸点不同，加热蒸馏后可得到偶氮苯和邻硝基苯胺的分馏液。
3.通过加盐酸和冰水的方式，分别得到了偶氮苯和邻硝基苯胺的结晶体，并观察了它们的性状和颜色。
本实验成功地分离出了偶氮苯和邻硝基苯胺，采用了物理分离和化学分离的方法。
在化学分离中，通过了解它们的化学性质差异，采用了还原反应的原理进行分离。
在物理分离中，则是根据它们的不同熔点和沸点进行的。
本实验操作简单，结果明显，为混合物分离提供了一个可靠的实验示范。