实 验 报 告
课程名称 合成化学实验b 实验名称 乙酰苯胺的制备 二级学院 化学化工学院 专业 化学 姓名 汪建红 实验次数 3 实验日期: 3 月 18 日
验条件:室温 ℃ 相对湿度 % 大气压 mmHg
一、实验目的
1、掌握苯胺乙酰化的原理和方法,
2、进一步熟悉固体有机化合物的提纯方法——重结晶
二、实验原理
1、乙酰苯胺的用途:
乙酰苯胺,白色有光泽片状结晶或白色结晶粉末,是磺胺类药物的原料,可用作止痛剂、退热剂(俗称“退热冰”)、防腐剂和染料中间体。
2、苯胺乙酰化的必要性:
(1)作为一种保护措施,将一级和二级芳胺(就是伯胺和仲胺)在合成中转化为其乙酰衍生物,降低芳胺对氧化性试剂的敏感性,使其不被反应试剂破坏,
(2)氨基经酰化后,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类定位基变成中等强度的第I类定位,使反应由多元取代变为有用的一元取代。
(3)由于乙酰基的空间效应,往往选择性地生成对位取代产物。
(4)在某些情况下,酰化可以避免氨基与其它功能基或试剂(如RCOCl,-SO2Cl,HNO2等)之间发生不必要的反应。
作为氨基保护基的酰基基团可在酸或碱的催化下脱除。
3、芳胺的乙酰化试剂选择:
芳胺可用酰氯、酸酐或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,用游离苯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,如果在醋酸——醋酸钠缓冲溶液中酰化,由于酸酐水解速度比酰化速度慢得多,可得到高纯度产物,但此方法不适用于硝基苯胺和其它碱性很弱的芳胺的酰化。
4、乙酰苯胺的制备反应式:
C6H5NHC6H5NH3
Cl
32C6H5NHCOCH3
+2CH3CO2H+NaCl
盐酸的作用:生成胺基正离子,降低了苯胺的亲核能力,减少副产物的生成。 三、仪器与试剂
仪器:烧杯,玻璃棒,非磨口锥形瓶,热滤漏斗,SHB-B95型循环水式多用真空泵。 试样:苯胺(AR.),乙酸酐(AR.),乙酸,乙酸钠晶体(AR.) 四、实验参数 名称 苯胺 乙酸酐 乙酸 乙酰苯胺
分子式 C6H5NH2 (CH3CO)2 CH3COOH CH3CONHC6H5
分子量 93.12 102.09 60.05 135.17
密度/g/cm3 1.02 1.08 1.05 1.2190
熔点/℃ -6.2 -73.1 16.5 114.3
沸点/℃ 184.4 138.6 118.1 304
五、实验装置图
六、实验步骤
1、500ml烧杯中加入5ml浓盐酸和120ml水配成的溶液, 2、搅拌下向烧杯中加入5.6g(5.5ml)苯胺,搅拌溶解。
3、带溶解后,若有颜色,再加入少量活性炭(约1g),将溶液煮沸5min,趁热滤去活性炭和其它不溶性杂质。
4、将溶液转移到500ml锥形瓶中,冷却至50℃,加入7.3ml醋酸酐,振摇使其溶解,立即加入醋酸钠溶液(9g结晶醋酸钠溶于20ml水),充分振摇混合,充分反应。
5、将混合物自然冷却结晶,减压过滤,用少量冷水洗涤2-3遍,
6、干燥称重,回收。
七、数据记录
1、乙酰苯胺的实际产量
2、乙酰苯胺的理论产量
3、乙酰苯胺的产率
八、问题讨论
九、思考题
1、用醋酸直接酰化和用醋酸酐进行酰化有什么优缺点?除此之外,还有哪些乙酰化试剂?
答:醋酸酐试剂较贵,但反应迅速,副反应易发生。
醋酸试剂易得,价格便宜,但反应时间较长,适合大规模制备。
除此外,还有乙酰氯、乙酸酯,乙酰氯反应速度最快,但价格昂贵,且易吸潮水解,因此应在无水条件下进行反应;乙酸酯反应活性很差,故不经常采用。
2、用醋酸酐乙酰化时,加入盐酸和醋酸钠的目的是什么?
答:苯胺直接和乙酸酐作用反应剧烈,难以控制,易生成副反应;加入盐酸后由于大部分苯胺生成苯胺盐酸盐,此时只有少量的游离未成盐苯胺和乙酸酐进行反应,使得反应比较缓和,且随着反应的进行,平衡左移,使得反应一直在游离苯胺浓度较低的状态下进行,反应易控制,且减少了副反应的发生;而且加入盐酸还可增加苯胺溶解度,使反应在均相条件下进行,反应进行更彻底。
加入醋酸钠可以和生成的醋酸组成醋酸-醋酸钠的缓冲溶液,调节溶液pH在其中进行酰化,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;加入醋酸钠还可以将多余HCl中和掉,使得盐酸盐的可逆平衡反应向左进行,使反应彻底,提高产率。
化学与环境学院
有机化学实验报告
实验名称 对溴乙酰苯胺的制备
【实验目的】
1、学习芳烃卤化反应理论,掌握芳烃溴化方法;
2、熟悉溴的物理化学性质及其使用操作方法;
3、巩固重结晶及熔点技术。
【实验原理】(包括反应机理)
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。
【主要试剂及物理性质】
【仪器装置】
1、主要仪器:
磁力搅拌器、水浴锅、250mL三口烧瓶、恒压滴液漏斗、温
度计、量杯、抽滤瓶、布氏漏斗、真空泵、冷凝管
2、实验装置:
【实验步骤及现象】
【实验结果】
理论产量:m(对溴乙酰苯胺)=n(对溴乙酰苯胺)*M(对溴乙酰苯胺)=n(乙酰苯胺)*M(对溴乙酰苯胺)=m(乙酰苯胺)/M(乙酰苯胺)*M(对溴乙酰苯胺)=3.5/135*214g=5.55g
实际产量:4.52g
产率:4.52/5.55*100%=81.4%
【实验讨论】
1、为什么对溴乙酰苯胺只有81.4%,是什么原因使得其产物损失?
答:①在转移过程中有少量产品粘在容器内壁上未转移完全;
②反应温度没有控制好,温度有时偏高,使得产物对溴乙酰苯胺容易被氧化,使产率降低;
③控制溴的滴加速度是影响产率重要原因。乙酰苯胺的醇溶液与溴-冰醋酸在搅拌下反应,生成邻对位的一溴代物和溴化氢气体。由于邻位位阻大,因此产物以对溴乙酰苯胺为主。在将溴滴加到乙酰苯胺里面时,滴加速度不能过快,否则反应太过剧烈,会导致一部分溴来不及参与反应就与溴化氢一起逸出,用时也可能会产生二溴代产物。
④反应温度和时间控制的影响:乙酰苯胺是活性居中的芳香族化合物,为了加快反应的进行,本实验将反应温度提高到45℃,搅拌1h,后又升到60℃使反应进行完全。温度过低
反应缓慢,时间消耗长;温度过高容易生成二溴代物,产生更多的副产物。
2、溴具有强腐蚀性和刺激性,必须在通风橱中量取,操作时应戴上乳胶手套。
3、滴溴时滴速不宜过快,否则反应太剧烈,会导致一部分溴来不及参与就与溴花氢一起逸出,用时也可能会产生二溴代产物。
【思考题】
1、乙酰苯胺的一溴代物为什么以对位异构体为主?
答:乙酰氨基能让苯环上邻对位的氢变得活泼,而邻位因空间阻碍的关系不易反应,所以就对位为主。
2、在溴化反应中,反应温度的高低对反应结果有何影响? 答:温度过低反应缓慢,时间消耗长;温度过高容易生成二溴代物,产生更多的副产物。且该反应是采用溴的亲电取代反应,使得乙酰苯胺的对位连有溴原子。经资料得到,支链越多,结构越不紧凑熔点越低。反应过程中,温度不能过高,否则会使的溴和乙酸被蒸发出来,使得产率降低。
3、在反应混合物的后处理过程中,加入亚硫酸氢钠的目的是什么?
答:亚硫酸氢钠可以除去未反应的溴单质:
-+?H2O+Br2+SO32?→SO2+2Br+2H,所以可以是溶液黄色褪去。 4
4、产物可能存在哪些杂质,如何除去?
答:产物中可能残留有溴单质,溴化氢,醋酸,乙醇等杂质。将反应物倒入水中,产生了偏黄色的的固体,这是由于固体里含有溴单质,溴单质可用亚硫酸氢钠溶液除去,溴化氢、醋酸和乙醇易挥发,重结晶也可除去杂质。
【实验成绩】
指导老师签名:
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