对硝基苯胺的制备及纯化

对硝基苯胺的制备

段东斑

(武汉大学化学与分子科学学院湖北武汉430072)

目录

一、实验目的-------------------------------------------------------3

二、实验原理-------------------------------------------------------3

2.1合成-----------------------------------------------------------3

2.2产品的分离与纯化-------------------------------------------4

三、主要试剂及产物的物理常数--------------------------------5

四、主要试剂规格、用量-----------------------------------------6

五、实验装置图-----------------------------------------------------6

六、实验步骤与现象-----------------------------------------------6

6.1苯胺的乙酰化--------------------------------------------------7

6.2乙酰苯胺的硝化---------------------------------------------7

6.3硝基乙酰苯胺的水解-----------------------------------------7

6.4柱层析与薄层层析------------------------------------------8

6.5蒸馏-----------------------------------------------------------8

七、产品的表征与纯度分析-------------------------------------9

7.1熔点的测定--------------------------------------------------9

7.2薄层色谱（TLC）---------------------------------------------10

7.3核磁共振氢谱1HNMR -------------------------------------10

八、产率计算及分析---------------------------------------------11

九、讨论------------------------------------------------------------12

十、其他合成方法------------------------------------------------13

十一、参考文献---------------------------------------------------14

一、实验目的

1.以苯胺为初始原料，通过连续合成得到对硝基苯胺。

2.掌握乙酰苯胺的合成原理和方法。

3.掌握乙酰苯胺硝化的原理和条件控制。

4.进一步巩固重结晶、回流、过滤等基本操作。

5.了解熔点测定的意义，掌握测定熔点的操作。

6.掌握薄层色谱的分离原理和方法，通过薄层色谱判断溶液成分。

7.学习柱层析分离有机物的操作过程及其原理。

8.了解1HNMR的原理和应用，并分析产物的纯度。

9.体会有机合成的一般过程，进一步学习有机化合物的表征方法。

二、实验原理

2.1合成

对硝基苯胺是一种黄色针状晶体，易升华，有剧毒，可做染料、药物中间体和有机反应试剂，是一种常用的有机化合物。由于氨基很容易被氧化成硝基，不能通过直接硝化苯胺得到对硝基苯胺。[1]本实验中，先将苯胺乙酰化得到乙酰苯胺，乙酰苯胺进行硝化引入硝基，得到的硝基乙酰苯胺经过水解后即可制得粗对硝基苯胺。通过柱层析，可以有效分离邻、对位产物，得到纯度很高的对硝基苯胺和邻硝基苯胺。

①苯胺乙酰化

苯胺上的氨基经乙酰化后，降低了氨基在亲电取代反应中的活化能力，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。苯胺乙酰化后，由于乙酰基的空间效应，邻位取代产物大大减少，反应的选择性显著提高。

本实验中采用乙酸酐作为乙酰化试剂。用乙酸酐作为酰化试剂，反应条件温，产物的纯度高，收率好。但相对于乙酸而言，更加昂贵且不易采购。苯胺乙酰化后，经过重结晶，可以得到

纯度很高的乙酰苯胺。

②乙酰苯胺硝化

由于乙酰基是中等强度的活化基团，若要使苯环只取代一个硝基，反应稳定必须严格控制。而且，随着温度的升高，邻位取代产物增加，在40℃以上硝化可以生成25%的邻硝基乙酰苯胺。综合考虑，乙酰苯胺的硝化反应的温度控制在25℃以下。由于混酸是过量的，反应时间不能超过1h，防止生成多硝基取代产物。

③硝基乙酰苯胺的水解

对硝基乙酰苯胺可在酸性或碱性条件下完全水解。在碱性条件下水解，沉淀容易凝聚成团，产物中包夹杂质，但试剂用量较少。本实验在酸性条件下水解，再中和多余的强酸即可得到粗对硝基苯胺。由于中和过程大量放热，产品溶解量过多。此时可用冷水降至温，但不能冰水浴，防止硫酸钠析出。由于产物易升华，不宜用红外灯干燥，室温下晾干即可。

2.2产品的分离与纯化

作为连续合成实验，每一步的合成都会有副反应，产物中都可能混有杂质。为了不影响下一步反应，提高目标产物的纯度，需要对产品进行分离和纯化。本实验中使用到了2种常用的纯化分离方法：

方法1：重结晶

利用混合物中各组分在某种溶剂中的溶解度不同，或在同一溶剂中不同温度时的溶解度不同，而使它们相互分离。重结晶的一般过程包括：

（1）选择适宜的溶剂；（2）饱和溶液的配制；（3）热过滤除去杂质；