苯乙胺的合成与拆分

实验三

1．刘卡特反应(R.leuchart reaction)—外消旋苯乙胺、萘乙胺系列合成

2．外消旋苯乙胺和萘乙胺的拆分研究

以下是“外消旋α-苯乙胺的合成与拆分”实验参考讲义。在此基础上，设计并完成以 α-萘乙酮或β-萘乙酮为原料的合成及外消旋产物的拆分。

一、实验目的和要求

1．实验目的

（1）通过苯乙酮与甲酸铵反应生成α-苯乙胺，学习醛、酮与伯胺的反应——Leuchart 反应。 （2）通过制备α-苯乙胺学习活蒸气水蒸气蒸馏和减压蒸馏操作。 （3）学习用化学方法将外消旋的化合物拆分为其对映异构体。 （4）学习用旋光仪测定化合物的旋光性。 （5）学习使用数字显微熔点仪。

(6) 学习试剂、溶剂的回收再利用，培养绿色化学理念。

2．具体要求

（1）认真预习、完成预习报告（包括实验流程图）。 （2）按讲义要求完成实验，认真做好实验纪录。

（3）产品上交时要有完整的物理数据，如比旋光度、熔点、沸点等。 （4）认真完成实验报告包括思考题。

（5）按要求如期保质保量完成所有规定的实验项目。

二、反应原理

1．刘卡特反应(R.leuchart reaction)

醛、酮与甲酸和氨（或伯、仲胺），或与甲酰胺作用发生还原胺化反应，称为刘卡特反应。反应通常不需要溶剂，将反应物混合在一起加热（100~180ºC ）即能发生。选用适当的胺（或氨）可以合成伯、仲、叔胺。反应中氨首先与羰基发生亲核加成，接着脱水生成亚胺，亚胺随后被还原生成胺。与还原胺化不同，这里不是用催化氢化，而是用甲酸作为还原剂。反应过程如下：

O HC ONH

4HCO 2H +

NH 3

C O +NH

3C NH

NH 2

+

-

2

CO 2+C NH 2

H +

苯乙酮在高温下与甲酸铵反应得到（±）-α-苯乙胺：

O C 6H 5CCH 3

O C 4

H 185o C

NH 2C 6H 5CHCH 3

O

C 6H 5CCH 3NH 2

C 6H 5CHCH 3+2HCO 2NH 4

C 6H 5CH NHCHO CH 3

C 6H 5CH NHCHO CH 3

++

+NH CO 2H 2O

HCl +H 2O

CH 3

C 6H 5CHNH 3Cl +

-+HCO 2H

CH 3

C 6H 5CHNH 3Cl +

-+NaOH

+NaCl +H 2O

（±）-α-苯乙胺

2．（±）-α-苯乙胺的拆分原理

用化学方法拆分外消旋体，其原理是用旋光性试剂把外消旋的对映异构体变成可分离的非对映异构体混合物，再利用非对映异构体的物理性质不同，将其分离。常用的方法是利用有旋光性的有机酸(或有机碱)与外消旋的有机碱(或有机酸)反应得到两种非对映异构体的盐的混合物，再利用它们在某种溶剂中的溶解度不同，用分步结晶法将它们分离。

本实验采用L-(+)-酒石酸与（±）-α-苯乙胺反应，产生两个非对映异构体的盐的混合物，这两个盐在甲醇中的溶解度有显著差异，可以用分步结晶法将它们分离开来，然后再分别用碱对这两个已分离的盐进行处理，就能使(+)、(-)-α-苯乙胺分别游离出来，从而获得纯的(+)-α-苯乙胺及(-)-α-苯乙胺。

反应如下：

+

C OH C COOH

OH

H H

[]C 6H 5CH

NH 3CH 3

(+)-·OOC CH CH COOH OH OH

(+)-[]C 6H 5CH NH 3

CH 3

(-)-·

OOC CH CH COOH OH OH

(+)-+

C 6H 5

CH NH 3CH 3

(+)-·OOC CH CH OH OH

]65CH 3CH 3

OOC CH CH COOH OH OH

-[C 6H 5CH NH 2CH 3

(+)-C 6H 5CH NH 2CH 3

(-)-NaOH

NaOH

C 6H 5

CH NH 2CH 3(+)-C 6H 5CH NH 2CH 3(-)-NaO 2C CH CH CO 2Na

OH OH

(+)-++NaO 2C CH CH CO 2Na OH OH

(+)-C 6H 5CH NH 2CH 3

(-)-C 6H 5CH NH 2CH 3

(+)-

三、主要仪器和试剂 1．主要仪器

旋光仪、数字显微熔点仪、旋转蒸发仪、水蒸气蒸馏装置、减压蒸馏装置、电磁搅拌器、电热套、升降台、合成用常规玻璃仪器。 2．主要试剂和溶剂

苯乙酮(30g) 甲酸铵(50g) L-(+)-酒石酸(20g) 盐酸(30ml) 无水硫酸镁

甲苯(100ml) 甲醇(300ml) 乙醚(100ml) 粒状氢氧化钠(50g)

四、实验步骤

1．外消旋α-苯乙胺的制备

在100ml 三口烧瓶中加入30g 苯乙酮、50g 甲酸铵及几粒沸石，温度计插入溶液中，装分水回流装置。用电热套缓缓加热，混合物先熔成两层，至150~155ºC 时逐渐变为均相。沸腾下有水、苯乙酮及碳酸铵馏出，同时不断产生泡沫放出氨气和二氧化碳气体。待温度达180ºC [1]，将分水器中的上层全部返回反应瓶，然后控温180~185ºC 继续反应2h 。

反应混合物冷却后转入分液漏斗，加入30ml 水洗涤反应混合物，以除去甲酸铵和甲酰胺。分出油层（粗N-甲酰-α-苯乙胺）放入原来的烧瓶中，水相每次用10ml 甲苯萃取两次（萃取什么？），甲苯萃取液与油相合并，加入30ml 浓盐酸和几粒沸石慢慢加热回流40~50min 。充分冷却后，用分液漏斗分出有机层（未反应完全的苯乙酮和其它中性物质[2]），水层每次用10ml 甲苯萃取两次（又是萃取什么？），将甲苯萃取液与上述有机层合并,倒入废液回收瓶。