化学实验报告对氯苯氧乙酸的合成

对氯苯氧乙酸的合成

一、 实验目的和要求

1、 掌握机械搅拌操作；

2、 学会对氯苯氧乙酸的合成方法；

3、 进一步熟悉亲核合成反应；

4、 熟练重结晶操作。

二、 实验内容和原理

对氯苯氧乙酸是植物生长调节剂的中间体，有许多合成方法，本实验采用Willamson 法进行合成。反应方程式如下：

副反应：

222ClCH COOH + NaOH HOCH COONa+NaCl+H O →

碘离子是比氯离子更好的离去基团，能够明显地提高S N 2反应的反应速率和产率，因此，使用催化量的KI 是必要的。在碱性条件下，苯酚生成苯酚负离子，可以明显提高它的亲核性，但在碱作用下，氯乙酸同样会发生水解反应，即被羟基负离子进攻生成副产物。本实验采用先将一部分NaOH 与苯酚反应，生成苯酚负离子，再分别滴加剩余的碱和氯乙酸，以减少氯乙酸的水解，提高反应的产率。

主反应机理：

副反应机理：

三、 主要物料及产物的物理常数

OH

Cl

+

Na OH

H KI

−−−→−−→

OCH 2COOH

Cl

2ClCH COOH +

四、主要仪器设备

仪器100mL三口烧瓶；滴液漏斗；电热包(或油浴装置)；机械搅拌器(或磁力搅拌器)；球形冷凝管；吸滤装置；250mL烧杯；10mL量筒；50mL量筒；胶头滴管。

试剂对氯苯酚；氯乙酸；20%NaOH；碘化钾；1:1盐酸；95%乙醇；pH试纸。

五、操作方法和实验步骤

实验装置图：

六、 实验结果与分析

重结晶前的粗产物质量为11.72g ，粗产率为

11.72100%124.2%6.50186.59/128.56/m g

m g

g mol

M g mol

M ⨯=

=⨯粗产品

对氯苯酚

对氯苯氧乙酸

对氯苯酚

粗产率超过100%，显然其中混有大量杂质。根据实验过程分析，由于未趁热加酸，导致酸化不充分，粗产品抽滤时没有充分洗涤，这两个原因导致产物中混入大量对氯苯氧乙酸盐杂质。

重结晶提纯的产物经干燥后质量为4.76g ，产率为

4.76100%50.5%6.50186.59/128.56/m g

m g

g mol

M g mol

M ⨯=

=⨯产物

对氯苯酚

对氯苯氧乙酸

对氯苯酚

提纯干燥产物的熔程两次测量分别为155.6℃~157.0℃，155.7℃~157.2℃，平均为155.6℃~157.1℃，比文献值157℃~159℃偏低，分析其原因可能为混入脱羧产物或(和)乙醇，或者干燥不充分所致。

七、 思考题

1、 为什么要在搅拌下滴加氯乙酸？

答： 防止氯乙酸的瞬时浓度过大增加副反应的发生。 2、 为什么将对氯苯酚先溶于NaOH 溶液中，作用何在？

答：在碱性条件下，苯酚生成苯酚负离子，可以明显提高它的亲核性，但在碱作用下，氯乙酸同样会发生水解反应，即被羟基负离子进攻生成副产物。本实验先将对氯苯酚溶于NaOH 溶液中，生成对氯苯酚负离子，再分别滴加剩余的碱和氯乙酸，以减少氯乙酸的水解，提高反应的产率。

八、 讨论、心得

1、 实验操作注意点

(1) 试管中的对氯苯酚加入适量NaOH 溶液适当加热后倒出，然后用少量NaOH 溶液洗涤试管。

(2)氯乙酸稍过量可以提高反应产率，但同时也会增加副反应的发生，因此过量应适当。另外，在稍过

量的同时提高了氯乙酸溶液的浓度。滴加时，先滴加几滴NaOH，使它和对氯苯酚反应生成对氯苯酚负离子，再滴加几滴氯乙酸，这样可以降低副反应发生的可能。

(3)在时间允许的情况下，适当延长加热回流的时间可以大大地提高产率，据文献报道，反应2~2.5h

产率可以高达95%。

(4)盐酸滴加速度可以稍慢，同时要注意不断搅拌，使其充分发挥酸化作用。适当延长酸化时间也可提

高产率。酸化不完全会大大降低产率，并引入大量对氯苯氧乙酸盐杂质，给下一步重结晶带来困难。

(5)冰水的迅速冷却虽然得到细小的晶体，但可以提高粗产率。如要得到更好的晶体，可以在重结晶一

步采取保温冷却的方法。

(6)抽滤得到粗结晶后，一定要用冰水充分洗涤，将被对氯苯氧乙酸黏附或包裹的盐杂质全部除去，否

则重结晶时加入过量乙醇也不能完全溶解，加大操作难度，又会导致产物损失。

(7)粗产物用乙醇溶解回流时，若温度过高，会使羧酸脱羧，产生颜色，因此最好用油浴回流，并且温

度控制在乙醇的沸点78℃以下。

(8)重结晶后抽滤时，要用冰水洗净产物中的乙醇，否则会使产物的纯度下降，测定的熔点也会下降。

(9)最后一步冷却要缓慢进行，最好用保温冷却，确保产生好的晶形。另外，如果乙醇-水混合溶液中

有较多的对氯苯氧乙酸盐杂质，最好不要采用冰水浴冷却，防止盐杂质析出。

(10)在包晶体的纸上可以看到有挥发出来的油状物，推断可能是乙醇溶解回流时的脱羧产物，它在产物

中的存在会使产物的熔点下降，因此，延长干燥时间，使油状物完全除去，可以提高产物的纯度。

2、实验方法改进及其他合成方法

(1)提高溶剂NaOH的浓度可以缩短反应时间，例如用30%或50%的NaOH溶液做反应溶剂。

(2)除KI以外，氯化三乙基苄基铵( TEBA)、聚乙二醇-600(PEG-600)、四丁基溴化铵(TBA)也可用作此

合成反应的催化剂，其中以TEBA为催化剂时产率最高。

参考文献：《对氯苯氧乙酸合成工艺的改进》，河北医科大学药学院，张忠敏、张二巧、郝存书、张敬革