有机合成-毕业答辩

工艺条件
温度：20-30℃ 压力：常压 物质量之比：芳伯胺：亚硝酸钠=1:1.02 盐酸用量： 2.5-4mol 加料方式：一次加料
副反应： 芳环伯胺和芳杂环伯胺的重氮盐一般可以溶解于水，成中性，
不溶于有机溶剂，但含有一个磺酸基的重氮化合物生成在水中溶解 度很低的内盐。反应过程中生成的重氮盐与尚未反应的芳伯胺作用 生成重氮氨基化合物或氨基偶氮化合物。
反应过程如下：
OH
22
OH
NO2
33
OH
NH2
44
OH NHAc
C(CH3)3 HO3S
C(CH3)3 OH
C(CH3)3
C(CH3)3 OH
11
NH2 OH
Cl N2
SO3H
55
OH
反应经历了重氮化、硝化
HO3S
N N
NHAc 、还原、酰化、偶合过程
而得到最终产物。
KVD
C(CH3)3
下一页
第一步 重氮化
注意事项：
用Raney Ni做催化剂，可将2-硝基4-叔丁基苯酚氢化还原，重复实验 发现，无法达到要求。原因可能是，反应温度较高，氢气相对压力下 降，同时催化剂活性较低，因此，本实验采用5％Pd/c做催化剂，用 量本实验采用5％Pd/c做催化剂。
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第四步 酰化
OH NH2
OH NHAc
C(CH3)3
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组长：王博 副组长：罗仲文 答辩人：陈翔 宋浩 评委：孟小齐 杜昕
第一步：陈翔 宋浩 第二步：王鹏 张燕南 第三步：孟小齐 第四步：杜昕 第五步：王博 罗仲文
原料与溶剂：对叔丁基邻氨基苯酚、乙酸酐
反应工艺： 温度:30℃(温度=6.5
物质反应量之比:酰化剂用量为OB酚1.05个当量； 加料方式 （实验室为间歇操作、间歇加料。工业上采用连续加料生产）
工艺流程：（实验室制法） 称取50.0gOB酚（2-氨基-4-叔丁基苯酚）于适量大烧杯中，加入30.0ml 乙酸酐与20ml去离子水，控制pH=6.5，常温搅拌反应约8h（氨基检测剂 检验反应终点），抽滤，放入干燥箱并过夜，称量62.2g,收率99.2%， 含量98.7%。
（1）形成内盐
OH
（2）
OH
HO3S
O3S
OH
+
N2Cl HO3S
NH3
OH
NH2
HO3S
N N NH
SO3H OH
分离：形成的内盐不溶于水，过滤除去。生成的副产物是一个黄色 沉淀，也可过滤除去。
注意事项 1、为了加快反应速率，可在稀盐酸中加入少量的溴化钠。
2、盐酸浓度不宜太高，否则易造成重氮盐分解：
KVD简介
OH
HO
NHAc
HO3S
N N
KVD
C(CH3)3
KVD是一种新型的抗紫外线染料，具有良好的抗紫外线能力。紫外 线能使胶片感光，具有较强的荧光作用，还能够杀菌消毒，使金属 产生光电效应等。但是，过量的紫外线能够对于人的真皮层产生巨 大的伤害，可以引起皮肤红斑、炎症、老化，甚至引起皮肤癌症。 随着大气污染的逐步加重，臭氧层破坏越来越严重，对于皮肤的保 护就显得愈加迫切。所以，抗紫外线染料具有较大的市场推广价值 及应用价值。
第五步 偶合
OH
OH NHAc
ClN2
SO3H
C(CH3)3
反应原理：
H2N
OH H
ClN2
+
C( CH3) 3
OH HO3S
N N
OH NHAc
C(CH3)3
SO3H
醋 酸 钠 pH(8-10)室 温
，常压
-HCl
OH
OH SO3H
N N
OH NHAc
C( CH3) 3
反应类型：亲电取代反应
原料与溶剂：原料为2-乙酰基-4-叔丁基苯酚、J-酸重氮盐酸盐；溶 剂为醋酸钠水溶液（价格低廉、不会产生副产物）
注意事项：
（1）偶合时把J-酸重氮盐酸盐水溶液放入到冷的含2-乙酰基-4-叔丁 基苯酚的水溶液中完成。
（2）反应要在弱碱性条件下进行，因在弱碱性条件下2-乙酰基-4-叔 丁基苯酚生成2-乙酰基-4-叔丁基苯酚盐负离子，能使苯环活化，有利 于亲电试剂重氮阳离子的进攻。但碱性不能太大（pH不能大于10）， 因碱性太强，重氮盐会转变为不活泼的苯基重氮酸或重氮酸盐离子， 而苯基重氮酸或重氮酸盐离子都不能发生偶联反应，最佳的反应条件 是以醋酸钠缓冲的弱碱性介质。优势：价格廉价、不会产生副产物。
工艺条件 温度：12℃-22℃
副反应：主要是氧化和间位硝化
减少副反应方法是控制酸的硝化能力，适宜的温度，两相 混合分散和搅拌效率多少
注意事项：
1、硝酸在乙酸酐中与酚醚作用可提高邻对位的比例（并且 硝酸可以和乙酸酐任意比例混合）（邻对位分离）
2、该反应也可用混酸硝化，但混酸硝化污染严重并且收率 低，用改方法采用稀硝酸乙酸酐做硝化剂，过量硝化剂可 以循环利用没污染并且提高产率 并且用混合溶剂结晶排除 下步合成邻氨基对叔丁基苯酚时减压蒸馏的危险。
反应工艺： 温度：低温，一般是在0℃，由于在苯环上带有磺酸基所以重氮盐比 较稳定，可在室温下保存，所以温度选在室温下比较方便。 压力：常压 时间:由于偶合组分空间位阻不大，所以反应较快。 物质反应量之比：N-乙酰氨基OB酚稍微过量 加料方式：实验室为间歇操作、间歇加料。工业上采用连续加 料生产。 PH=8-10：因为偶合组分为酚类，根据课件偶合过程注意事项可知。
6、 干燥芳重氮盐不稳定，受热或摩擦、撞击时易快速分解放氮而发生 爆炸，所以残留重氮盐必须清洗干净。但在水溶液中，低温比较稳定， 但有很高的反应活性
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第二步 硝化
OH
OH NO2
C(CH3)3
反应类型：亲电取代反应 反应机理如下：
C(CH3)3
OH
+ NO2
OH
慢 NO2
OH H NO2
C(CH3)3 OH
方法：用玻璃棒蘸取反应液滴于滤纸上，染料沉淀（预估染料是 沉淀）的周阿圈旁点一滴，也生成润圈。若有2-乙酰基-4-叔丁基苯酚 存在，两润圈相交处生成KVD的颜色。同样以2-乙酰基-4-叔丁基苯酚 试液检查，若生成KVD的颜色，则表示有J-酸重氮盐酸盐存在。如此 每隔数分钟检查一次，直至重氮盐完全消失，反应中仅余微量偶合组 份为止。注意事项：有时重氮盐本身具有深色，溶解度不大，而且偶 合很慢，若用一般指示剂往往得不到明确的表示。在这种情况下，采 用更活泼的偶合组分如间苯二酚、间苯二胺作为指示剂。若生成的染 料溶解度太大，滴在滤纸上不能得到无色润圈，则可在滤纸上先放一 小堆食盐将反应液滴在食盐上，染料即会沉淀生成无色润圈。
C(CH3)3
反应类型：加成消除反应
反应原理
此步为N-酰化反应，N-酰化是制备酰胺的重要方法。被酰化的胺可以是 脂胺，也可以是芳胺；可以是伯胺，也可以是仲胺。
用羧酸或其衍生物做酰化试剂时，酰基取代伯胺基氮原子上的氢，生成羧 酸胺时的反应历程可简单表示如下：
O
H
R C + N R'
OH
-HZ R C N R'
OH
HO3S
1
NH2
Cl N2
OH SO3H
反应类型：亲电反应 反应历程
NaNO2 + HCl ON OH + HCl
KBr + HCl
ON OH + HBr
ON OH + NaCl ON Cl + H2O HBr + KCl ON Br + H2O
在盐酸中活泼质点ON-Cl ，在硫酸中活泼质点是ON-NO2，但是 活泼性ON-Cl> ON-NO2.活泼质点显亲电性。
（3）盐效应：偶合反应是重氮盐和偶合组分离子间发生的反应。偶合 时加入电介质，它对反应速度有影响，在食盐存在下进行偶合，若重 氮盐及偶合组分所带电荷相同，则能加速偶合的速度。偶合时加入食 盐，可减少反应时间，增加产量，降低成本。
五：副产物没有
六：偶合反应的分析控制
偶合反应的控制主要是通过测定重氮盐和偶合组分来实现，一般要求 在反应终点重氮盐消失，偶合组份只有微量。
2HNO2 + 2HCl
2NO + Cl2 + 2H2O
反应过程中，保持PH<2
3、重氮盐在浓盐酸中的溶解度降低，同时浓盐酸与烟硝酸盐反应放出 氯气。
2NO2 + 2Cl + 4H
2NO2 + 2Cl2 + 2H2O
4、亚硝酸钠用量必须严格控制，过量亚硝酸盐会促进重氮盐缓慢分解 ，不利于重氮化进一步反应。在重氮化反应一段时间后，加入适量尿 素使过量亚硝酸钠完全分解。可以降温搅拌，使分解为亚硝酸酐逸出 ，或加入适量尿素或氨基磺酸是亚硝酸分解。当亚硝酸盐过量过多时 ，也可补加少量的芳伯胺，消耗过量的烟硝酸盐。
快
C(CH3)3
π 络合物
NO2
+H
C(CH3)3
σ 络合物
C(CH3)3
反应活性因子是亚硝基正离子，亚硝基正离子进攻芳环生 成亚硝基化合物，随即被硝酸氧化成硝基化合物，同时又产生 硝酸。
反应原料：对叔丁基苯酚 硝酸（99%）在甲苯 小苏打 混合溶剂
工艺流程：（实验室制法）
把溶解70g对叔丁基苯酚的350mL甲苯溶液混合液地加入70g硝酸280g 乙酸酐水溶液组成的溶液中，控制温度在12℃到22℃范围内，剧烈搅拌， 滴加完后再保温30min，将混和溶液转入分液漏斗，静置分出下层稀硝酸， 用饱和小苏打溶液洗涤有机层三次，将洗涤后的有机层转入500mL烧瓶中， 并加入100mL蒸掉甲苯，分层后下层为棕红色液体。搅拌下将棕红色液体慢 慢加人600mL混合溶液中，温度50℃ 加好后冰水降低温度到5℃以下，结 晶1h 过滤 干燥得含量99%的淡黄色固体 收率91%