对溴苯胺的全合成

对溴苯胺的全合成

1（华南师范大学化学与环境学院，广州510006）

2（华南师范大学化学与环境学院有机化学研究所，广州510006）

摘要对溴苯胺是非常重要的有机化工原料，其合成过程要经历硝化、还原、保护、溴代、去保护等多个步骤。本实验合成过程以硝基苯为原料，经历制备苯胺、乙酰苯胺、对溴乙酰苯胺等中间体的过程，最终制得目标产物对溴苯胺。通过该实验方法可制备纯度较高的对溴苯胺，操作方法简单，可控性强。

关键词对溴苯胺；亲电取代；全合成

The Total Synthesis of p-bromo-aniline

Abstract p-bromo-aniline is very important to the organic raw materials, whose synthesis process include nitrification, reduction and protection, bromination, deprotection and much more steps. The synthesis process uses nitrobenzene as raw material, through intermediates such as aniline, acetyl-aniline, p-bromine-acetyl-aniline, finally acquire the target product p-bromine-aniline. The synthesis method can acquire highly purified p-bromo-aniline, which has a simple method of operation and a strong controllability.

Keywords p-bromoaniline; electrophilic substitution; total synthesis

1 前言

1.1 对溴苯胺及其应用概述

对溴苯胺是一种重要的染料原料，如偶氮染料、喹啉染料等，它也是有机合成和医药合成的重要中间体。对溴苯胺的相对分子质量为172.03，熔点为66.4℃，有毒(LD50mg/kg)，其毒性较氯苯胺更强，可经过皮肤吸收，具有溶血性，能引起膀胱癌。对溴苯胺不溶于水，易溶于乙醇和乙醚，从60%乙醇中析出正交晶系双椎体针状结晶。

关于对溴苯胺的合成国内外已有较多报道，其合成方法的研究日臻成熟。G. J. Fox[1]等人以苯酚为起始原料，通过合成特殊溴代试剂2,4,4,6-四溴-2,5-环己烯-1-酮，利用其对芳香胺的区域专一反应合成目标产物。李康兰[2]等人在室温下超声波环境中合成制备对溴苯胺的中间体对溴乙酸苯胺，然后水解重结晶得到对溴苯胺。鲁莉华[3]等人以W24型Raney2Ni 为催化剂，双氰胺为脱溴抑制剂（助催化剂），甲醇为溶剂，对对溴硝基苯催化加氢还原制备对溴苯胺的反应进行了研究。另外也可以通过硝化、还原、保护、溴代、去保护等多个步骤合成目标产物[4]，该合成方法具有操作简单、可控性强等特点。

1.2 实验原理

芳香硝基化合物还原是制备芳胺的主要方法，实验室常用的方法是在酸性溶液中用金属进行化学还原，最常用的方法是使用锡-盐酸来还原简单的硝基化合物，也可以用铁-醋酸法。苯胺很容易进行酰基化反应，即氨基中的氢原子被酰基取代，这样可以保护芳胺的氨基。卤素对苯环上的取代反应属亲电取代反应，苯环上如有取代基，则按取代基的亲电取代定位规则进行反应。对溴乙酰苯胺在酸性条件下去保护生成目标产物。

本实验的总反应如下：

2 实验部分

2.1 试剂与仪器

2.1.1 试剂

硝基苯；锡粒；浓盐酸；50%氢氧化钠；20%氢氧化钠；氢氧化钠固体；乙醚；冰醋酸；锌粒；溴；乙醇；饱和亚硫酸氢钠；除非另有说明，其余试剂均为分析纯，实验用水均为自来水。

2.1.2 仪器

圆底烧瓶，50mL、100mL；球形冷凝管；直形冷凝管；接液管；锥形瓶；水蒸气发生器；液位计；安全玻管；T形管；分液漏斗；刺形分馏柱；量筒；温度计；烧杯；吸滤瓶；布氏漏斗；真空抽气循环水泵；保温漏斗；三口烧瓶；滴液漏斗；蒸馏弯头；试纸；玻璃棒；胶头滴管；电动搅拌器；止水夹；橡胶管；导气管；橡胶塞；酒精灯。

2.1.3 仪器装置图

图1回流反应装置I 图2 水蒸气蒸馏装置图3萃取图4 分液

图5蒸馏装置图6分流装置图7抽滤装置图8气体吸收装置

图9 电动搅拌装置图10毛细管法熔点测定装置图11 反应回流装置II

2.2 实验步骤

2.2.1 中间体苯胺的制备

在100mL圆底烧瓶中加入9.0g锡粒，4mL硝基苯，装上回流装置。量取20mL浓盐酸，分数次从冷凝管口加入烧瓶并不断摇动反应混合物。若反应太激烈，瓶内混合物沸腾时，将圆底烧瓶放入冷水中片刻，使反应缓慢。当所有盐酸加完后，将烧瓶置于沸水浴中加热30min，使还原趋于完全，此时反应物不再呈现硝基苯的黄色。使反应物冷却至室温，在摇动下慢慢加入50%NaOH 溶液，使反应物呈碱性。

将反应瓶改为水蒸气蒸馏装置，进行水蒸气蒸馏直至蒸出澄清液为止。将馏出液放入分液漏斗中，加入20mLl乙醚进行萃取，用粒状氢氧化钠干燥。

将干燥后的混合液小心地倾入干燥的50mL 圆底烧瓶中，在热水浴上蒸去乙醚，收集到浅黄色的粗苯胺产品，产量3.08g，产率为82.8%。

2.2.2 中间体乙酰苯胺的制备

在50mL圆底烧瓶中放置10mL新蒸馏过的苯胺、15mL冰醋酸以及约0.1g锌粉，装上刺形分馏柱，插上温度计，用量筒收集蒸出的水和乙酸。将圆底烧瓶在石棉网上用小火加热回流，保持温度计读数于105℃约1h，反应生成的水及少量醋酸被蒸出，当温度下降则表明反应已经完成。

在搅拌下趁热将反应物倒入盛有100mL冷水的烧杯中，冷却后抽滤，用冷水洗涤粗产品。将粗产品移至50mL圆底烧瓶中，加水至恰好浸没粗产品，再过量10mL，置于石棉网上，加热使粗产品溶解，冷却，乙酰苯胺结晶析出，抽滤。晾干后得到白色的乙酰苯胺晶体，产量为12.90g，产率为86.9%。

2.2.3 中间体对溴乙酰苯胺的制备

在250mL三口烧瓶上配置电动搅拌器、温度计和滴液漏斗，并在滴液漏斗上连接气体吸收装置，以吸收反应中产生的溴化氢。在100mL锥形瓶中，将12.9g乙酰苯胺溶解于约15mL乙醇中（加乙醇至恰好浸没乙酰苯胺，再过量10mL），将4.83g溴溶解于11mL冰醋酸中，一边搅拌一边慢慢地将溴-冰醋酸溶液滴加至乙酰苯胺的醇溶液中，滴加速度以棕红色的溴色较快褪去为宜。滴加完毕，在45℃浴温下，继续搅拌反应1h，然后将浴温提高至60℃，再搅拌一段时间，直到反应混合物液面不再有红棕色蒸气溢出为止。

在搅拌下将反应物慢慢加至100mL冷水中，此时即有固体析出。若无固体析出，则收集混合液置于250mL圆底烧瓶中，加热蒸馏出过量的乙酸和水，冷却。若有黄色，可加入饱和亚硫酸氢钠水溶液洗涤，使溶液黄色恰好褪去。

减压过滤收集产物，并用冷水充分洗涤，用乙醇重结晶，得到白色针状晶体，产量为3.48g，产率为17.0%。