有机设计实验 2,4-D的制备

2, 4-二氯苯氧乙酸的制备

一、实验目的

1、了解2,4-二氯苯氧乙酸的制备方法。

2、复习回流，分液，重结晶等操作。

3、掌握各种氯化反应的原理和方法。

二、实验原理

苯氧乙酸可作为防腐剂，一般可以由苯酚钠和氯乙酸通过Williamson 醚合成法制备。通过它的次氯酸氧化，可得到对氯苯氧乙酸和2,4-二氯苯氧乙酸（简称2,4—D ）。

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三、主要仪器与药品

仪器：烧杯、圆底瓶、三口烧瓶、锥形瓶、布氏漏斗、分液漏斗、磁力搅拌器、电热套、滴液漏斗、球形冷凝管、温度计等。

药品：氯乙酸7.6g 、苯酚5.0g(0.054mol)、35%氢氧化钠溶液、饱和碳酸钠溶液、三氯化铁0.02g 、33%过氧化氢3mL 、5%次氯酸钠19mL 、冰醋酸22mL 、10%碳酸钠溶液15mL 、浓盐酸、乙醇、乙醚、四氯化碳、pH 试纸等。

四、主要试剂的物理常数

ClCH 2Na 2CO 3

ClCH 2COONa OH

+

NaOH

OCH 2COONa

HCl

OCH 2COOH

OCH 2COOH

+

HCl

+

H 2O 2

FeCl 3

OCH 2COOH

Cl

OCH 2COOH

Cl

+

2NaOCl

H

OCH 2COOH

Cl

Cl

五、实验装置图

回流装置图抽滤装置图重结晶装置图分液装置图

六、实验步骤

1、苯氧乙酸的制备

向装有回流冷凝管和温度计的100 mL 三口烧瓶中加入7.6 g 氯乙酸和10mL 水。启动搅拌，慢慢滴加饱和碳酸钠溶液至PH值为7-8（有气泡产生），使氯乙酸转变为氯乙酸钠。向溶液中加入5.0g苯酚，慢慢滴加35%NaOH溶液调PH值到12，并加热回流半小时，期间保持pH为12（102℃时开始沸腾回流，溶液变成淡黄色）。反应完毕后等待反应液冷却，在冰水浴条件下向反应液中滴加浓HCl，调PH值至3-4，此时苯氧乙酸结晶析出（有白色沉淀产生）。经过抽滤、洗涤、干燥即得苯氧乙酸（白色粉末），称重并测定熔点。

2、对氯苯氧乙酸的制备

取3.0g制备的苯氧乙酸和10mL冰醋酸于三口烧瓶中，装温度计、回流冷凝管和滴液漏斗，开动搅拌并加热（苯氧乙酸全部溶解）。温度达55℃时加入0.02g 三氯化铁和10mL 浓盐酸（溶液呈黄色浑浊）。在温度升至60-70℃时，慢慢滴加3mL33%过氧化氢溶液，滴完后维持此温度搅拌反应20min（溶液呈黄色）。冷却、结晶、抽滤，用适量水洗涤3次，得到的粗产品用1∶3 的乙醇- 水混合试剂重结晶，得对氯苯氧乙酸（白色粉末），称重并测定熔点。

3、2,4-二氯苯氧乙酸的制备

在100 mL 圆底瓶中加入1.0 g干燥的对氯苯氧乙酸和12.00 mL冰醋酸，搅拌溶解后，在冰水浴冷却和搅拌下分批滴加19 mL的5%的次氯酸钠溶液（有黄

色固体生成），加完后撤掉冰水浴，待温度升至室温后放置5分钟（溶液呈黄色）。加入50 mL水，然后用6 mol/L 盐酸酸化至pH为3，接着用25mL乙醚萃取2次（上层为乙醚层，呈黄色），合并乙醚层。醚层先用15mL水洗涤，再用配制的15mL的10%碳酸钠溶液萃取产物（加入后有气体产生，下层为碱层，呈紫色）。将碱性萃取液转移至烧杯中，加入25mL水，用盐酸酸化至pH约为3（有淡黄色固体析出）。冷却，过滤，用适量水洗涤3次，得到的粗产品用四氯化碳重结晶，得精品2,4-二氯苯氧乙酸（白色粉末），称重并测定熔点。

七、数据记录

八、结果与讨论

制备的苯氧乙酸产率较高，熔点与理论值99℃接近，说明纯度高。实验中为了防止氯乙酸水解为羟乙酸，滴加饱和碳酸钠溶液将氯乙酸转变为氯乙酸钠，滴加速度慢些可以防止氯乙酸钠发生碱性水解，有助于提高产率；加热回流时维持pH有利于反应的进行，也可以提高产率。

制备的对氯苯氧乙酸产率较低，熔点远低于理论值158℃，说明纯度低杂质较多，主要是产品不够干燥且反应时有较多副产物生成。产率较低主要因为加入氯化铁时氯化铁部分水解；以及加入H2O2时速度较快，反应温度偏高，生成的Cl2部分逸出未能充分参与亲核取代反应。

制备的2,4-二氯苯氧乙酸产率低，熔点与理论值140℃接近，说明纯度高。产率低主要因为反应物对氯苯氧乙酸纯度低；反应的温度和时间未能控制好；用碳酸钠溶液萃取时产物没能完全萃取出来。

通过本次实验，加深了对亲核取代反应、亲电取代反应的理解，更好地掌握氯化反应的应用，领略了有机合成的魅力。

九、参考文献

[1]吕凤桐. 高纯度2,4-二氯苯氧乙酸的制备[J]. 化学试剂, 1998(3):179-179.

[2]韩红斐, 李好样, 晋肖龙. 2,4-二氯苯氧乙酸制备方法的改进[J]. 太原科技, 2008(4).

[3]陈艳辉, 顾坤源, 李超柱,等. 优化2,4-二氯苯氧乙酸合成的工艺研究[J]. 当代化工, 2011, 40(5):457-459.