乙酰苯胺的制备[1].doc

乙酰苯胺得制备
一、实验目得
１、掌握苯胺乙酰化得原理与方法，
2、掌握重结晶提纯固体有机化合物得原理与方法.
二、实验原理
　 乙酰苯胺得用途：
乙酰苯胺，白色有光泽片状结晶或白色结晶粉末，就是磺胺类药物得原料,可用作止痛剂、退热剂（俗称“退热冰”)、防腐剂与染料中间体。稳定性：在空气中稳定,遇酸或碱性水溶液易分解成苯胺及乙酸。
苯胺乙酰化得必要性:
(１）作为一种保护措施，将一级与二级芳胺（就就是伯胺与仲胺）在合成中转化为其乙酰衍生物，降低芳胺对氧化性试剂得敏感性，使其不被反应试剂破坏,
（２）氨基经酰化后，降低了氨基在亲电取代反应(特别就是卤化)中得活化能力,使其由很强得第I类定位基变成中等强度得第I类定位，使反应由多元取代变为有用得一元取代.
（３）由于乙酰基得空间效应，往往选择性地生成对位取代产物。
(4）在某些情况下，酰化可以避免氨基与其它功能基或试剂(如RCOＣl,-ＳO2Cｌ,HNO2等）之间发生不必要得反应。
作为氨基保护基得酰基基团可在酸或碱得催化下脱除.  
 芳胺得乙酰化试剂选择：
芳胺可用酰氯、酸酐或冰醋酸加热来进行酰化，使用冰醋酸试剂易得，价格便宜,但需要较长得反应时间，适合于规模较大得制备。
酸酐一般来说就是比酰氯更好得酰化试剂,用游离苯胺与纯乙酸酐进行酰化时，常伴有二乙酰胺［ＡｒＮ(ＣOCH３）2]副产物得生成，如果在醋酸--醋酸钠缓冲溶液中酰化，由于酸酐水解速度比酰化速度慢得多,可得到高纯度产物，但此方法不适用于硝基苯胺与其它碱性很弱得芳胺得酰化。
乙酰苯胺得制备反应式：

盐酸得作用：生成胺基正离子，降低了苯胺得亲核能力,减少副产物得生成，
乙酰苯胺得重结晶
固体有机物在溶剂中得溶解度一般随温度得升高而增大。把固体有机物溶解在热得溶剂中使之饱与,冷却时由于溶解度降低，有机物又重新析出晶体.利用溶剂对被提纯物质及杂质得溶解度不同,使被提纯物质从过饱与溶液中析出。让杂质全部或大部分留在溶液中，从而达到提纯得目得.
重结晶只适宜杂质含量在５％以下得固体有机混合物得提纯。从反应粗产物直接重结晶就是不适宜得，必须先采取其她方法初步提纯,然后再重结晶提纯.
重结晶提纯得一般过程为：
（１)将不纯得固体有机物在溶剂得沸点或接近沸点得温度下溶解在溶剂中,制成接近饱与得浓溶液。若固体有机物得熔点较溶剂沸点低，则应制成在熔点温度以下得饱与溶液;
(２)若溶液含有色杂质，可加入活性炭煮沸脱色;
（３)过滤此热溶液以除去其中得不溶性物质及活性炭;
(4）将滤液冷却，使结晶自过饱与溶液中析出，而杂质留在母液中;
（５)抽气过滤，从母液中将结晶分出，洗涤结晶以除去吸附得母液。所得得固体结晶，经干燥后测定其熔点,如发现其纯度不符合要求，则可重复上述重结晶操作直至熔点达标。
重结晶得关键就是选择适宜得溶剂。合适得溶剂必须具备以下条件：
（1)不与被提纯物质发生化学反应；
（2）在较高温度时能溶解多量得被提纯物质,而在室温或更低温度时只能溶解少量；
（3）对杂质得溶解度非常大或非常小,前一种情况可让杂质留在母液中不随提纯物质一同析出，后一种情况就是使杂质在热过滤时被滤去;
（4)溶剂易挥发，易与结晶分离除去，但沸点不宜过低;
(５）能给出较好得结晶；
（6）价格低、毒性小、易回收、操作安全。
当一种物质在一些溶剂中得溶解度太大,而在另一些溶剂中得溶解度又太小，同时又不能找到一种合适得溶剂时,常可使用混合溶剂而得到满意得结果。
三、实验参数
名称
分子量
性状
密度/ｇ/cｍ3
熔点／℃
沸点/℃
溶解度
水
油
苯胺
９3、1２
无色油状液体
１、02
—6、２
184、4
微溶
易溶于乙醇、乙醚等
乙酸
６０、０5
无色液体
1、05
１6、6
1１８、1
易溶
易溶于乙醇、乙醚与CＣl4
乙酰苯胺
1３5、17
白色结晶或粉末
1、２2
１14、3
３04
微溶于冷水，溶于热水
溶
四、实验步骤
1、酰化
在１00ml圆底烧瓶中加入新蒸馏过得苯胺５mｌ,冰乙酸7、４ml，锌粉０、1ｇ，安装仪器。用加热，使反应溶液在微沸状态下回流,调节加热温度，使柱顶温度1０５℃左右,反应约６0～80min。反应生成得水及少量醋酸被蒸出，当柱顶温度下降或烧瓶内出现白色雾状时,反应已基本完成,停止加热。
２、结晶抽滤
在搅拌下,趁热将烧瓶中得物料以细流状倒入盛有100mｌ冰水得烧杯中，剧烈搅拌,并冷却烧杯至室温，粗乙酰苯胺结晶析出,抽滤。用玻璃瓶子塞将滤饼压干，再用5～10ml冷水洗涤,再抽干.得到乙酰苯胺粗产品.
3、重结晶
将此粗乙酰苯胺滤饼放入盛有150ｍl热水得锥形瓶中,加热,使粗乙酰苯胺溶解.若溶液沸腾时仍有未溶解得油珠,应补加热水，直至油珠消失为止.稍冷后，加入约0、2g活性炭,在搅拌下加热煮沸1~2min,趁热用保温漏斗过滤或用预先加热好得布氏漏斗减压过滤,将滤液慢慢冷至室温,待结晶完全后抽滤，尽量压干滤饼。产品放在干净得表面皿中晾干,称重.计算产率。
5００mｌ烧杯中加入5ml浓盐酸与１20ml水配成得溶液,搅拌下加入5、6g（5、５mｌ)苯胺,待溶解后，再加入少量活性炭（约1g），将溶液煮沸5ｍin,趁热滤去活性炭与其它不溶性杂质（如果溶得比较好可不用这一步）。将溶液转移到５00ml锥形瓶中，冷却至50℃，加入7、3mｌ醋酸酐，振摇使其溶解,立即加入醋酸钠溶液（9g结晶醋酸钠溶于20ｍｌ水）,充分振摇混合，然后将混合物在冰水浴中冷却结晶，减压过滤，用少量冷水洗涤2-3遍,干燥称重（放在实验柜中自然干燥，下次试验再称)。
五、实验注意事项
1、久置得苯胺色深有杂质（暴露于空气中或日光下变为棕色）,会影响乙酰苯胺得质量，故最好用新蒸得苯胺。另一原料乙酸酐也最好用新蒸得.苯胺有毒，苯胺有强致癌作用,使用时要注意安全，有伤口得同学注意不要与伤口接触.
2、加入锌粉得目得，就是防止苯胺在反应过程中被氧化，生成有色得杂质。通常加入后反应液颜色会从黄色变无色。但不宜加得过多,因为被氧化得锌生成氢氧化锌为絮状物质会吸收产品。
3、　反应温度得控制：保持分馏柱顶温度不超过105℃。开始时要缓慢加热，待有水生成后，调节反应温度,以保持生成水得速度与分出水得速度之间得平衡。切忌开始就强烈加热。
4、 因乙酰苯胺熔点较高，稍冷即会固化,因此，反应结束后须立即倒入事先准备好得水中.否则凝固在烧瓶中难以倒出。
5、 本实验用水作重结晶得溶剂,其优点就是价格便宜,操作简化,减少实验环境污染等,又将用活性炭脱色与重结晶两个操作结合在一起，进一步简化了分离纯化操作过程。
6、不可以用过量得水处理乙酰苯胺。乙酰苯胺于不同温度在100g水中得溶解度为: 0、５6g（25℃）、3、5ｇ（80℃）、18g（１00℃)；乙醇：3６、9g（20℃)甲醇:6９、5g(20℃）氯仿：3、6g(20℃）。乙酰苯胺在水中得含量为5、2％时，重结晶效率好,乙酰苯胺重结晶产率最大.在体系中得含量稍低于5、2％，加热到83、2℃时不会出现油相，水相又接近饱与溶液,继续加热到１0０℃，进行热过滤除去不溶性杂质与脱色用得活性炭,滤液冷却,乙酰苯胺开始结晶，继续冷却至室温(20℃）,过滤得到得晶体乙酰苯胺纯度很高，可溶性杂质留在母液中。.一个经验得办法就是按操作步骤给出得产量5g(初做得学生很难达到),估计需水量为10０ｍｌ,加热至８3、2℃,如果有油珠,补加热水，直至油珠溶完为止。个别同学加水过量,可蒸发部分水,直至出现油珠,再补加少量水即可。
7、不应将活性炭加入沸腾得溶液中，否则会引起暴沸，会使溶液溢出容器。溢出容器.
８、 减压过滤：用布氏漏斗趁热过滤时，为了避免在漏斗中析出晶体,需用热水浴或蒸气浴把漏斗预热,然后用来减压过滤。抽滤瓶也可同时预热.布氏漏斗中铺得圆形滤纸要剪得比漏斗内径小,使其紧贴于漏斗得底壁。在抽滤前先用少量溶剂把滤纸润湿,然后打开水泵将滤纸吸紧,防止固体在抽滤时从滤纸边沿吸入瓶中.布氏漏斗得斜口要远离抽气口,用玻璃棒引导将脱色后得固液混合物分批倒入布氏漏斗中抽滤.过滤完成后，关闭水泵前应先将抽滤瓶与水泵间连接得橡皮管断开，以免水倒流入抽滤瓶内。
９、 滤饼得洗涤:把滤饼尽量抽干、压干,拔掉抽气得橡皮管，使恢复常压.把少量溶剂均匀地洒在滤饼上,使溶剂恰能盖住滤饼。静置片刻,使溶剂渗透滤饼，待有滤液从漏斗下端滴下时,重新抽气,再把滤饼抽干。这样反复几次，就可洗净滤饼。
1０、 结晶得析出:结晶时,让溶液静置，使之慢慢地生成完整得大晶体,若在冷却过程中不断搅拌则得较小得结晶。若冷却后仍无结晶析出,可用下列方法使晶体析出：　
① 用玻璃棒摩擦容器内壁；
② 投入晶种；
③ 用冰水或其她冷冻溶液冷却,如果不析出晶体而得油状物时,可将混合物加热到澄清后，让其自然冷却至开始有油状物析出时,立即用玻璃棒剧烈搅拌，使油状物分散在溶液中,搅拌至油状物消失为止,或加入少许晶种。
七、问题讨论
1、 乙酰苯胺制备实验为什么加入锌粉？锌粉加入量对操作有什么影响?
答:苯胺易氧化,锌与乙酸反应放出氢,防止氧化。锌粉少了，防止氧化作用小,锌粉多了，消耗乙酸多,同时在后处理分离产物过程中形成不溶得氢氧化锌,与固体产物混杂在一起,难分离出去。
2、 乙酰苯胺重结晶时，制备乙酰苯胺热得饱与溶液过程中出现油珠就是什么？它得存在对重结晶质量有何影响?应如何处理?
答：油珠就是未溶解得乙酰苯胺。它得存在,冷却后变成固体，里面包夹一些杂质，影响重结晶得质量.应该再补加些水，使它溶解，保证重结晶物得纯度。
３、 乙酰苯胺制备实验加入活性炭得目得就是什么？怎样进行这一操作?
答:目得就是脱去产物中得有色物质。加入活性炭得量要适当，在较低温度下加入，然后再加热煮沸几分钟，过滤出活性炭。
4、　在布氏漏斗中如何洗涤固体物质?
答:将固体物压实压平，加入洗涤剂使固体物上有一层洗涤剂,待洗涤剂均匀渗入固体,当漏斗下端有洗涤剂滴下后，再抽空过滤，达到洗涤得目得，反复进行几次,即可洗净.
5、　乙酰苯胺制备用什么方法鉴定乙酰苯胺？
答：用测熔点得方法鉴定乙酰苯胺,有条件得可作红外光谱。
八、思考题
　 1、合成乙酰苯胺时，柱顶温度为什么要控制在105ºC左右?
答：为了提高乙酰苯胺得产率，反应过程中不断分出产物之一水，以打破平衡,使反应向着生成乙酰苯胺得方向进行.因水得沸点为100ºC，反应物醋酸得沸点为11８ºC,且醋酸就是易挥发性物质,因此,为了达到即要将水份除去,又不使醋酸损失太多得目得，必需控制柱顶温度在105ºＣ左右。
2、合成乙酰苯胺时,锌粉起什么作用？加多少合适？
　答：只加入微量（约0、1左右）即可，不能太多，否则会产生不溶于水得Zn(OH）2,给产物后处理带来麻烦.　
3、合成乙酰苯胺时，为什么选用韦氏分馏柱?
　 　答：韦氏分馏柱得作用相当于二次蒸馏,用于沸点差别不太大得混合物得分离，合成乙酰苯胺时，为了把生成得水分离除去,同时又不使反应物醋酸被蒸出，所以选用韦氏分馏柱。
4、加热溶解乙酰苯胺得重结晶得粗产物时，为何先加入计算量少得溶剂,然后渐渐添加至刚好溶解,最后再多加少量溶剂?
　 答:重结晶得溶剂要刚刚好将物质溶解,多加溶剂会使大量得物质溶在母液中.刚好多一点就是为了使物质更充分溶解，重结晶更纯净。
5、为什么活性炭要在固体物质完全溶解后加入？
答:活性炭就是靠吸附分子来除杂质,没有溶解时,杂质分子包裹在未溶得物质中,不能除杂。
6、用醋酸直接酰化与用醋酸酐进行酰化有什么优缺点?除此之外，还有哪些乙酰化试剂?
7、用醋酸酐乙酰化时,加入盐酸与醋酸钠得目得就是什么?