精细有机合成实验Word文档下载推荐.docx

精细有机合成实验Word文档下载推荐.docx

《精细有机合成实验Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精细有机合成实验Word文档下载推荐.docx（46页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

本品有毒。

温血动物急性口服LD50为1500～4000mg/kg，小白鼠急性口服LD50为3603mg/kg。

四、用途：

本品主要用于生产分散黄棕GL、分散黄棕2RFL、分散棕3R、分散棕5R、分散橙GR、分散大红3GFL、分散红玉2GFL等。

还可作为农用杀菌剂使用。

可防治甘薯、洋麻、黄瓜、莴苣、棉花、烟草、草莓、马铃薯等的灰霉僵腐病；

油菜、葱、桑、大豆、西红柿、莴苣、甘薯等的菌核病；

甘薯、棉花、桃子的软腐病；

马铃薯和西红柿的晚疫病；

杏、扁桃及苹果的枯萎病；

小麦的黑穗病；

蚕豆花腐病。

五、实验内容：

方法一：

氯酸钠氯化法。

在装有搅拌器、温度计和滴液漏斗（预先检查滴液漏斗是否严密，不能泄漏。

）的250mL四口瓶中，加入5.5g（质量分数为100%）对硝基苯胺，再加入质量分数36%盐酸100mL，搅拌下升温至50℃左右，使物料全部溶解。

然后，慢慢冷却至20℃左右，滴加预先配好的氯酸溶液（3g氯酸钠加水20mL），约在1～1.5h内加完，然后，在30℃下再反应1h。

用50mL水稀释上述反应物，倾入烧杯中，并用少量水冲洗四口瓶，将物料全部转移到烧杯中，过滤。

滤液倒入废酸桶，滤饼以少量水打浆，并用水调整体积至100mL左右，用质量分数为10%的氢氧化钠中和至pH=7～8，再过滤，干燥。

产品称重，计算收率。

测熔点。

方法二：

）的250mL四口瓶中，加入13.8g对硝基苯胺，再加入50mL水，搅拌下慢慢加入45mL浓盐酸，加热至40℃，于搅拌下1h内滴加23mL质量分数30%过氧化氢，滴加过程中温度控制在35～55℃，加完后，在40～50℃下继续反应1.5h。

随着反应的进行，逐渐产生黄色沉淀。

反应结束后，过滤，水洗，烘干，称重，计算收率，测熔点。

方法三：

直接氯气法。

向带有回流冷凝器和填充氢氧化钠的气体吸收柱的反应器中加入对硝基苯胺138g（1mol）和4.5mol/L的盐酸水溶液1L。

悬浮液在搅拌下加热至105℃左右。

在该温度下通氯气，约15min后出现沉淀。

约2h后逐渐减少氯气量，至不再吸收氯为止（通入约2.2mol的氯气）。

反应混合物冷却到70～80℃，过滤，水洗。

干燥，称重，计算收率，测熔点。

六、思考题：

1、请简述本实验中三种方法的优缺点。

2、请简述由对硝基苯胺制备2-氯-4-硝基苯胺合成方法，以及如何控制反应条件。

实验2十二烷基苯磺酸钠的制备（磺化）

1、掌握烷基苯磺酸钠（LAS）的制备方法。

2、了解用不同磺化剂进行磺化反应的机理和反应特点。

3、了解十二烷基苯磺酸钠性质、用途和使用方法。

磺化反应是向有机分子中的碳原子上引入磺酸基（-SO3H）的反应。

生成的产物是磺酸（R－SO3H）、磺酸盐（R－SO3M；

M表示NH4或金属离子）或磺酰氯（R-SO2Cl）。

磺化是亲电取代反应。

SO3分子中硫原子的电负性比氧原子的电负性小，所以硫原子带有部分正电荷而成为亲电试剂。

常用的磺化剂是浓硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸。

磺化的主要方法有：

1．过量硫酸磺化法（磺化剂是浓硫酸和发烟硫酸）；

2．共沸脱水磺化法；

3．三氧化硫磺化法；

4．氯磺酸磺化法；

5．芳伯胺的烘焙磺化法。

磺化反应的主要目的有：

1.使产品具有水溶性、酸性、表面活性或对纤维素具有亲和力。

2.将磺基转化为－OH、－NH2、－CN或－CL等取代基。

3.先在芳环上引入磺基，完成特定反应后，再将磺基水解掉。

磺化反应的主要影响因素有：

硫酸的浓度和用量对磺化反应的速度有很大影响。

随着磺化反应的进行，生成的水逐渐增加，硫酸的浓度逐渐下降，使磺化开始阶段和磺化末期，磺化反应速度就可能下降几十倍，甚至几百倍而几乎停止反应。

这时的硫酸被称为“废酸”，用“π值”表示。

为了消除磺化反应生成的水的稀释作用的影响，必须使用过量很多的硫酸（х值）。

磺化反应温度和时间的影响，磺化温度会影响磺基进入芳环的位置和磺酸异构体的生成比例。

特别是在多磺化时，为了使每一个磺基都尽可能地进入所希望的位置，对于每一个磺化阶段都需要选择合适的磺化温度。

低温、短时间的反应有利于α取代，高温、长时间的反应有利于β取代。

磺化产物的分离：

稀释析出法（有些磺化产物在稀硫酸中的溶解度很低，可用稀释法使其析出，这种方法的优点是操作简便，费用低，副产物废硫酸母液便于回收和利用。

）稀释盐析法（许多芳磺酸盐在水中的溶解度很大，但是在相同正离子的存在下，则溶解度明显下降，因此可以向磺化稀释液中加入氯化钠、硫酸钠、或钾盐等，使芳磺酸盐析出来）；

中和盐析法（可用碳酸钠、氢氧化钠、氨水等中和盐析）；

脱硫酸钙法；

溶剂萃取法。

十二烷基苯磺酸钠是由十二烷基苯与发烟硫酸或三氧化硫磺化，再用碱中和制得。

用发烟硫酸磺化的缺点是反应结束后总有部分废酸存在于磺化物料中。

中和后生成的硫酸钠带入产品中，影响了它的纯度。

目前，工业上均采用三氧化硫－空气混合物磺化的方法。

三氧化硫可由60%发烟硫酸蒸出，或将硫磺和干燥空气在炉中燃烧，得到含SO34%～8%体积分数的混合气体。

将该混合气体，通入装有烷基苯的磺化反应器中进行磺化。

磺化物料进入中和系统用氢氧化钠溶液进行中和，最后进入喷雾干燥系统干燥。

得到的产品为流动性很好的粉末。

在工业生产上，直链烷基苯磺酸盐也不是单一的产物，而是直链烷烃与苯在链中任意点上相连，其结果产生了不同仲烷基比例的混合物。

商品烷基苯通常是C10～C13烷基的混合烷基苯。

在实验室中，我们学习用硫酸进行磺化的方法。

反应方程式如下：

白色浆状物或粉末。

具有去污、湿润、发泡、乳化、分散等性能。

生物降解度>

90%。

在较宽的pH范围内比较稳定。

其钠或铵盐呈中性，能溶于水，对水硬度不敏感，对酸、碱水解的稳定性好。

它的钙盐或镁盐在水中的溶解度要低一些，但可溶于烃类溶剂中，在这方面也有一定的应用价值。

大量用作生产各种洗涤剂和乳化剂等的原料，可适量配用于香波、泡沫浴等化妆品中；

纺织工业的清洗剂、染色助剂；

电镀工业的脱脂剂；

造纸工业的脱墨剂。

另外，由于直链烷基苯磺酸的盐对氧化剂十分稳定，溶于水。

可适用于目前在国际上流行的加氧化漂白剂的洗衣粉配方。

1、磺化：

在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的250mL四口瓶中，加入十二烷基苯35mL（34.6g），搅拌下缓慢加入质量分数98%硫酸35mL，温度不超过40℃，加完后升温至60～70℃，反应2h。

2、分酸：

将上述磺化混合液降温至40～50℃，缓慢滴加适量水（约15mL），倒入分液漏斗中，静止片刻，分层，放掉下层（水和无机盐），保留上层（有机相）。

3、中和：

配制质量分数10%氢氧化钠溶液80mL，将其加入250mL四口瓶中约60～70mL，搅拌下缓慢滴加上述有机相，控制温度为40～50℃，用质量分数10%氢氧化钠调节pH=7～8，并记录质量分数10%氢氧化钠总用量。

4、盐析：

于上述反应体系中，加入少量氯化钠，渗圈试验清晰后过滤，得到白色膏状产品。

六、注意事项

1、分酸时，温度不可过低，否则易使分液漏斗被无机盐堵塞，造成分酸困难。

七、废酸和硫酸用量的计算

1、废酸的计算：

π值是将废酸中所含硫酸的质量换算成SO3的质量后的质量百分数，即按投料计，可用下式计算：

π＝（废酸中所含硫酸质量*80/90）/（加入硫酸质量－磺化消耗硫酸质量*80/98）*100

也可用磺化液中硫酸和水的质量分数计算：

π＝100*80/98*【W硫酸/（W硫酸+W水）】

利用π值的概念可以定性的说明磺化剂的开始浓度对磺化剂用量的影响，但是利用π值所计算的用量，与生产实际常常有很大的出入。

2、硫酸用量的计算：

x＝80*（100－π）/（a－π）

x是1mol有机物在磺化时所需浓硫酸或发烟硫酸的用量，单位g。

a是把所有磺化剂中的硫酸都折算成SO3的浓度。

n——引入磺基的摩尔数。

八、思考题

1、磺化反应的影响因素有哪些？

2、试计算废酸量。

3、烷基苯磺酸钠可用于哪些产品配方中？

4、请叙述十二烷基苯磺酸钠的分析方法。

实验3对氯邻硝基苯胺的制备（硝化）

1、掌握对氯邻硝基苯胺的制备方法。

2、掌握混酸硝化、氨解反应的机理。

3、了解对氯邻硝基苯胺的性质和用途。

硝化反应是指向有机物分子的碳原子上引入硝基的反应称作硝化，引入亚硝基的反应称作亚硝化。

也可以是有机物分子中的某些基团，如：

卤素、磺酸基、酰基和羧酸基等被硝基置换

硝化剂是硝酸，以及硝酸和各种质子酸的混合物，氮的氧化物、有机硝酸酯等。

最常用的混酸是硝酸和硫酸的混合物。

硝化方法有用硝酸-硫酸的混酸硝化法；

在硫酸介质中的硝化；

有机溶剂-混酸硝化；

在乙酐或乙酸中硝化；

稀硝酸硝化；

置换硝化；

亚硝化。

最常用的方法是混酸硝化法，它与浓硝酸硝化法相比具有如下特点：

混酸比硝酸产生更多的NO2+，硝化能力强，反应速度快，而且不易发生氧化副反应，产率高；

混酸中的硝酸用量接近理论量，硝酸几乎可以全部得到利用；

硫酸的比热容大，避免硝化时的局部过热现象，反应温度容易控制；

硝化产物不溶于废硫酸中，便于废酸的循环使用；

混酸的腐蚀作用小，可使用碳钢、不锈钢或铸铁设备。

氨基化反应是指氨与有机化合物发生复分解而生成伯胺的反应。

它包括氨解和胺化。

脂肪族伯胺的制备主要采用氨解和胺化法。

芳伯胺的制备主要采用硝化-还原法，但是，如果用硝化-还原法不能将氨基引入的芳环的指定位置或收率很低时，则需采用芳环上取代基的氨解法。

其中最重要的是卤基的氨解，其次是酚羟基、磺基或硝基的氨解。

氨基化剂主要是液氨和氨水。

有时也用到气态氨或含氨基的化合物，如尿素、碳酸氢胺和羟胺等。

对氯邻硝基苯胺的合成是以对二氯苯为原料，用混酸硝化，制得2，5-二氯硝基苯，然后用氨水进行氨解，得到目标产物。

2，5-二氯硝基苯的氨解，属于芳环上卤基的氨解，是亲核取代反应，因芳环上含有强吸电基，故可采用非催化氨解的方法。

橘黄色或橘红色针状结晶。

熔点116℃～117℃。

不溶于水，溶于甲醇、乙醚和乙酸，微溶于粗汽油。

本品主要用作棉、粘胶织物的印染显色剂，也可用于丝绸、涤纶织物的印染；

还可用作大红色淀、嫩黄10G等有机颜料的中间体、冰染染料的色基（即大红色基3GL）等。

2，5-二氯硝基苯的制备

在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗的500mL四口瓶中，加入144g96%（质量分数）的硫酸，再加入118g的对二氯苯，搅拌均匀，然后用54.4g96%（质量分数）硫酸和54.4g100%（质量分数）的硝酸的混酸进行硝化。

放置1.5h，过滤出沉淀的2，5-二氯硝基苯。

对氯邻硝基苯胺的合成

向500mL高压釜中加入30%（质量分数）氨水279g，升温至170℃，在该温度下经2h，压入118g2，5-二氯硝基苯，保温3h。

反应毕，冷却至30℃，过滤，水洗，干燥，得对氯邻硝基苯胺105g，收率达99%，产品含量为99%。

六、思考题

1、请说明氨解反应的速度与哪些因素有关？

2、请说明邻氯对硝基苯胺的制备方法。

实验42，4-二硝基苯酚的制备（水解）

1、了解制备酚类化合物的方法及优缺点。

2、掌握碱性水解法制2，4－二硝基苯酚的工艺及实验方法。

3、掌握相转移催化剂的应用原理及方法。

4、学习搅拌釜式反应、加热控制、过滤及干燥等实验技术和操作技能。

水解是指有机化合物与水的复分解反应。

水中的一个氢进入一个产物，氢氧基则进入另一个产物。

水解的方法很多，包括卤素化合物的水解、芳磺酸及其盐类的水解、芳环上硝基的水解、放伯胺的水解、酯类的水解及碳水化合物的水解等。

卤素的碱性水解是亲核取代反应，当苯环上氯基的邻位或对位有硝基时，由于硝基的吸电效应，使苯环上与氯相连的碳原子上电子云密度显著降低，使氯基的水解较易进行。

因此，只需要用稍过量的氢氧化钠水溶液，在较温和的反应条件下即可进行水解。

氯基水解是制备邻、对硝基酚类的重要方法。

当两种物质处于不同相时，彼此反应速度很慢，甚至不能反应，加入少量第三种物质，可使反应速度加快，既相转移催化剂。

其反应原理是在液－液非均相亲核取代反应中，亲核试剂只溶于水相，有机反应物只溶于有机相，两者不易靠拢而发生化学反应。

在该体系中加入季铵盐时，由于季铵正离子Q+具有亲油性，所以季铵盐Q+X－既能溶于水，又能溶于有机溶剂。

当水相中的亲核试剂M+Y－与Q+X－季铵盐接触时，可以发生Y－和X－负离子交换作用，生成Q+Y－离子对，然后这个离子对可以从水相转移到有机相，然后，在Q+Y－有机相中与R－X发生亲核取代反应，生成目的产物R－Y，同时生成离子对Q+X－，然后Q+X－从有机相转移的水相，再与M+Y－进行负离子交换，从而完成了相转移的催化循环。

它的相转移催化作用如图所示。

在上述催化循环中，季铵正离子Q+并不消耗，只是起着转移亲核试剂Y－的作用。

因此，1mol有机反应物只需要使用0.005――0.100mol的季铵盐。

2，4-二硝基苯酚是以2，4-二硝基氯苯为原料，在碱溶液中水解而得。

外观为浅黄色单斜结晶，熔点113℃，相对密度1.683，溶于热水、乙醇、乙醚、丙酮、甲苯、苯、氯仿和吡啶，不溶于冷水，能随水蒸气挥发，加热升华。

吸入后可引起多汗、虚脱、粒状白血球减少等症状。

主要用于硫化染料的生产，也用于生产苦味酸和显影剂等，分析化学中用作酸碱指示剂，变色范围为pH=2.8（无色）～4.4（黄色）

五、原料性质：

本品有三种形态（α-、β-、γ-），α-型为稳定态，β-和γ-型为不稳定态。

本品有毒，比一硝基氯苯强。

对皮肤和粘膜有明显的刺激作用，引起严重的皮炎。

能引起人的血液中毒和损伤肝脏、肾脏，同时还损害神经以致发生神经痛、神经炎。

空气中最高允许浓度1mg/m3。

大白鼠口服LD50为1070mg/kg。

六、实验内容：

1）安装仪器：

四口瓶用万能夹夹紧，搅拌棒装正，温度计的高度要合适，加热包的高度要调节，回流冷凝器用万能夹夹紧并固定在搅拌架上，冷凝器下口进水，上口出水。

2）加料，先加水，加2，4－二硝基氯苯，相转移催化剂可加可不加（四丁基溴化胺），搅拌，升温至90～93℃。

（温度低于90℃，水解反应不完全，既产品中会混有未反应的原料）。

3）水解：

保持此温度，慢慢滴加36％氢氧化钠溶液（讲恒压滴液漏斗的用法），滴加时间不低于30分钟，继续保持此温度反应，直至取样全溶于水，无油状物为止。

终点控制，用气相色谱法，或用酸度计，终点为13.17～13.47，在滴加碱液过程中，反应不完全，pH一直大于终点之pH值，当滴完碱液，随着反应的进行，pH值逐渐变小，最后恒定在13.17～13.47内的某一值，再继续反应60分钟，水解反应完全。

整个水解反应时间为2小时较合适。

水解反应为吸热反应，高温对反应有利。

水解反应还是多相反应，搅拌要均匀。

4）酸化：

反应完毕，降温（可用水浴，不可停搅拌），继续在四口瓶中酸化，用盐酸酸化，用刚果红试纸或广泛试纸测pH小于3，1～2为佳。

过滤，得产品，用冷水洗涤至pH＝5～6（用水洗洗去酸和盐），将产品倒入表面皿中，空气干燥，2，4－二硝基苯酚在70℃以上易升华，故产品要在空气中干燥。

酸化为放热反应，酸化之前一定要降温，加酸时速度要慢。

5）产品称重，计算产品收率，原料的转化率，产品测熔点。

产品纯度需用气相色谱测定。

七、废水处理：

2，4－二硝基苯酚的毒性很大，酸化后，过滤的废水，需进行处理，才可排放。

方法是，用熟石灰将废水中和至pH＝3～5，加入聚合硫酸铝等絮凝沉淀，过滤，得清澈的水，用生石灰调pH至中性，分析水中酚含量达到排放标准既可。

残渣可焚烧。

洗涤水可循环套用。

同学们还可以查一查有无其他方法。

八、原料摩尔比氯苯：

氢氧化钠：

盐酸＝1：

（2.08～2.23）：

（1.11～1.23）。

盐酸6～6.6ml。

九、思考题

1、氯化物的普通碱性水解和相转移催化水解有什么根本不同？

2、为什么相转移催化水解的反应速度要快很多?

3、比较氯苯、对硝基氯苯、2，4－二硝基氯苯的水解难易程度，并阐述工艺条件有何不同？

十、参考书

精细有机合成化学与工艺学唐培堃主编化学工业出版社

实验5对硝基苯甲醛的制备（氧化）

1、掌握对硝基苯甲醛的制备方法。

2、了解对硝基苯甲醛的性质及用途。

3、掌握氧化反应的机理。

氧化反应在有机合成中是一个非常活跃的领域，它的应用非常广泛。

利用氧化反应可以制得醇、醛、酮、羧酸、酚、环氧化合物和过氧化物等有机含氧的化合物。

另外，还可用来制备某些脱氢产物。

氧化剂的种类很多，一种氧化剂可以对多种不同的基团发生氧化反应；

同一种基团也可以因所用氧化剂和反应条件的不同，得出不同的氧化产物。

所以氧化反应因所用氧化剂、被氧化基质的不同，反应机理不同，涉及一个广泛而复杂的领域。

在工业上最廉价且应用最广的氧化剂是空气。

化学氧化剂有高锰酸钾、六价铬的衍生物、高价金属氧化物、硝酸、双氧水和有机过氧化物。

另外，还有电解氧化法等等。

对硝基苯甲醛可由对硝基甲苯、乙酐为原料，经氧化、水解而制得。

即三氧化铬氧化法。

第二条路线是由对硝基甲苯与溴素发生溴化反应，再水解、氧化而制得。

即间接氧化法。

第三条路线是卤化水解法，反应方程式如下：

以上三条合成路线中，第一种工艺原料成本较高，且三氧化铬会造成环境污染，因此该法只适用于实验室中少量合成。

第二种工艺与第三种工艺原料成本和产品收率比较接近，只是第二种方法由于产生较多的稀硝酸废液，难以处理，因此也存在环境污染问题。

第三种方法基本不产生污染性的废液和废渣，工艺过程中生成的溴化氢气体，经尾气吸收可生成氢溴酸。

故第三条合成路线是目前比较合适的工艺路线。

白色或淡黄色结晶。

熔点105℃～107℃。

微溶于水及乙醚，溶于苯、乙醇及冰醋酸。

能升华，能随水蒸汽挥发。

本品是医药、农药、染料等的中间体。

在医药工业用于合成对硝基苯-2-丁烯酮、对氨基苯甲醛、对乙酰氨基苯甲醛、甲氧苄胺嘧啶（TMP）、氨苯硫脲、对硫脲、乙酰氨苯烟腙等中间体。

在农药生产中用于促进植物幼苗的生长。

1．三氧化铬氧化法

将装有搅拌器、温度计的500mL四口瓶，置于冰盐浴中，向其中加入150g冰醋酸，153g乙酐（质量分数为95%；

1.5mol）和12.5g（0.09mol）对硝基甲苯，搅拌，慢慢滴加浓硫酸21mL（速度不可太快，以防发生炭化），当混合物冷却至5℃时，分批加入25g三氧化铬（约需1h），控制温度不超过10℃（否则影响收率）。

加毕，继续搅拌10min。

然后将反应物慢慢倒入预先加入1000mL体积碎冰的2L烧杯中，再加冷水，使总体积接近1500mL。

过滤，冷水洗涤直至洗去颜色，过滤。

将滤饼加到1000mL烧杯中，加入125mL冷的2%（质量分数）碳酸钠溶液，打浆洗涤，过滤，滤饼用冰水淋洗，再用5mL乙醇洗涤，过滤，真空干燥，得对硝基苯甲二醇二乙酸酯粗品。

熔点120℃～122℃。

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的250mL四口瓶中，加入上述反应的产物11g，25mL水，25mL乙醇和2.5mL浓硫酸，搅拌，加热至回流，30min后，热过滤，滤液在冰浴中冷却结晶，过滤，冰水洗涤，过滤，干燥，得到产品。

称重。

将滤液和洗涤液合并，加约75mL水稀释，有产品析出，过滤回收产品，干燥。

测熔点，计算总收率。

2．间接氧化法

溴化

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的1000mL四口瓶中，加入50g对硝基甲苯、125g四氯化碳、125mL水，搅拌，加热至回流，然后分批加人30g溴和0.5g引发剂。

添加时，一般是溴先加入，待搅拌均匀后，再加入引发剂—过氧化二碳酸二（2-乙基）己酯（简称EHP），而且在加人第二批溴和引发剂之前，反应液红色必须褪去。

加完溴后，在70℃±

5℃下滴加质量分数27%的双氧水25g，约加2～3h。

加毕，回流0.5～1h，使红色基本褪去。

水解

反应结束后，加入150mL水，搅拌下升温至80℃，以蒸出四氯化碳，约回收75%～80%的四氯化碳。

再加入150mL水并升温至90℃，搅拌下升温至回流，并保持平稳回流10～12h，然后稍冷却（不要使结晶析出，而使分层困难）。

静置分层，放掉水层，油层备用。

氧化

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的500mL四口瓶中，加入60g四氯化碳，搅拌下加入水解后的有机层和70%（质量分数）的硝酸33g，升温至60℃，搅拌反应3h。

然后冷却至40℃，加水稀释，继续降温至30℃～35℃，静置分层。

分去水相，所得的有机层加等量的水，并用碳酸氢钠中和至pH＝6.5～7，分去水相，有机相精制。

精制

在上述有机相中加入20g焦亚硫酸钠和70m水，搅拌溶解后，继续搅拌1～2h。

静置分层，水层滴加液碱以析出沉淀，过滤、打浆洗涤、过滤、