苯胺的制备

化学与环境学院有机化学实验报告实验名称苯胺的制备【实验目的】1、掌握硝基苯还原为苯胺的实验方法和原理；2、巩固水蒸气蒸馏和简单蒸馏的基本操作。【实验原理】（包括反应机理）（一）芳胺的制取不可能用任何直接的方法将氨基（—NH2）导入芳环上，而是经过间接的方法来制备。将硝基苯还原就是制取苯的一种重要方法。实验室常用的还原剂有铁—盐酸、铁—醋酸、锡—盐酸、锌—盐酸等。用锡—盐酸作还原剂时，作用较快，产率较高，不需用电动搅拌，但锡价格较贵，同时盐酸、碱用量较多。锡—盐酸法：反应可能经过下列过程：2C6H5NO2+3Sn+14HCl→（C6H5NH3)2SnCl26+4H2O（C6H5NH3)2SnCl26+8NaOH→2C6H5NH2+Na2SnO3+5H2O+6NaCl铁—醋酸法：4C6H5NO2+9Fe+4H2OH4C6H5NH2+3Fe3O4苯胺有毒，操作应避免与皮肤接触或吸入其毒气！若不慎触及皮肤时，应先用水冲洗，再用肥皂及温水洗涤。（二）水蒸气蒸馏(SteamDistillation)也是分离和提纯有机化合物的常用方法，但被提纯物质必须具备以下条件：（1）不溶或难溶于水；（2）与水一起沸腾时不发生化学变化；（3）在100℃左右该物质蒸气压至少在10mmHg(1.33kPa)以上。水蒸气蒸馏常用于以下几种情况：（1）在常压下蒸馏易发生分解的高沸点有机物。（2）含有较多固体的混合物，而用一般蒸馏、萃取或过滤等方法又难以分离。（3）混合物中含有大量树脂状的物质或不挥发性杂质，采用蒸馏、萃取等方法也难以分离。在难溶或不溶于水的有机物中通入水蒸气或与水一起共热，使有机物随水蒸气一起蒸馏出来，这种操作称为水蒸气蒸馏。【主要试剂及物理性质】名称分子量熔点/℃沸点/℃外观锡118.71231.892260银白色的软金属硝基苯123.115.7210.9微黄色具苦杏仁味的油状液体浓盐酸36.5-355.8无色液体，挥发为白雾氢氧化钠40318.41390白色粉末乙醚74.12-116.234.6无色透明液体【仪器装置】1、主要仪器：三颈烧瓶，球形和直形冷凝管，尾接管，锥形瓶，酒精灯2、实验装置：反应装置水蒸气蒸馏装置【实验步骤及现象】实验步骤实验现象1、在一个100ml圆底烧瓶中，放置9g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，将圆底烧瓶侵入冷水中片刻，使反应缓慢。当所有的盐酸加完后，将烧瓶至于沸腾的热水浴中加热30min，使还原趋于完全。回流液中黄色油状物消失而转变为乳白色油珠2、接着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。放出大量的热，冷却后形成的晶体，加入NaOH溶液又逐渐溶解3、最后将反应瓶改为水蒸气蒸馏装置，进行水蒸气蒸馏直到蒸出澄清液为止，将馏出液放入分液漏斗中，分出粗苯胺。水层加入氯化钠3-5g使其饱和后，用20ml乙醚分两次萃取，合并粗苯胺和乙醚萃取液，用粒状氢氧化钠干燥。装有产品的烧瓶内，溶液不断翻腾，瓶口有乳白色水珠生成，但任由黄色也液体溜出。萃取完粗产品呈乳白色。【实验结果】产物：粗产品为乳白色液体。【实验讨论】1、加入NaOH的主要目的是中和过量的盐酸。2、加入50%的NaOH后为什么会产生大量的黄色沉淀？答：可能是残余的硝基苯和氢氧化钠溶液反应，从而乳化。3、精制苯胺时，为何用粒状的氢氧化钠作干燥剂而不用硫酸镁或氯化钙？答:硫酸镁的干燥效能较弱，而且干燥所需的时间比较长；氯化钙的干燥效能中等，但吸水后其表面为薄层液体所覆盖，放置时间要长一些；粒状氢氧化钠干燥效能较好，而且干燥速度很快，这样避免了苯胺长时间放置过程中，被空气中的氧氧化，颜色变暗。4、苯胺产量偏低的原因有什么？答：①盐酸因为反应温度过高而挥发到空气中，使原料没有完全反应，产率偏低。②分液转移产物时在一起中有残留损耗③盐析时，加入的NaCl不足使得部分苯胺溶于水中，没能充分萃取出来。5、为什么使用粒状的氢氧化钠作干燥剂而不用硫酸镁或氯化钙？答：硫酸镁的干燥效能较弱，而且干燥所需的时间较长；而氯化钙能与苯胺形成分子化合物。粒状的氢氧化钠干燥效能好，而且干燥速度很快，这样避免了苯胺长时间放置过程中，被空气氧化，颜色变暗。【思考题】1、根据什么原理，选择水蒸汽蒸馏把苯胺的反应混合物中分离出来。答：根据道尔顿（Dolton）分压定律，整个体系的蒸气压力应等于各组分的蒸气压之和，P＝PA＋PB，苯胺和水在98.5℃时,蒸气压分别为5.73KPa和90.8KPa,从计算得到馏液中苯胺的含量应占23%。2、如果最后制得的苯胺中混有硝基苯该怎样提纯？答：可以加盐酸使苯胺成盐溶解将硝基苯分离除去,再碱化而复回。【实验成绩】指导老师签名：