喹啉的制备

喹啉的制备一．实验目的1.学习skraup反应制备喹啉及其衍生物的反应原理及方法。2.联系多步合成，正确掌握水蒸气蒸馏操作。二．实验原理1.NH2H2CCHCHONHONHOHNHNO三．实验试剂4.65克（4.7mL，0.05moL）苯胺，1.95克（15.3mL，0.20moL）无水甘油，4克（3.4mL，0.033moL）硝基苯，2克硫酸亚铁，9mL浓硫酸，1.5克亚硫酸钠，淀粉-碘化钾试纸，乙醚，氢氧化钠。四．物理参数1.苯胺结构式：NH2熔点(℃)：-6.2相对密度（水=1）：1.02沸点(℃)：184.4相对蒸气密度（空气=1）：3.22分子式：C6H7N分子量：93.12CAS号62-53-3饱和蒸气压(kPa)：2.00(77℃)燃烧热(kJ/mol)：3389.8临界温度(℃)：425.6折光率1.5863外观与性状：无色或微黄色油状液体，有强烈气味。溶解性：微溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯。[1]性质：有碱性，能与盐酸化合生成盐酸盐，与硫酸化合成硫酸盐。能起卤化、乙酰化、重氮化等作用。[2]遇明火、高热可燃。与酸类、卤素、醇类、胺类发生强烈反应，会引起燃烧。2.无水甘油结构式:H2CHCOHCH2OHOH分子式：C3H8O3CAS号：56-81-5熔点（℃）：20相对分子质量：92.09沸点（℃）：290.9相对密度（水=1）：1.26331（20℃）相对蒸气密度（空气=1）：3.1外观与性状：无色粘稠液体无气味，有暖甜味能吸潮溶解性：可混溶于乙醇，与水混溶，不溶于氯仿、醚、二硫化碳，苯，油类。可溶解某些无机物。主要用途：用于气相色谱固定液及有机合成,也可用作溶剂、气量计及水压机减震剂、软化剂、防冻剂，抗生素发酵用营养剂、干燥剂等。能从空气吸收潮气，也能吸收硫化氢，氰化氢、二氧化硫。对石蕊呈中性。长期放在0℃的低温处，能形成熔点为17．8℃的有光泽的斜方晶体。遇三氧化铬、氯酸钾、高锰酸钾等强氧化剂能引起燃烧和爆炸。无毒。3.喹啉结构式：NCAS号：91-22-5分子式：C9H7N分子量：129.16熔点:-14.5℃沸点:237.7℃相对密度1.0929（20/4℃）折射率(n20/D):1.625(lit.)无色液体，具有特殊气味。五．实验步骤1.在250mL的原地烧瓶中，称取19克无水甘油，在依次加入克研成粉末的硫酸亚铁、4.7mL苯胺及3.4mL硝基苯，充分混合后在摇动下缓缓加入9mL浓硫酸。装上回流冷凝管，在石棉网上用小火加热。当溶液刚开始沸腾时，立即移去火源（如反应太剧烈，可用湿布敷在烧瓶上冷却），再用小火加热，保持反应回流2h.2．待反应物稍冷后，想烧瓶中慢慢加入30%的氢氧化钠溶液，是混合液呈碱性。然后进行水蒸气蒸馏，蒸出喹啉和未反应的苯胺及硝基苯，直至馏出液不显浑浊为止（约需收集50mL）3.流出液用浓硫酸酸化（约需5mL），使呈强酸性，用分液漏斗将不溶的黄色油状物分出。剩的水溶液倒入烧杯，置于冰水中冷却至5度左右，慢慢加入1.5克亚硝酸钠和5mL水配成的溶液，直至取出一滴反应使淀粉-碘化钾试纸立即变蓝为止（由于重氮反应在接近完成时，反应变得很慢，故应在加入亚硝酸钠2～3min后再检验是否有亚硝酸存在）。然后将混合物在沸水浴上加热15min，至无气体放出为止。冷却后，向溶液中加入30%氢氧化钠溶液，使呈强碱性，在进行水蒸气蒸馏。从流出液中分出层，水层每次用12mL乙醚萃取两次。合并油层及醚萃取液，用固体氢氧化钠干燥后，进行常压蒸馏，收集流出液（乙醚），再称量剩下的有机液（喹啉）。纯粹喹啉为无色透明液体，沸点138.05℃，折射率1.626六、实验数据记录实验时间2012-4-8连接实验装置并加入反应底物10：20实验开始并加热10:25向圆底烧瓶中缓慢加入浓硫酸10:40开始沸腾10:50液冷却后继续加热并回流2h。13：30反应物冷却后加入30%的氢氧化钠溶液，呈强碱性。13:50水蒸气蒸馏14:20水蒸气流出液酸化，除去黄色物质14:30慢慢加入亚硝酸钠和水14:50再向溶液中加入30%的氢氧化钠溶液，呈强碱性，再进行水蒸气蒸馏。16:50用乙醚萃取流出液17:20用蒸馏蒸出乙醚17:30用天平称取喹啉为3.51克七、实验数据处理110.05nn=0.05molm=n×M=0.05mol×129.66g/mol=6.458g产率：3.6g/6.45g×100%=55.8%名称价格（元/吨）所属公司获取信息地址时间苯胺11900.00重庆长风阿巴-化工2012-4-1无水甘油8000.00上海西戈贸易有阿里巴巴-化工2012-4-1NO2H2SO4浓NCH2OHCHOHCH2OHNH2限公司喹啉38000.00上海九邦化工有限公司阿里巴巴-化工2012-4-1成本=(4.65×11900+19×8000)÷106=0.21(元)，其它不计。产值=38000×3.51÷106=0.13（元）盈利=产值-成本=0.13-0.21=-0.08（元）八、注意事项1、所用甘油的含水量不应超过0.5%。如果甘油中含水量较大时，则喹啉的产量不好，可将普通甘油在通风橱内置于瓷蒸发皿中加热至180度，冷至100度左右，放入盛有硫酸的干燥器中备用。2.试剂必须按所述次序加入，如果浓硫酸比硫酸亚铁早加，则反应往剧烈，会使溶液冲出容器。3.每次酸化或碱化时，都必须将溶液稍加冷却，用试纸检验至明显的强碱或强酸性。九．讨论