乙酰苯胺的制备

乙酰苯胺的制备一.实验目的1.学习实验室制备芳香族酰胺的原理和方法。2.训练固体有机物的过滤、溶解、洗涤、脱色、重结晶、干燥等纯化技术。二.实验原理NH2+CH3COOHZn粉NHCOCH3+H2O芳香族酰胺通常用伯或仲芳胺与酸酐或羧酸反应制备，因为酸酐的价格较贵，所以一般选羧酸。本反应是可逆的，为提高平衡转化率，加入了过量的冰醋酸，同时不断地把生成的水移出反应体系，可以使反应接近完成。为了让生成的水蒸出，而又仅可能地让沸点接近的醋酸少蒸出来，本实验采用较长的分馏柱进行分馏。实验加入少量的锌粉，是为了防止反应过程中苯胺被氧化。三.试剂及物理常数名称分子量用量或理论产量状态熔点（℃）沸点（℃）密度水中溶解度折光率苯胺93.125ml（0.055mol）液体-6.31841.022冰醋酸60.057.4ml(0.13mol)固体117.91.0492锌粉65.370.1g固体419.59087.14活性炭12.000.5g固体乙酰苯胺1317.4g固体114.33055.2%(83.2℃)四、实验流程5ml苯胺7.4ml冰醋酸0.1g锌粉小火加热微沸15分钟后升至105℃反应40－50分钟蒸馏出少量液体趁热转入100ml水中，冷却，析出粗产品抽滤5－10ml水洗涤100ml水中加热溶解稍冷加0.5g活性炭搅拌加热5min趁热过滤滤液冷却结晶抽滤蒸汽浴炒干称重计算产率五、仪器装置接引管锥形瓶温度计刺形分馏柱抽滤装置干燥装置表面皿烧杯布氏漏斗抽滤瓶反应装置六、操作要点和说明1.合成（1）.反应物量的确定：本实验反应是可逆的，采用乙酸过量和从反应体系中分出水的方法来提高乙酰苯胺的产率，但随之会增加副产物二乙酰基苯胺的生成量。二乙酰苯胺很容易水解成乙酰苯胺和乙酸，在产物精制过程中通过水洗、重结晶等操作，二乙酰基苯胺水解成乙酰苯胺和乙酸，经过滤可除去乙酸，不影响乙酰苯胺的产率和纯度。苯胺极易氧化，在空气中放置会变成红色，使用时必须重新蒸馏除去其中的杂质。反应过程中加入少许锌粉。锌粉在酸性介质中可使苯胺中有色物质还原，防止苯胺继续氧化。在实验中可以看到，锌粉加得适量，反应混合物呈淡黄色或接近无色。但锌粉不能加得太多，一方面消耗乙酸，另一方面在精制过程中乙酸锌水解成氢氧化锌，很难从乙酰苯胺中分离出来。（2）.合成反应装置的设计：水沸点为100℃，乙酸沸点为117℃，两者仅差17℃，若要分离出水而不夹带更多的乙酸，必须使用分馏反应装置，而不能用蒸馏的反应装置。本实验用分馏柱。一般有机反应用耐压、耐液体沸腾冲出的圆形瓶作反应器。由于乙酰苯胺的熔点为114℃，稍冷即固化，不易从圆形瓶中倒出，因此用锥形瓶作反应器更方便。分出的水量很少，分馏柱可以不连接冷凝管，在分馏柱支口上直接连尾接管，兼作空气冷凝管即可，使装置更简单。为控制反应温度，在分馏柱顶口插温度计。（3）.操作条件的控制保持分馏柱顶温度低于105℃的稳定操作，开始缓慢加热，使反应进行一段时间，有水生成后，再调节反应温度使蒸汽缓慢进入分馏柱，只要生成水的速度大于或等于分出水的速度，即可稳定操作，要避免开始强烈加热。反应终点可由下列参数决定：a.反应进行40-60min。b.分出水量超过理论水量（1g），但这和操作情况和分馏柱的效率有关，如果乙酸蒸出量大，分出的“水量”就应该多。c.反应液温度升高，瓶内出现白雾。2.产物的分离精制产物经洗涤,过滤等操作后，用重结晶的方法进行精制，乙酸苯胺重结晶常用的溶剂有甲苯，乙醇与水的混合溶剂和水等。本实验用水作重结晶的溶剂，其优点是价格便宜，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。根据乙酸苯胺－水的相图可知乙酸苯胺在水中的溶解度与温度的关系为：温度（℃）25315060708083.290100乙酰苯胺饱和浓度（%）0.520.631.252.03.24.55.25.86.5乙酰苯胺在水中的含量为5.2％时，重结晶效率好，乙酰苯胺重结晶产率最大。在体系中的含量稍低于5.2％，加热到83.2℃时不会出现油相，水相又接近饱和溶液，继续加热到100℃，进行热过滤除去不溶性杂质和脱色用的活性炭，滤液冷却，乙酰苯胺开始结晶，继续冷却至室温（20℃）,过滤得到的晶体乙酰苯胺纯度很高，可溶性杂质留在母液中。本实验乙酰苯胺的理论产量为7.4g，需150ml水才能配制含量为5.2%的溶液，但每个学生的转化率不同，在前几步过滤、洗涤等操作中又有不同的损失，同学间的乙酰苯胺量会有很大差别，很难估计用水量。一个经验的办法是按操作步骤给出的产量5g（初做的学生很难达到）,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。为使热过滤顺利进行，避免乙酰苯胺析出，必须先将漏斗预热充分,迅速取出、装配、过滤，被滤液也应加热至沸马上过滤。重结晶操作时，乙酰苯胺不宜长时间加热煮沸。热过滤的滤纸要用优质滤纸。滤纸要剪好，防止穿滤。减压抽滤时，真空度不宜太高，否则滤纸在热溶液作用下易破。3.产品的鉴定最简单的方法是测其熔点，有条件的可作红外光谱。七、教学法1.本实验合成部分较易操作，产品的精制特别是重结晶、热过滤操作较难。穿滤，产品损失多发生在此步。最好把该实验安排为第二个固体合成实验，学生有了固体化合物的过滤、洗涤操作经验，再做此实验收获会更大。2.如果时间允许，建议安排测熔点，可以巩固已有的操作，也可以让学生亲自体会到测熔点的用处。3.引导学生深刻理解体会操作步骤的表述。例如：“在不断的搅拌下把反应混合物趁热以细流慢慢倒入100ML水的烧杯中”有符号的含义，有利于培养学生对文献资料的理解能力。4.学生在做操作流程图时，对产物精制操作的目的，除去什么副产物，杂质等写不清楚，应加强辅导。5.引导学生正确使用科学术语，例如：饱和溶液，滤液，结晶，晶体等概念要清楚，使用要准确。6.计算反应的理论产率和实际产率，培养学生物料平衡的概念。