乙酰苯胺的制備及重結(jié)晶

實(shí)驗(yàn)二十四乙酰苯胺的制備及重結(jié)晶2012-04-1716:202012-04-1716:20（點(diǎn)擊：112）一、 課時(shí)分配與講授計(jì)劃計(jì)劃課時(shí)3講授15分鐘，演示5分鐘二、 教學(xué)要求：學(xué)習(xí)乙酰苯胺的原理、方法和作用。學(xué)習(xí)分餾操作的原理和技術(shù)。熟悉重結(jié)晶的操作技術(shù)。掌握產(chǎn)物的分離提純原理和方法練習(xí)產(chǎn)品熔點(diǎn)的測定方法6.熟悉減壓抽濾、洗滌等基本操作三、 預(yù)習(xí)內(nèi)容：分餾操作的原理和技術(shù)電熱套的正確使用重結(jié)晶熔點(diǎn)的測定四、 實(shí)驗(yàn)原理：乙酰苯胺為無色品體，具有退熱鎮(zhèn)痛作用，是較早使用的解熱鎮(zhèn)痛藥，有“退熱冰”之稱。乙酰苯胺可由苯胺與乙?；噭┤纾阂阴Ｂ?、乙酎或乙酸等直接作用來制備。反應(yīng)活性是乙酰氯〉乙酎〉乙酸。由于乙酰氯和乙酎的價(jià)格較貴，本實(shí)驗(yàn)選用乙酸作為乙?；噭７磻?yīng)如下：乙酰苯胺為無色品體，具有退熱鎮(zhèn)痛作用，是較早使用的解熱鎮(zhèn)痛藥，有“退熱冰”之稱。乙酰苯胺可由苯胺與乙?；噭┤纾阂阴Ｂ?、乙酎或乙酸等直接作用來制備。反應(yīng)活性是乙酰氯〉乙酎〉乙酸。由于乙酰氯和乙酎的價(jià)格較貴，本實(shí)驗(yàn)選用乙酸作為乙?；噭?。反應(yīng)如下：乙酸與苯胺的反應(yīng)速率較慢，且反應(yīng)是可逆的，為了提高乙酰苯胺的產(chǎn)率，一般采用冰乙酸過量的方法，同時(shí)利用分餾柱將反應(yīng)中生成的水從平衡中移去。由于苯胺易氧化，加入少量鋅粉，防止苯胺在反應(yīng)過程中氧化。乙酰苯胺本身是重要的藥物，而且是磺胺類藥物合成中重要的中間體。本實(shí)驗(yàn)除了在合成上的意義外，還有保護(hù)芳環(huán)上氨基的作用。由于芳環(huán)上的氨基易氧化，通常先將其乙?；?，然后再在芳環(huán)上接上所需基團(tuán)，再利用酰胺能水解成胺的性質(zhì)，恢復(fù)氨基。如：6皿?弊°線。NQ? NOj在重結(jié)品純化化學(xué)試劑的操作中，溶劑的選擇是關(guān)系到純化質(zhì)量和回收率的關(guān)鍵問題。選擇適宜的溶劑時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：選擇的溶劑應(yīng)不與欲純化的化學(xué)試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如脂肪族鹵代烴類化合物不宜用作堿性化合物結(jié)品和重結(jié)品的溶劑；醇類化合物不宜用作酯類化合物結(jié)品和重結(jié)品的溶劑，也不宜用作氨基酸鹽酸鹽結(jié)品和重結(jié)品的溶劑。選擇的溶劑對(duì)欲純化的化學(xué)試劑在熱時(shí)應(yīng)具有較大的溶解能力，而在較低溫度時(shí)對(duì)欲純化的化學(xué)試劑的溶解能力大大減小。選擇的溶劑對(duì)欲純化的化學(xué)試劑中可能存在的雜質(zhì)或是溶解度甚大，在欲純化的化學(xué)試劑結(jié)品和重結(jié)品時(shí)留在母液中，在結(jié)品和重結(jié)品時(shí)不隨晶體一同析出；或是溶解度甚小，在欲純化的化學(xué)試劑加熱溶解時(shí)，很少在熱溶劑溶解，在熱過濾時(shí)被除去。選擇的溶劑沸點(diǎn)不宜太高，以免該溶劑在結(jié)品和重結(jié)品時(shí)附著在晶體表面不容易除盡。用于結(jié)品和重結(jié)品的常用溶劑有：水、甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、冰醋酸、二氧六環(huán)、四氯化碳、苯、石油醚等。此外，甲苯、硝基甲烷、乙醚、二甲基甲酰胺、二甲亞颯等也常使用。二甲基甲酰胺和二甲亞颯的溶解能力大，當(dāng)找不到其它適用的溶劑時(shí)，可以試用。但往往不易從溶劑中析出結(jié)品，且沸點(diǎn)較高，品體上吸附的溶劑不易除去，是其缺點(diǎn)。乙醚雖是常用的溶劑，但是若有其它適用的溶劑時(shí)，最好不用乙醚，因?yàn)橐环矫嬗捎谝颐岩兹?、易爆，使用時(shí)危險(xiǎn)性特別大，應(yīng)特別小心；另一方面由于乙醚易沿壁爬行揮發(fā)而使欲純化的化學(xué)試劑在瓶壁上析出，以致影響結(jié)品的純度。在選擇溶劑時(shí)必須了解欲純化的化學(xué)試劑的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槿苜|(zhì)往往易溶于與其結(jié)構(gòu)相近的溶劑中一“相似相溶”原理。極性物質(zhì)易溶于極性溶劑，而難溶于非極性溶劑中；相反，非極性物質(zhì)易溶于非極性溶劑，而難溶于極性溶劑中。這個(gè)溶解度的規(guī)律對(duì)實(shí)驗(yàn)工作有一定的指導(dǎo)作用。如：欲純化的化學(xué)試劑是個(gè)非極性化合物，實(shí)驗(yàn)中已知其在異丙醇中的溶解度太小，異丙醇不宜作其結(jié)品和重結(jié)品的溶劑，這時(shí)一般不必再實(shí)驗(yàn)極性更強(qiáng)的溶劑，如甲醇、水等，應(yīng)實(shí)驗(yàn)極性較小的溶劑，如丙酮、二氧六環(huán)、苯、石油醚等。適用溶劑的最終選擇，只能用試驗(yàn)的方法來決定。若不能選擇出一種單一的溶劑對(duì)欲純化的化學(xué)試劑進(jìn)行結(jié)品和重結(jié)品，則可應(yīng)用混合溶劑。混合溶劑一般是由兩種可以以任何比例互溶的溶劑組成，其中一種溶劑較易溶解欲純化的化學(xué)試劑，另一種溶劑較難溶解欲純化的化學(xué)試劑。一般常用的混合溶劑有：乙醇和水、乙醇和乙醚、乙醇和丙酮、乙醇和氯仿、二氧六環(huán)和水、乙醚和石油醚、氯仿和石油醚等等，最佳復(fù)合溶劑的選擇必須通過預(yù)試驗(yàn)來確定。選擇溶劑的條件：（1） 不與被提純物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)（2） 在較高溫度時(shí)能溶解多量的被提純物質(zhì)；而在室溫或更低溫度時(shí)，只能溶解很少量的該種物質(zhì)（3） 對(duì)雜質(zhì)的溶解非常大或者非常?。ㄇ耙环N情況是使雜質(zhì)留在母液中不隨被提純物品體一同析出；后一種情況是使雜質(zhì)在熱過濾時(shí)被濾去）（4） 容易揮發(fā)（溶劑的沸點(diǎn)較低），易與結(jié)品分離除去（5） 能給出較好的晶體（6） 無毒或毒性很小，便于操作（7） 價(jià)廉易得（8） 適當(dāng)時(shí)候可以選用混合溶劑重結(jié)品提純法的一般過程表乙酰苯胺物理參數(shù)化合物分子量性狀比重（d）熔點(diǎn)(oC)沸點(diǎn)(oC)折光率（n）溶解度（在水中）（。C）2580100乙酰苯胺93.13無色液體1.022-61841.58600.5633.55.2儀器：250ml反應(yīng)瓶，200°。溫度計(jì)，500mL燒杯，50mL量筒，10mL量筒，流冷凝管，125mL抽濾瓶，（p65mm布氏漏斗，抽濾泵，剪子，玻棒。錐形瓶（50或100ml,19*1），維氏分餾柱（200mm,19*3）接受管（19*1），錐形瓶（50ml），氣流烘干器。酒精燈，鐵架臺(tái)、石棉網(wǎng)、火柴、橡皮管、真空泵，濾紙，天平，熱漏斗，漏斗架，漏斗。藥品：新蒸的苯胺，冰醋酸，醋酎，鋅粉，活性炭，冰。六、實(shí)驗(yàn)步￡六、實(shí)驗(yàn)步￡fit早贛裝置fit早贛裝置1、用250mL圓底燒瓶搭成回流裝置。向反應(yīng)瓶中加入9mL新蒸的苯胺、15mL冰醋酸和15ml醋酎（注：加入酸酎時(shí)體系會(huì)劇烈放熱），搖勻。接好回流冷凝管，然后加熱到回流，保持劇烈回流10分鐘。反應(yīng)結(jié)束后用流水稍冷反應(yīng)瓶后倒入盛有50ml水和40?50g冰的燒杯中，即有白色固體析出，充分?jǐn)嚢枥鋮s后抽濾，收集固體。用少量冷水洗滌濾餅，然后將固體轉(zhuǎn)移入500ml燒杯中重結(jié)品。往燒杯中加入200ml水后加熱至沸騰，如果固體未全溶，可以補(bǔ)加50ml水，再次加熱至沸騰。移開火焰使體系稍冷后加入1?2g活性炭（why?），再次加熱到沸騰，充分?jǐn)嚢梵w系。接下來用熱水預(yù)熱的裝置抽濾。冰浴冷卻濾液，用布氏漏斗收集固體，壓十。拔掉抽氣管，產(chǎn)量約為8g。熔點(diǎn)：115°C。2、在50ml錐形瓶（磨口）中，加入5ml苯胺和7.5ml冰乙酸，再用骨匙約0.2g鋅粉。如圖3—7安裝好實(shí)驗(yàn)裝置。在石棉網(wǎng)上用小火加熱至反應(yīng)物沸騰。調(diào)節(jié)火焰，使分餾柱溫度控制在1竣C左右。反應(yīng)進(jìn)行約40min后，反應(yīng)所生成的水基本蒸出。當(dāng)溫度計(jì)的讀數(shù)不斷下降或上、下波動(dòng)時(shí)（或反應(yīng)器中出現(xiàn)白霧），則反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)，即可停止加熱。在燒杯中加入100ml冷水，將反應(yīng)液趁熱以細(xì)流倒入水中，邊倒邊不斷攪拌，此時(shí)有細(xì)粒狀固體析出。冷卻后抽濾，并用少量冷水洗滌固體，得到白色或帶黃色的乙酰苯胺粗品。粗產(chǎn)品加入100ml水，加熱至沸騰。觀察是否有未溶解的油狀物，如有則補(bǔ)加水，直到油珠全溶。稍冷后，加入少量活性炭，并煮沸10min。期間將布氏漏斗和吸濾瓶在水浴中加熱。趁熱過濾除去活性炭。濾液倒入一熱的燒杯。自然冷卻全室溫，抽濾、洗滌、烘干，得白色片狀結(jié)品，產(chǎn)量約4g，熔點(diǎn)C。產(chǎn)品純度的檢驗(yàn)方法：1.mp的測定（與理論之比較）2.IR光譜測定（與標(biāo)準(zhǔn)樣品比對(duì)）重結(jié)晶的過程：1、 選擇適宜的溶劑2、 將待重結(jié)晶物質(zhì)制成熱的飽和溶液制飽和溶液時(shí)，溶劑可分批加入，邊加熱邊攪拌，至固體完全溶解后，再多加20%左右（這樣可避免熱過濾時(shí)，品體在漏斗上或漏斗頸中析出造成損失）。切不可再多加溶劑，否則冷后析不出品體。如需脫色，待溶液稍冷后，加入活性炭（用量為固體1—5%），煮沸5—10min（切不可在沸騰的溶液中加入活性炭，那樣會(huì)有暴沸的危險(xiǎn)。）3、 趁熱過濾除去不溶性雜質(zhì)趁熱過濾時(shí)，先熟悉熱水漏斗的構(gòu)造，放入菊花濾紙（要使菊花濾紙向外突出的棱角，緊貼于漏斗壁上），先用少量熱的溶劑潤濕濾紙（以免干濾紙吸收溶液中的溶劑，使結(jié)品析出而堵塞濾紙孔），將溶液沿玻棒倒入，過濾時(shí)，漏斗上可蓋上表面皿（凹面向下）減少溶劑的揮發(fā)，盛溶液的器皿一般用錐形瓶（只有水溶液才可收集在燒杯中）。4、 抽濾抽濾前先熟悉布氏漏斗的構(gòu)造及連接方式，將剪好的濾紙放入，濾紙的直徑切不可大于漏斗底邊緣，否則濾紙會(huì)折過，濾液會(huì)從折邊處流過造成損失，將濾紙潤濕后，可先倒入部分濾液（不要將溶液一次倒入）啟動(dòng)水循環(huán)泵，通過緩沖瓶（安全瓶）上二通活塞調(diào)節(jié)真空度，開始真空度可低些，這樣不致將濾紙抽破，待濾餅已結(jié)一層后，再將余下溶液倒入，此時(shí)真空度可逐漸升高些，直至抽“十”為止。停泵時(shí)，要先打開放空閥（二通活塞），再停泵，可避免倒吸（why?）。5、 結(jié)晶的洗滌和干燥用溶劑沖洗結(jié)品再抽濾，除去附著的母液。抽濾和洗滌后的結(jié)品，表面上吸附有少量溶劑，因此尚需用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行干燥。固體的干燥方法很多，可根據(jù)重結(jié)品所用的溶劑及結(jié)品的性質(zhì)來選擇，常用的方法有以下幾種：空氣晾干的；烘干（紅外燈或烘彩）；用濾紙吸十；置于十燥器中干燥。6、回收率計(jì)算：七、 存在的問題與注意事項(xiàng)：1、 因?qū)傩×恐苽?，最好用微量分餾管代替刺形分餾柱。分餾管支管用一段橡皮管與一玻璃彎管相連玻管下端伸入試管中，試管外部用冷水浴冷卻。2、 活性炭脫色：其用量要根據(jù)反應(yīng)液染色而定，不必準(zhǔn)確稱量，通常加半牛角勺即可。特別注意不要在溶液沸騰時(shí)加入，以防暴沸。3、 熱過濾時(shí)，玻璃漏斗必須預(yù)先在熱水中充分預(yù)熱，盡量減少產(chǎn)物在濾紙上結(jié)晶析出。4、 扇形濾紙的折疊：扇形濾紙的作用是增大母液與濾紙的接觸面積，加快過濾速度，在折疊扇形濾紙時(shí)，注意不要將濾紙的頂部折破。5、 分餾時(shí)，應(yīng)檢查分餾柱保溫狀況，反應(yīng)溫度保持在105°C左右。6、 調(diào)節(jié)溫度控制餾出速度。7、 當(dāng)溫度計(jì)讀數(shù)上下波動(dòng)（或反應(yīng)器中出現(xiàn)白霧）時(shí)，反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)。8、 應(yīng)以細(xì)流形式趁熱倒出反應(yīng)液，同時(shí)劇烈攪拌使粗乙酰苯胺分散析出。9、 結(jié)品時(shí)，要估計(jì)所得的粗酸的乙酰苯胺量，根據(jù)其溶解度數(shù)據(jù)加水。10、 濾液要慢慢冷卻，這樣得到的結(jié)品，品形好，純度高。如果沒有晶體析出，可用玻棒摩擦產(chǎn)生靜電，加強(qiáng)分子間引力，同時(shí)使分子相互碰撞吸力增大，使晶體加速析出，此外，蒸發(fā)溶劑、深度冷凍或加品種都可使晶體加速析出。11、 苯胺有毒，醋酐有刺激性，不要接觸皮膚，及時(shí)蓋緊試劑瓶。12、 干燥時(shí)乙酰苯須在100°C以下。13、 熔點(diǎn)測定應(yīng)先粗測，再精測。14、 停止抽濾前，應(yīng)先將吸濾瓶上的橡皮管撥去，以防水泵的水發(fā)生倒吸。15、 洗滌時(shí)，應(yīng)先撥開吸濾瓶上的橡皮管，加少量溶劑在濾餅上，溶劑用量以使品體剛好濕潤為宜，再接上橡皮管將溶劑抽干。八、 知識(shí)拓展：1:乙酰苯胺為無色品體，具有退熱鎮(zhèn)痛作用，是較早使用的解熱鎮(zhèn)痛藥，有“退熱冰”之稱。乙酰苯胺可由苯胺與乙?；噭┤纾阂阴Ｂ取⒁音蛞宜岬戎苯幼饔脕碇苽?。反應(yīng)活性是乙酰氯〉乙酐〉乙酸，乙酰氯和乙酐的價(jià)格較貴。2：請查閱文獻(xiàn)比較試驗(yàn)室與工業(yè)生產(chǎn)乙酰苯胺技術(shù)的最新進(jìn)展九、思考題和測試題思考題：1、 重結(jié)晶法一般包括哪幾個(gè)步驟？各步驟的主要目的如何？答：一般包括：（1）選擇適宜溶劑，制成熱的飽和溶液。（2）熱過濾，除去不溶性雜質(zhì)（包括脫色）。（3）抽濾、冷卻結(jié)品，除去母液。（4）洗滌干燥，除去附著母液和溶劑。2、 重結(jié)品時(shí)，溶劑的用量為什么不能過量太多，也不能過少？正確的應(yīng)該如何？答：過量太多，不能形成熱飽和溶液，冷卻時(shí)析不出結(jié)品或結(jié)品太少。過少，有部分待結(jié)品的物質(zhì)熱溶時(shí)未溶解，熱過濾時(shí)和不溶性雜質(zhì)一起留在濾紙上，造成損失。考慮到熱過濾時(shí)，有部分溶劑被蒸發(fā)損失掉，使部分晶體析出留在濾紙上或漏斗頸中造成結(jié)品損失，所以適宜用量是制成熱的飽和溶液后，再多加20%左右。3、 用活性炭脫色為什單要待固體物質(zhì)完全溶解后才加入？為什么不能在溶液沸騰時(shí)加入？是否可以直接向熱的溶液中加入活性炭？答：活性炭可吸附有色雜質(zhì)、樹脂狀物質(zhì)以及均勻分散的物質(zhì)。因?yàn)橛猩s質(zhì)雖可溶于沸騰的溶劑中，但當(dāng)冷卻析出結(jié)品體時(shí)，部分雜質(zhì)又會(huì)被結(jié)品吸附，使得產(chǎn)物帶色。所以用活性炭脫色要待固體物質(zhì)完全溶解后才加入，并煮沸5-10min。要注意活性炭不能加入已沸騰的溶液中，以一免溶液暴沸而從容器中沖出。4、 使用有機(jī)溶劑重結(jié)品時(shí)，哪些操作容易著火？怎樣才能避免呢？答：有機(jī)溶劑往往不是易燃就是有一定的毒性，也有兩者兼有的，操作時(shí)要熄滅鄰近的一切明火，最好在通風(fēng)櫥內(nèi)操作。常用三角燒瓶或圓底燒瓶作容器，因?yàn)樗鼈兤靠谳^窄，溶劑不易發(fā)，又便于搖動(dòng)，促使固體物質(zhì)溶解。若使用的溶劑是低沸點(diǎn)易燃的，嚴(yán)禁在石棉網(wǎng)上直接加熱，必須裝上回流冷凝管，并根據(jù)其沸點(diǎn)的高低，選用熱浴，若固體物質(zhì)在溶劑中溶解速度較慢，需要較長時(shí)問，也要裝上回流冷凝管，以免溶劑損失。5、 用水重結(jié)品乙酰苯胺，在溶解過程中有無油狀物出現(xiàn)？這是什么？答：在溶解過程中會(huì)出現(xiàn)油狀物，此油狀物不是雜質(zhì)。乙酰苯胺的熔點(diǎn)為114°C,但當(dāng)乙酰苯胺用水重結(jié)品時(shí)，往往于83C就熔化成液體，這時(shí)在水層有溶解的乙酰苯胺，在熔化的乙酰苯胺層中含有水，故油狀物為未溶于水而已熔化的乙酰苯胺，所以應(yīng)繼續(xù)加入溶劑，直至完全溶解。6、 使用布氏漏斗過濾時(shí)，如果濾紙大于漏斗瓷孔面時(shí)，有什么不好？答：如果濾紙大于漏斗瓷孔面時(shí)，濾紙將會(huì)折邊，那樣濾液在抽濾時(shí)將會(huì)自濾紙邊沿吸入瓶中，而造成晶體損失。所以不能大，只要蓋住瓷孔即可。7、 停止抽濾前，如不先拔除橡皮管就關(guān)住水閥（泵）會(huì)有什么問題產(chǎn)生？答：如不先拔除橡皮管就關(guān)水泵，會(huì)發(fā)生水倒吸入抽濾瓶內(nèi)，若需要的是濾液問題就大了。8、 某一有機(jī)化合物進(jìn)行重結(jié)品，最適合的溶劑應(yīng)該具有哪些性質(zhì)？答：（1）與被提純的有機(jī)化合物不起化學(xué)反應(yīng)。（2）因?qū)Ρ惶峒兊挠袡C(jī)物應(yīng)具有熱溶，冷不溶性質(zhì)。（3）雜質(zhì)和被提純物質(zhì)，應(yīng)是一個(gè)熱溶，一個(gè)熱不溶。（4）對(duì)要提純的有機(jī)物能在其中形成較整齊的晶體。（5）溶劑的沸點(diǎn)，不宜太低（易損），也不宜太高（難除）。（6）價(jià)廉易得無毒。9、 將溶液進(jìn)行熱過濾時(shí)，為什么要盡可能減少溶劑的揮發(fā)？如何減少其揮發(fā)？答：溶劑揮發(fā)多了，會(huì)有部分晶體熱過濾時(shí)析出留在濾紙上和漏斗頸中，造成損失，若用有機(jī)溶劑，揮發(fā)多了，造成浪費(fèi)，還污染環(huán)境。為此，過濾時(shí)漏斗應(yīng)蓋上表面皿（凹面向下），可減少溶劑的揮發(fā)。盛溶液的容器，一般用錐形瓶（水溶液除外），也可減少溶劑的揮發(fā)。10、 在布氏漏斗中用溶劑洗滌固體時(shí)應(yīng)該注意些什么？答：用重結(jié)品的同一溶劑進(jìn)行洗滌，用量應(yīng)盡量少，以減少溶解損失。如重結(jié)品的溶劑的熔點(diǎn)較高，在用原溶劑至少洗滌一次后?？捎玫头悬c(diǎn)的溶劑洗滌，使最后的結(jié)品產(chǎn)物易于干燥