对硝基苯胺制备实验的改进

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问题的提出
由于有机化学 实 验 效 果 的 好 坏 与 试 剂 的 纯 度、 稳定
性以及反应条件等密不可分， 因 此， 每次实验开出前都要 预做。检验所用试剂是否失 效、 实 验 条 件 是 否 适 宜， 以保 证实验开出 的 成 功 率。 按 照 高 等 学 校 工 程 专 科 《有 机 化 学实验》 教材 （方富禄， 中的实验方法， 在预做对硝基 !--%） 苯胺的制备 （对 位 红 制 备 的 第 一 步） 时， 硝化基本上能达 到教材中 的 实 验 效 果。 而 用 ’" . 硫 酸 （体 积 分 数。 因 为 实验室配制液 体 溶 液 百 分 比 时 习 惯 上 采 用 体 积 分 数， 而 且教材实验中的液体溶液也 采 用 它） 水 解 时， 略微加热就 制成红棕色透明 液， 回 流 !"/01 时， 整个体系已经成为棕 黑色的不透明 液 体， 达 不 到 实 验 教 材 中 的 实 验 效 果。 经 理论分析， 认 为 可 能 是 因 为 硫 酸 的 浓 度 不 当 所 引 起。 后 改为质量分数为 ’" . 硫 酸， 基本上就能达到实验教材上 的实验效果。但学生做的实 验 效 果 仍 然 不 理 想。 分 析 认 为， 可能是硝化时的条件控 制 不 当。因 此， 我们对教材中 酸的用量和设定的实验步 骤 进 行 了 适 当 调 整。 经 反 复 实 验， 确定了较 为 理 想 的 酸 用 量 和 实 验 步 骤。 实 验 效 果 有 了较大的提高。
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水解
在 "#$% 圆 底 烧 瓶 中 放 入 ’ , #- 对 硝 基 乙 酰 苯 胺、
（ 其 质 量 分 数 见 表 !） ， 放 入 沸 石， 回 流 +# & +"$% 硫酸 制得透明溶液。 将 此 溶 液 移 入 盛 有 +##$% 冷 水 的 +"$()， 在 搅 拌 下 滴 加 ’# 4 5678 溶 液 （教 材 上 为 .##$% 烧杯中， ， 至 溶 液 呈 碱 性， 使对硝基苯胺完全析 !# 4 5678 溶 液 ） 出。冷至室温， 抽 滤。 滤 饼 用 冷 水 洗 至 中 性。 在 水 中 进 行重结晶， 抽滤， 烘干后称重。实验现象及结果见表 ! 。
体系加热还 未 沸 腾 就 制 得 红 棕色透 明 溶 液； 回流过程中体系 ’,# 1# 4 +" , # 颜色逐渐变深， 回流 +#$() 时体系 呈棕褐色透明 溶 液。 产 品 为 黄 绿 色， 重量为 + 9 1!-。 体系加热至 沸 腾 即 制 得 透 明 ’9# /# 4 +" 9 # 体系 红棕色溶 液， 回 流 +#$() 时， 颜色 变 深 棕 色。 产 品 为 黄 绿 色， 重量为 + 9 1.-。 体 系 回 流 ! & ’$() 制 得 黄 色 ’9# "# 4 +" 9 # 透明液； 回 流 +#$() 时， 体系颜色 变 深。 产 品 为 深 黄 色， 重量为 + 9 1"-。 体 系 回 流 " & /$() 制 得 黄 色 ’,# .# 4 +" , # 透明液； 回 流 +#$() 时， 体系颜色 变 深。 产 品 为 黄 色，重 量 为 + 9 13-。 体系 回 流 +" & +/$() 制 得 黄 色 透 ’,# ’# 4 +" , # 明 液。 产 品 为 黄 色，重 量 为 + 9 1/-。
方案
时间缩短， 而且 由 于 乙 酰 苯 胺 溶 液 中 浓 硫 酸 和 冰 乙 酸 的 体积增加， 有利于控制硝化反应温度， 因此效果较好。 表!
对硝 基乙 酰苯 胺 （ -）
水解药品用量及实验结果 （理论产量 ! , ’-）
硫酸 浓度 （质量 分数） 硫酸 用量 （ $%） 回流现象及结果
硝化药品用量及实验结果 （理论产量为 " , ’’-）
ห้องสมุดไป่ตู้
果较好， 也 比 较 接 近。 而 学 生 以 方 案 + 、 +# 、 ++ 及 +. 做 实 验时， 从整体而言， 也是方案 +. 的 效 果 最 好， 方案 + 的效 果最差， 前者的产率比后 者 平 均 高 出 !+ , "3 4 。从 理 论 而 言， 不同反应活 性 的 芳 烃 硝 化 时， 其 反 应 条 件 有 所 不 同。 乙酰苯胺是中等反应活性的 取 代 芳 烃， 应 在 低 温 硝 化； 硝 酸应稍微过量一点， 混酸的比 例 要 适 当 （硝 酸 与 硫 酸 之 比 一般 为 + ： ， 以 保 证 乙 酰 苯 胺 硝 化 的 顺 利 进 行。 + , " 左 右） 理论和实验结 果 都 表 明 乙 酰 苯 胺 硝 化 时， 随着温度的增 高， 其对位产物的比例会随 之 降 低。新 近 的 研 究 表 明， 芳 烃在酸相中发 生 的 主 要 是 硝 化 反 应， 而在有机相中发生 的主要是氧化 反 应。 实 验 过 程 中 先 加 入 适 量 硫 酸， 一是 为了提高硝化反应的反应体 积， 减 少 副 反 应； 二是由于硫 酸的比热容大， 能吸收硝化产 生 的 热 量， 避免硝化局部过 热， 有利于控 制 硝 化 温 度。 至 于 配 制 混 酸 时 先 加 硫 酸 后 加硝酸， 也是为了利于温度的 控 制， 减少在配制时硝酸的 挥发损失。方案 +. 与方案 + （ 即实验 教 材 上 的 方 案） 相比 较， 方案 +. 既 保 证 了 混 酸 的 硝 化 能 力， 又使滴加混酸的
得对硝基苯胺。有关反应见下：
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硝化
主反应：
收稿日期： &"") $ "% $ !% 作者： 邹绍国 （ !-)- $ ） ， 男， 实验师； 研究方向： 基础化学。
第+期
邹绍国： 对硝基苯胺制备实验的改进
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洗涤两次后抽干。 将滤饼放入 !"#$% 锥 形 瓶 中， 加 !# & ’#$% 水。 在 摇 动下小心加入碳酸钠粉末， 直至溶液呈碱性 （使 酚 酞 试 液 变红） 。加热至沸 腾 并 保 持 "$()， 再 冷 却 到 "# * ， 迅速抽 滤 ! 。压干滤饼， 并用适量冰水洗涤两次后抽 干。 将 滤 饼 对硝基乙酰苯胺晾干称重。实验结果见表 + 。 表+
对硝基苯胺制备实验的改进
邹绍国
（成都纺织高等专科学校染化与环境工程系， 成都 )!!’*!）
摘 要 在分析诸如酸度、 温度等影响对硝基苯胺制备的因素的基础上， 对实验教材中的酸用量和实 验 步骤作了适当调整； 从效果上看， 该调整不但能帮助 学 生 在 实 验 中 较 好 地 控 制 实 验 条 件， 同时也能获得 满意的实验制备效果。 关键词 对硝基苯胺 制备实验 酸度 温度 中图分类号： +)& $ ** 文献标识码： , 副反应：
胺 （ -） （ $%） . ,# . ,# . ,# . ,# . ,# . ,# . ,# . ,# . ,# . ,# . ,# . ,# . ,# . ,# . ,# / ,# / ,# / ,# / ,# / ,# / ,# / ,# / ,# / ,# / ,# / ,# / ,# / ,#
参考文献
加热便发生 ! 邻硝基乙酰苯胺较容 易 水 解。 在 !" # $% 时， 水解。其水解产 物 邻 硝 基 苯 胺 容 易 溶 解 在 &% ’ 的 碱 液 中， 而对 硝基乙酰苯胺则要在酸性介质中水解。这样， 便可以用过滤来 分 离邻、 对位硝化异构体。 （ & 次） 的 平 均 值， 每次实验的变化趋 " 产品重量为平行实验 势基本趋于一致。 ［$］ 方富 禄 ( 有 机 化 学 实 验 ［ )］ 高 等 教 育 出 版 社， * 北 京： $++& * ［,］ 邢其毅， 徐瑞 秋， 周 政 ( 基 础 有 机 化 学： 下册 ［ )］ ( 北 京： 高等教育出版社， $+-. * ［ /］ 李述文， 范如霖 ( 实 用 有 机 化 学 手 册 ［ )］ 上海科 * 上 海： 学技术出版社， $+-- *
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水解
*
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实验步骤
硝化
将 ( 3 "4 已干燥研 细 的 自 制 乙 酰 苯 胺、 )/5 冰 乙 酸 放
&
实验原理
本实验以乙酰 苯 胺 为 原 料， 经 过 硝 化、 水 解、 分离制
入 !""/5 锥形瓶中， 充分摇动， 然后在冰水浴冷却下慢慢 加入适量浓硫酸 （用量见下页表 !） ， 并放到冰盐 浴 中 冷 至 （用 量 见 表 " 6 &7 。 在 另 一 个 %"/5 锥 形 瓶 中 配 制 混 酸 。先加入浓硫酸， 然后在冰 盐 浴 中， 边摇动锥形瓶边小 !） 心加入硝酸。冷 至 室 温 后， 用滴管逐滴加到盛放乙酰苯 胺溶液的锥形 瓶 中 进 行 硝 化。 边 加 混 酸 边 冷 却， 使体系 温度始终低于 %7 。 混 酸 加 完 后， 把 锥 形 瓶 移 出 冰 盐 浴， 在室温中保持 *"/01， 并间歇摇动锥形瓶。 在搅拌下， 将 硝 化 物 料 细 流 倒 入 盛 有 &%/5 水 和 &%4 碎冰的烧杯中， 搅 拌 %/01， 抽 滤。 压 干 滤 饼， 用适量冰水
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实验结果分析