1、1乙酰苯胺的合成方案一、性质和结构：乙酰苯胺，学名 N-苯( 基)乙酰胺，白色有光泽片状结晶或白色结晶粉末，是磺胺类药物的原料，可用作止痛剂、退热剂、防腐剂和染料中间体。名称：乙酰苯胺；N-苯(基)乙酰胺分子式：C8H9NO；CH3CONHC6H5 分子量：135.1652结 构 式 ：乙 酰 苯 胺 结 构 式性状：白色有光泽片状结晶或白色结晶粉末，在水中再结晶析出呈正交晶片状。无臭或略有苯胺及乙酸气味。溶解情况：溶解度：水 0.56（25）、3.5（80）、18（100）；乙醇 36.9（20），甲醇69.5（20），氯仿 3.6（20），微溶于乙醚、丙酮、甘油和苯。不溶于石油醚。二、实验
2、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 三、实验原理乙酰苯胺为无色晶体，具有退热镇痛作用，是较早使用的解热镇痛药，有“退热冰”之称。乙酰苯胺可由苯胺与乙酰化试剂如：乙酰氯、乙酐或乙酸等直接作用来制备。反应活性是乙酰氯乙酐乙酸。由于乙酰氯和乙酐的价格较贵，本实验选用乙酸作为乙酰化试剂。反应如下：乙酸与苯胺的反应速率较慢，且反应是可逆的，为了提高乙酰苯胺的产率，一般采用冰乙酸过量的方法，同时利用分馏柱将反应中生成的水从平衡中移去。由于苯胺易氧化，加入少量锌粉，防止苯胺在反应过程中氧化。乙酰苯胺本身是重要的药物，而且是磺胺类药
3、物合成中重要的中间体。本实验除了在合成上的意义外，还有保护芳环上氨基的作用。由于芳环上的氨基易氧化，通常先将其乙酰化，然后再在芳环上接上所需基团，再利用酰胺能水解成胺的性质，恢复氨基。如：2四、实验用品试剂：苯胺 5.1g(5ml、0.055mol)，冰醋酸 8.9g(8.5ml、0.15mol)，锌粉，活性炭。器材：锥形瓶（50 或 100ml,191） ，维氏分馏柱（200mm,193）接受管（191） ，锥形瓶（50ml） ，温度计（ 360C） 。烧杯（250 或 400ml） ，布氏漏斗(60mm), 吸滤瓶名称 分子量 用量或理论产量 状态 熔点（） 沸点（） 密度 水中溶解度 折
4、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 131 7.4g固体 114.33055.2%(83.2)五、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 10ml水 中 ， 冷 却 ，析 出 粗 产 品 抽 滤5 10ml水洗 涤 10ml水 中加 热 溶 解 稍 冷加
5、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 率六、实验步骤：在 50ml 圆底烧瓶中加入 5ml 新蒸馏的 C6H5NH2（0.05mol） 、7.5mlCH 3COOH（0.1mol）及少许锌粉（约 0.1g）(思考题 1，2)。依次安装分馏柱、蒸馏头、温度计、接液管，接液管伸入 10ml 小量筒内，收集蒸出的水和乙酸。用电热套将溶液缓慢加热，使反应物保持微沸约 15min。然后逐渐升高温度，保持温度计读数在105左右（思考题 3） ，约经过 45min，反应生成的水及部分醋酸可蒸出（约 4ml） 。当温度计的读数
6、下降时，反应即达终点，停止加热。在不断搅拌下，将反应物趁热慢慢倒入盛有 100ml 冷水的烧杯中（思考题 4） ，继续搅拌，充分冷却，使粗乙酰苯胺成细粒状完全析出。抽滤，用 510ml 冷水洗涤粗产品。将粗产品转移到盛有 150ml 热水的烧杯中，加热至沸，如果仍有未溶解的油珠（思考题 5） ，需补加热水，直到油珠溶解完全，再多加20%的热水。稍冷，加入 0.2g 活性炭(思考题 6)，煮沸几分钟，趁热用热水漏斗过滤，冷却滤液，待析出晶体后，抽滤，将产品转移至一个预先称重的表面皿中，晾干或置于烘箱中在 100以上烘干。 （思考题 7）称重，熔点 114。提纯：将粗乙酰苯胺转入盛有100mL热水
7、的烧杯中，加热至沸，使之溶解，如仍有未溶解的油珠，可补加热水，至油珠全溶。稍冷后，加入约1g活性碳，在加热下搅拌几分钟，趁热用热水漏斗过滤，将滤液自然冷却至室温，析出乙酰苯胺的白色结晶。抽滤，将产品放入干净的表面皿里在100以下的烘箱中烘干，得干燥的精品乙酰苯胺，称量。七、仪器装置3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 置八、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
8、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
9、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
10、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（1）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（%） 0.520.631.252.03.24.55.25.86.54乙酰苯胺在水中的含量为5.2时，
11、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
12、，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。(2) 活性炭可以吸附有色物质，使用活性炭脱色注意以下几点： 用量根据杂质颜色而定，一般用量为固体容量的1%5，煮沸510min。一次脱色不好，可再加活性炭，重复操作。 注意不能向正在沸腾的溶液中加入活性炭，以免溶液爆沸。 活性炭对水溶液脱色较好，对非极性溶液
13、脱色较差。 如发现滤液中有活性炭时，应重新加热过滤（3）减压过滤用布氏漏斗趁热过滤时，为了避免在漏斗中析出晶体，需用热水浴或蒸气浴把漏斗预热，然后用来减压过滤。抽滤瓶也可同时预热。布氏漏斗中铺的圆形滤纸要剪得比漏斗内径小，使其紧贴于漏斗的底壁。在抽滤前先用少量溶剂把滤纸润湿，然后打开水泵将滤纸吸紧，防止固体在抽滤时从滤纸边沿吸入瓶中。布氏漏斗的斜口要远离抽气口，用玻璃棒引导将脱色后的固液混合物分批倒入布氏漏斗中抽滤。过滤完成后，关闭水泵前应先将抽滤瓶与水泵间连接的橡皮管断开，以免水倒流入抽滤瓶内。（3）结晶的析出结晶时，让溶液静置，使之慢慢地生成完整的大晶体，若在冷却过程中不断搅拌则得较小的结
14、晶。若冷却后仍无结晶析出，可用下列方法使晶体析出： 用玻璃棒摩擦容器内壁； 投入晶种； 用冰水或其他冷冻溶液冷却，如果不析出晶体而得油状物时，可将混合物加热到澄清后，让其自然冷却至开始有油状物析出时，立即用玻璃棒剧烈搅拌，使油状物分散在溶液中，搅拌至油状物消失为止，或加入少许晶种。（4）滤饼的洗涤把滤饼尽量抽干、压干，拔掉抽气的橡皮管，使恢复常压。把少量溶剂均匀地洒在滤饼上，使溶剂恰能盖住滤饼。静置片刻，使溶剂渗透滤饼，待有滤液从漏斗下端滴下时，重新抽气，再把滤饼抽干。这样反复几次，就可洗净滤饼。九、注意事项1、因属小量制备，最好用微量分馏管代替刺形分馏柱。分馏管支管用一段橡皮管与一玻璃弯管相
15、连玻管下端伸入试管中，试管外部用冷水浴冷却。 2、活性炭脱色：其用量要根据反应液染色而定，不必准确称量，通常加半牛角勺即可。特别注意不要在溶液沸腾时加入，以防暴沸。 3、热过滤时，玻璃漏斗必须预先在热水中充分预热，尽量减少产物在滤纸上结晶析出。4、扇形滤纸的折叠：扇形滤纸的作用是增大母液与滤纸的接触面积，加快过滤速度，在折叠扇形滤纸5时，注意不要将滤纸的顶部折破。5、分馏时，应检查分馏柱保温状况，反应温度保持在 105 oC 左右。6、调节温度控制馏出速度。7、当温度计读数上下波动（或反应器中出现白雾）时，反应达到终点。8、应以细流形式趁热倒出反应液，同时剧烈搅拌使粗乙酰苯胺分散析出。9、结晶
16、时，要估计所得的粗酸的乙酰苯胺量，根据其溶解度数据加水。10、滤液要慢慢冷却，这样得到的结晶，晶形好，纯度高。如果没有晶体析出，可用玻棒摩擦产生静电，加强分子间引力，同时使分子相互碰撞吸力增大，使晶体加速析出，此外，蒸发溶剂、深度冷冻或加晶种都可使晶体加速析出。11、苯胺有毒，醋酐有刺激性，不要接触皮肤，及时盖紧试剂瓶。12、干燥时乙酰苯须在 100 oC 以下。13、熔点测定应先粗测，再精测。14、停止抽滤前，应先将吸滤瓶上的橡皮管拨去，以防水泵的水发生倒吸。15、洗涤时，应先拨开吸滤瓶上的橡皮管，加少量溶剂在滤饼上，溶剂用量以使晶体刚好湿润为宜，再接上橡皮管将溶剂抽干。十、讨论题：思考题
17、1：为什么使用新蒸馏的苯胺？思考题 2：实验中加入锌粉的目的是什么？思考题 3：为什么保持温度在 105左右？思考题 4：为什么将反应物趁热慢慢倒入冷水中？思考题 5：如果仍有未溶解的油珠，该油珠是什么？ 思考题 6：是否可以直接向热的溶液中加入活性炭？思考题 7：抽滤过程怎么洗涤晶体？思考题 1 答：苯胺久置，颜色变深，会影响乙酰苯胺的质量，故最好用新蒸馏的苯胺。思考题 2 答：锌粉的作用时防止苯胺在反应过程中被氧化，但不宜过多，否则在后处理过程中会出现不溶于水的氢氧化锌。思考题 3 答：主要由原料 CH3COOH（b.p.118）生成物水（b.p.100）的沸点所决定 。控制在105这样可
18、以保证原料 CH3COOH 充分反应而不被蒸出，生成的水立即移走促使反应向生成物方向移动，有利于提高产率。思考题 4 答：反应物冷却后，固体产物析出沾于瓶壁不易处理，故需趁热在搅动下倒入冷水中，以除去过量的乙酸及未作用的苯胺（它可成为苯胺乙酸盐而溶于水） 。思考题 5 答：此油珠是熔融状态的含水的乙酰苯胺（83时含水 13%） 。如果溶液温度在 83以下，溶液中未溶解的乙酰苯胺以固态存在。思考题 6 答：不能，如果直接向热的溶液中加入活性炭，将发生暴沸，所以必须稍微冷却后，再加活性炭。思考题 7 答：洗涤晶体时，先将连接安全瓶（抽滤瓶）的橡胶管拔下，然后用少量冷水润湿晶体，再抽干，如此重复 2-3 次。
