精细有机合成实验教学文稿.doc

精细有机合成实验

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实验1 2,6-二氯-4-硝基苯胺的制备（氯化）
一、实验目的
1、掌握2,6-二氯-4-硝基苯胺的制备方法。
2、掌握氯化反应的机理和氯化条件的选择。
3、了解2,6-二氯-4-硝基苯胺的性质和用途。
二、实验原理
    根据引入卤素的不同，卤化反应可分为氯化、溴化、碘化和氟化。因为氯代衍生物的制备成本低，所以氯代反应在精细化工生产中应用广泛；碘化应用较少；由于氟的活泼性过高，通常以间接方法制得氟代衍生物。
    卤化剂包括卤素（氯、溴、碘）、盐酸和氧化剂（空气中的氧、次氯酸钠、氯化钠等）、金属和非金属的氯化物（三氯化铁、五氯化磷等）。硫酰二氯（SO2Cl2）是高活性氯化剂。也可用光气、卤酰胺（RSO2NHCl）等作为卤化剂。
    卤化反应有三种类型，即取代卤化、加成卤化、置换卤化。
    由对硝基苯胺制备2,6-二氯-4-硝基苯胺有多种合成方法。直接氯气法；氯酸钠氯化法；硫酰二氯法；次氯酸法；过氧化氢法。
    工业生产一般采用直接氯气法。其优点是原材料消耗低、氯吸收率高、产品收率高、盐酸可回收循环使用。
直接氯气法的反应方程式如下：

氯酸钠氯化法是由对硝基苯胺氯化、中和而得，反应方程式如下：

过氧化氢法是由对硝基苯胺在浓盐酸中与过氧化氢反应而得，反应方程式如下：

三、产品性质：
    黄色针状结晶。熔点192℃～194℃。难溶于水，微溶于乙醇，溶于热乙醇和乙醚。本品有毒。温血动物急性口服LD50为1500～4000mg/kg，小白鼠急性口服LD50为3603mg/kg 。
四、用途：
     本品主要用于生产分散黄棕 GL、分散黄棕2RFL、分散棕3R、分散棕5R、分散橙 GR、分散大红3GFL、分散红玉2GFL等。还可作为农用杀菌剂使用。可防治甘薯、洋麻、黄瓜、莴苣、棉花、烟草、草莓、马铃薯等的灰霉僵腐病；油菜、葱、桑、大豆、西红柿、莴苣、甘薯等的菌核病；甘薯、棉花、桃子的软腐病；马铃薯和西红柿的晚疫病；杏、扁桃及苹果的枯萎病；小麦的黑穗病；蚕豆花腐病。
五、实验内容：
方法一：氯酸钠氯化法。
     在装有搅拌器、温度计和滴液漏斗（预先检查滴液漏斗是否严密，不能泄漏。）的250mL 四口瓶中，加入5.5g（质量分数为100%）对硝基苯胺，再加入质量分数36%盐酸100mL，搅拌下升温至50℃左右，使物料全部溶解。然后，慢慢冷却至20℃左右，滴加预先配好的氯酸溶液（3g氯酸钠加水20mL），约在1～1.5h内加完，然后，在30℃下再反应1h。
     用50mL水稀释上述反应物，倾入烧杯中，并用少量水冲洗四口瓶，将物料全部转移到烧杯中，过滤。
     滤液倒入废酸桶，滤饼以少量水打浆，并用水调整体积至100mL左右，用质量分数为10%的氢氧化钠中和至pH=7～8，再过滤，干燥。 产品称重，计算收率。测熔点。
方法二：过氧化氢法。
     在装有搅拌器、温度计和滴液漏斗（预先检查滴液漏斗是否严密，不能泄漏。）的250mL四口瓶中，加入13.8g对硝基苯胺，再加入50mL水，搅拌下慢慢加入45mL浓盐酸，加热至40℃，于搅拌下1h内滴加23mL质量分数30% 过氧化氢，滴加过程中温度控制在35～55℃，加完后，在40～50℃下继续反应1.5h。随着反应的进行，逐渐产生黄色沉淀。反应结束后，过滤，水洗，烘干，称重，计算收率，测熔点。
方法三：直接氯气法。
     向带有回流冷凝器和填充氢氧化钠的气体吸收柱的反应器中加入对硝基苯胺138g(1mol) 和4.5mol/L 的盐酸水溶液1L。悬浮液在搅拌下加热至105℃左右。在该温度下通氯气，约15min后出现沉淀。约2h后逐渐减少氯气量，至不再吸收氯为止（通入约2.2mol的氯气）。反应混合物冷却到70～80℃，过滤，水洗。干燥，称重，计算收率，测熔点。
六、思考题：
1 、请简述本实验中三种方法的优缺点。
2 、请简述由对硝基苯胺制备2-氯-4-硝基苯胺合成方法，以及如何控制反应条件。

实验2 十二烷基苯磺酸钠的制备(磺化)
一、实验目的
1、 掌握烷基苯磺酸钠(LAS)的制备方法。
2、 了解用不同磺化剂进行磺化反应的机理和反应特点。
3、 了解十二烷基苯磺酸钠性质、用途和使用方法。
二、实验原理
    磺化反应是向有机分子中的碳原子上引入磺酸基(-SO3H)的反应。生成的产物是磺酸(R－SO3H)、磺酸盐(R－SO3M；M表示NH4或金属离子)或磺酰氯(R-SO2Cl)。
    磺化是亲电取代反应。 SO3分子中硫原子的电负性比氧原子的电负性小，所以硫原子带有部分正电荷而成为亲电试剂。
    常用的磺化剂是浓硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸。
磺化的主要方法有：
  1 ．过量硫酸磺化法(磺化剂是浓硫酸和发烟硫酸)；
  2 ．共沸脱水磺化法；
  3 ．三氧化硫磺化法；
  4 ．氯磺酸磺化法；
  5 ．芳伯胺的烘焙磺化法。
    磺化反应的主要目的有：1.使产品具有水溶性、酸性、表面活性或对纤维素具有亲和力。 2.将磺基转化为－OH、－NH2、－CN或－CL等取代基。3.先在芳环上引入磺基，完成特定反应后，再将磺基水解掉。
    磺化反应的主要影响因素有：硫酸的浓度和用量 对磺化反应的速度有很大影响。随着磺化反应的进行，生成的水逐渐增加，硫酸的浓度逐渐下降，使磺化开始阶段和磺化末期，磺化反应速度就可能下降几十倍，甚至几百倍而几乎停止反应。这时的硫酸被称为“废酸”，用“ π值”表示。为了消除磺化反应生成的水的稀释作用的影响，必须使用过量很多的硫酸(х值)。磺化反应温度和时间 的影响，磺化温度会影响磺基进入芳环的位置和磺酸异构体的生成比例。特别是在多磺化时，为了使每一个磺基都尽可能地进入所希望的位置，对于每一个磺化阶段都需要选择合适的磺化温度。低温、短时间的反应有利于α取代，高温、长时间的反应有利于β取代。
    磺化产物的分离： 稀释析出法(有些磺化产物在稀硫酸中的溶解度很低，可用稀释法使其析出，这种方法的优点是操作简便，费用低，副产物废硫酸母液便于回收和利用。)稀释盐析法(许多芳磺酸盐在水中的溶解度很大，但是在相同正离子的存在下，则溶解度明显下降，因此可以向磺化稀释液中加入氯化钠、硫酸钠、或钾盐等，使芳磺酸盐析出来)；中和盐析法 (可用碳酸钠、氢氧化钠、氨水等中和盐析)；脱硫酸钙法；溶剂萃取法。
    十二烷基苯磺酸钠是由十二烷基苯与发烟硫酸或三氧化硫磺化，再用碱中和制得。用发烟硫酸磺化的缺点是反应结束后总有部分废酸存在于磺化物料中。中和后生成的硫酸钠带入产品中，影响了它的纯度。目前，工业上均采用三氧化硫－空气混合物磺化的方法。三氧化硫可由 60%发烟硫酸蒸出，或将硫磺和干燥空气在炉中燃烧，得到含SO3 4%～8%体积分数的混合气体。将该混合气体，通入装有烷基苯的磺化反应器中进行磺化。磺化物料进入中和系统用氢氧化钠溶液进行中和，最后进入喷雾干燥系统干燥。得到的产品为流动性很好的粉末。
    在工业生产上，直链烷基苯磺酸盐也不是单一的产物，而是直链烷烃与苯在链中任意点上相连，其结果产生了不同仲烷基比例的混合物。商品烷基苯通常是C10～C13烷基的混合烷基苯。
    在工业生产上，直链烷基苯磺酸盐也不是单一的产物，而是直链烷烃与苯在链中任意点上相连，其结果产生了不同仲烷基比例的混合物。
    在实验室中，我们学习用硫酸进行磺化的方法。
反应方程式如下：

三、产品性质：
     白色浆状物或粉末。具有去污、湿润、发泡、乳化、分散等性能。生物降解度>90%。在较宽的 pH 范围内比较稳定。其钠或铵盐呈中性，能溶于水，对水硬度不敏感，对酸、碱水解的稳定性好。它的钙盐或镁盐在水中的溶解度要低一些，但可溶于烃类溶剂中，在这方面也有一定的应用价值。
四、用途：
     大量用作生产各种洗涤剂和乳化剂等的原料，可适量配用于香波、泡沫浴等化妆品中；纺织工业的清洗剂、染色助剂；电镀工业的脱脂剂；造纸工业的脱墨剂。 另外，由于直链烷基苯磺酸 的盐对氧化剂十分稳定， 溶于水。 可适用于目前在国际上流行的加氧化漂白剂的洗衣粉配方。
五、实验内容：
1、磺化：
在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的250mL四口瓶中，加入十二烷基苯35mL(34.6g)，搅拌下缓慢加入质量分数98%硫酸35mL，温度不超过40℃，加完后升温至60～70℃，反应2h。
2、分酸：
将上述磺化混合液降温至40～50℃，缓慢滴加适量水(约15mL)，倒入分液漏斗中，静止片刻，分层，放掉下层(水和无机盐)，保留上层(有机相)。
3、中和：
配制质量分数10%氢氧化钠溶液80mL，将其加入250mL四口瓶中约60～70mL，搅拌下缓慢滴加上述有机相，控制温度为40～50℃，用质量分数10%氢氧化钠调节pH=7～8，并记录质量分数10%氢氧化钠总用量。
4、盐析：
于上述反应体系中，加入少量氯化钠，渗圈试验清晰后过滤，得到白色膏状产品。
六、注意事项
1、分酸时，温度不可过低，否则易使分液漏斗被无机盐堵塞，造成分酸困难。
七、废酸和硫酸用量的计算
1、废酸的计算：
π值是将废酸中所含硫酸的质量换算成SO3的质量后的质量百分数，即按投料计，可用下式计算：
π＝(废酸中所含硫酸质量*80/90)/(加入硫酸质量－磺化消耗硫酸质量*80/98)*100
也可用磺化液中硫酸和水的质量分数计算：
π＝100*80/98*【W硫酸/(W硫酸+W水)】
利用π值的概念可以定性的说明磺化剂的开始浓度对磺化剂用量的影响，但是利用π值所计算的用量，与生产实际常常有很大的出入。
2、硫酸用量的计算：
x＝80*(100－π)/(a－π)
x是1mol有机物在磺化时所需浓硫酸或发烟硫酸的用量，单位g。
a是把所有磺化剂中的硫酸都折算成SO3的浓度。
n——引入磺基的摩尔数。
八、思考题
1、磺化反应的影响因素有哪些？
2、试计算废酸量。
3、烷基苯磺酸钠可用于哪些产品配方中？
4、请叙述十二烷基苯磺酸钠的分析方法。

实验3 对氯邻硝基苯胺的制备（硝化）
一、实验目的
1、掌握对氯邻硝基苯胺的制备方法。
2、掌握混酸硝化、氨解反应的机理。
3、了解对氯邻硝基苯胺的性质和用途。
二、实验原理
     硝化反应是指向有机物分子的碳原子上引入硝基的反应称作硝化，引入亚硝基的反应称作亚硝化。也可以是有机物分子中的某些基团，如：卤素、磺酸基、酰基和羧酸基等被硝基置换
     硝化剂是硝酸，以及硝酸和各种质子酸的混合物，氮的氧化物、有机硝酸酯等。最常用的混酸是硝酸和硫酸的混合物。
     硝化方法有用硝酸 - 硫酸的混酸硝化法；在硫酸介质中的硝化；有机溶剂 - 混酸硝化；在乙酐或乙酸中硝化；稀硝酸硝化；置换硝化；亚硝化。最常用的方法是混酸硝化法，它与浓硝酸硝化法相比具有如下特点：混酸比硝酸产生更多的NO2+，硝化能力强，反应速度快，而且不易发生氧化副反应，产率高；混酸中的硝酸用量接近理论量，硝酸几乎可以全部得到利用；硫酸的比热容大，避免硝化时的局部过热现象，反应温度容易控制；硝化产物不溶于废硫酸中，便于废酸的循环使用；混酸的腐蚀作用小，可使用碳钢、不锈钢或铸铁设备。
     氨基化反应是指氨与有机化合物发生复分解而生成伯胺的反应。它包括氨解和胺化。脂肪族伯胺的制备主要采用氨解和胺化法。芳伯胺的制备主要采用硝化-还原法，但是，如果用硝化-还原法不能将氨基引入的芳环的指定位置或收率很低时，则需采用芳环上取代基的氨解法。其中最重要的是卤基的氨解，其次是酚羟基、磺基或硝基的氨解。
     氨基化剂主要是液氨和氨水。有时也用到气态氨或含氨基的化合物，如尿素、碳酸氢胺和羟胺等。
     对氯邻硝基苯胺的合成是以对二氯苯为原料，用混酸硝化，制得2，5-二氯硝基苯，然后用氨水进行氨解，得到目标产物。反应方程式如下：

2，5-二氯硝基苯的氨解，属于芳环上卤基的氨解，是亲核取代反应，因芳环上含有强吸电基，故可采用非催化氨解的方法。
三、产品性质：
     橘黄色或橘红色针状结晶。熔点116℃～117℃。不溶于水，溶于甲醇、乙醚和乙酸，微溶于粗汽油。本品有毒。
四、用途：
     本品主要用作棉、粘胶织物的印染显色剂，也可用于丝绸、涤纶织物的印染；还可用作大红色淀、嫩黄10G等有机颜料的中间体、冰染染料的色基（即大红色基3GL）等。
五、实验内容：
2，5-二氯硝基苯的制备

     在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗的500mL四口瓶中，加入144g96%（质量分数）的硫酸，再加入118g的对二氯苯，搅拌均匀，然后用54.4g96%（质量分数）硫酸和54.4g100%（质量分数）的硝酸的混酸进行硝化。放置1.5h，过滤出沉淀的2，5-二氯硝基苯。

对氯邻硝基苯胺的合成

     向500mL高压釜中加入30%（质量分数）氨水279g，升温至170℃，在该温度下经2h，压入118g 2，5-二氯硝基苯，保温3h。反应毕，冷却至30℃，过滤，水洗，干燥，得对氯邻硝基苯胺105g，收率达99%，产品含量为99%。
六、思考题
1、请说明氨解反应的速度与哪些因素有关？
2、请说明邻氯对硝基苯胺的制备方法。

实验4 2，4-二硝基苯酚的制备（水解）
一、实验目的
1、了解制备酚类化合物的方法及优缺点。
2、掌握碱性水解法制2，4－二硝基苯酚的工艺及实验方法。
3、掌握相转移催化剂的应用原理及方法。
4、 学习搅拌釜式反应、加热控制、过滤及干燥等实验技术和操作技能。
二、实验原理
    水解是指有机化合物与水的复分解反应。水中的一个氢进入一个产物，氢氧基则进入另一个产物。水解的方法很多，包括卤素化合物的水解、芳磺酸及其盐类的水解、芳环上硝基的水解、放伯胺的水解、酯类的水解及碳水化合物的水解等。
    卤素的碱性水解是亲核取代反应，当苯环上氯基的邻位或对位有硝基时，由于硝基的吸电效应，使苯环上与氯相连的碳原子上电子云密度显著降低，使氯基的水解较易进行。因此，只需要用稍过量的氢氧化钠水溶液，在较温和的反应条件下即可进行水解。氯基水解是制备邻、对硝基酚类的重要方法。
    当两种物质处于不同相时，彼此反应速度很慢，甚至不能反应，加入少量第三种物质，可使反应速度加快，既相转移催化剂。其反应原理是在液－液非均相亲核取代反应中，亲核试剂只溶于水相，有机反应物只溶于有机相，两者不易靠拢而发生化学反应。在该体系中加入季铵盐时，由于季铵正离子Q+具有亲油性，所以季铵盐Q+X－既能溶于水，又能溶于有机溶剂。当水相中的亲核试剂M+Y－与Q+X－季铵盐接触时，可以发生Y－和X－负离子交换作用，生成Q+Y－离子对，然后这个离子对可以从水相转移到有机相，然后，在Q+Y－有机相中与R－X发生亲核取代反应，生成目的产物R－Y，同时生成离子对Q+X－，然后Q+X－从有机相转移的水相，再与M+Y－进行负离子交换，从而完成了相转移的催化循环。它的相转移催化作用如图所示。

在上述催化循环中，季铵正离子Q+并不消耗，只是起着转移亲核试剂Y－的作用。因此，1mol有机反应物只需要使用0.005――0.100mol的季铵盐。
2，4-二硝基苯酚是以2，4-二硝基氯苯为原料，在碱溶液中水解而得。反应方程式如下：

三、产品性质：
    外观为浅黄色单斜结晶，熔点113℃，相对密度1.683，溶于热水、乙醇、乙醚、丙酮、甲苯、苯、氯仿和吡啶，不溶于冷水，能随水蒸气挥发，加热升华。本品有毒。吸入后可引起多汗、虚脱、粒状白血球减少等症状。
四、用途：
    主要用于硫化染料的生产，也用于生产苦味酸和显影剂等，分析化学中用作酸碱指示剂，变色范围为pH=2.8（无色）～4.4（黄色）
五、原料性质：
    本品有三种形态（α-、β-、γ-），α-型为稳定态，β-和γ-型为不稳定态。本品有毒，比一硝基氯苯强。对皮肤和粘膜有明显的刺激作用，引起严重的皮炎。能引起人的血液中毒和损伤肝脏、肾脏，同时还损害神经以致发生神经痛、神经炎。空气中最高允许浓度1mg/m3。大白鼠口服 LD50为1070mg/kg 。
六、实验内容：
1)安装仪器：四口瓶用万能夹夹紧，搅拌棒装正，温度计的高度要合适，加热包的高度要调节，回流冷凝器用万能夹夹紧并固定在搅拌架上，冷凝器下口进水，上口出水。
2)加料，先加水，加2，4－二硝基氯苯，相转移催化剂可加可不加（四丁基溴化胺），搅拌，升温至90～93℃。（温度低于90℃，水解反应不完全，既产品中会混有未反应的原料）。
3)水解：保持此温度，慢慢滴加36％氢氧化钠溶液（讲恒压滴液漏斗的用法），滴加时间不低于30分钟，继续保持此温度反应，直至取样全溶于水，无油状物为止。终点控制，用气相色谱法，或用酸度计，终点为13.17～13.47，在滴加碱液过程中，反应不完全，pH一直大于终点之pH值，当滴完碱液，随着反应的进行，pH值逐渐变小，最后恒定在13.17～13.47内的某一值，再继续反应60分钟，水解反应完全。整个水解反应时间为 2小时较合适。水解反应为吸热反应，高温对反应有利。水解反应还是多相反应，搅拌要均匀。
4)酸化：反应完毕，降温（可用水浴，不可停搅拌），继续在四口瓶中酸化，用盐酸酸化，用刚果红试纸或广泛试纸测pH小于3，1～2为佳。过滤，得产品，用冷水洗涤至pH＝5～6（用水洗洗去酸和盐），将产品倒入表面皿中，空气干燥，2，4－二硝基苯酚在70℃以上易升华，故产品要在空气中干燥。酸化为放热反应，酸化之前一定要降温， 加酸时速度要慢 。
5)产品称重，计算产品收率，原料的转化率，产品测熔点。产品纯度需用气相色谱测定。
七、废水处理：
2，4 －二硝基苯酚的毒性很大，酸化后，过滤的废水，需进行处理，才可排放。方法是，用熟石灰将废水中和至pH＝3～5，加入聚合硫酸铝等絮凝沉淀，过滤，得清澈的水，用生石灰调 pH 至中性，分析水中酚含量达到排放标准既可。残渣可焚烧。洗涤水可循环套用。同学们还可以查一查有无其他方法。
八、原料摩尔比氯苯：氢氧化钠：盐酸＝1：（2.08～2.23）：（1.11～1.23）。盐酸6～6.6ml。
九、思考题
1、氯化物的普通碱性水解和相转移催化水解有什么根本不同？
2、为什么相转移催化水解的反应速度要快很多?
3、比较氯苯、对硝基氯苯、2，4－二硝基氯苯的水解难易程度，并阐述工艺条件有何不同？
十、参考书
精细有机合成化学与工艺学 唐培堃主编 化学工业出版社

实验5 对硝基苯甲醛的制备（氧化）
一、实验目的
1、 掌握对硝基苯甲醛的制备方法。
2、 了解对硝基苯甲醛的性质及用途。
3、 掌握氧化反应的机理。
二、实验原理
    氧化反应在有机合成中是一个非常活跃的领域，它的应用非常广泛。利用氧化反应可以制得醇、醛、酮、羧酸、酚、环氧化合物和过氧化物等有机含氧的化合物。另外，还可用来制备某些脱氢产物。氧化剂的种类很多，一种氧化剂可以对多种不同的基团发生氧化反应；同一种基团也可以因所用氧化剂和反应条件的不同，得出不同的氧化产物。所以氧化反应因所用氧化剂、被氧化基质的不同，反应机理不同，涉及一个广泛而复杂的领域。
    在工业上最廉价且应用最广的氧化剂是空气。化学氧化剂有高锰酸钾、六价铬的衍生物、高价金属氧化物、硝酸、双氧水和有机过氧化物。另外，还有电解氧化法等等。
    对硝基苯甲醛可由对硝基甲苯、乙酐为原料，经氧化、水解而制得。即三氧化铬氧化法。反应方程式如下：

    第二条路线是由对硝基甲苯与溴素发生溴化反应，再水解、氧化而制得。即间接氧化法。反应方程式如下：

    第三条路线是卤化水解法，反应方程式如下：

    以上三条合成路线中，第一种工艺原料成本较高，且三氧化铬会造成环境污染，因此该法只适用于实验室中少量合成。第二种工艺与第三种工艺原料成本和产品收率比较接近，只是第二种方法由于产生较多的稀硝酸废液，难以处理，因此也存在环境污染问题。第三种方法基本不产生污染性的废液和废渣，工艺过程中生成的溴化氢气体，经尾气吸收可生成氢溴酸。故第三条合成路线是目前比较合适的工艺路线。
三、产品性质：
    白色或淡黄色结晶。熔点105℃～107℃。微溶于水及乙醚，溶于苯、乙醇及冰醋酸。能升华，能随水蒸汽挥发。
四、用途：
    本品是医药、农药、染料等的中间体。在医药工业用于合成对硝基苯-2-丁烯酮、对氨基苯甲醛、对乙酰氨基苯甲醛、甲氧苄胺嘧啶（TMP）、氨苯硫脲、对硫脲、乙酰氨苯烟腙等中间体。在农药生产中用于促进植物幼苗的生长。
五、实验内容：
1．三氧化铬氧化法
    将装有搅拌器、温度计的500mL四口瓶，置于冰盐浴中，向其中加入150g冰醋酸，153g乙酐（质量分数为95%；1.5mol）和 12.5g（0.09mol）对硝基甲苯，搅拌，慢慢滴加浓硫酸21mL（速度不可太快，以防发生炭化），当混合物冷却至5℃时，分批加入25g三氧化铬（约需1h），控制温度不超过10℃（否则影响收率）。加毕，继续搅拌10min。然后将反应物慢慢倒入预先加入1000mL体积碎冰的2L烧杯中，再加冷水，使总体积接近1500mL。过滤，冷水洗涤直至洗去颜色，过滤。
    将滤饼加到1000mL烧杯中，加入125mL冷的2%（质量分数）碳酸钠溶液，打浆洗涤，过滤，滤饼用冰水淋洗，再用5mL乙醇洗涤，过滤，真空干燥，得对硝基苯甲二醇二乙酸酯粗品。熔点120℃～122℃。
    在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的250mL四口瓶中，加入上述反应的产物11g，25mL水，25mL乙醇和2.5mL 浓硫酸，搅拌，加热至回流，30min后，热过滤，滤液在冰浴中冷却结晶，过滤，冰水洗涤，过滤，干燥，得到产品。称重。将滤液和洗涤液合并，加约75mL水稀释，有产品析出，过滤回收产品，干燥。称重。测熔点，计算总收率。
2．间接氧化法
溴化
    在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的1000mL四口瓶中，加入50g对硝基甲苯、125g四氯化碳、125mL水，搅拌，加热至回流，然后分批加人30g溴和0.5g引发剂。添加时，一般是溴先加入，待搅拌均匀后，再加入引发剂—过氧化二碳酸二（2-乙基）己酯（简称EHP），而且在加人第二批溴和引发剂之前，反应液红色必须褪去。
    加完溴后，在70℃±5℃下滴加质量分数27%的双氧水25g，约加2～3h。加毕，回流0.5～1h，使红色基本褪去。
水解
    反应结束后，加入150mL水，搅拌下升温至80℃，以蒸出四氯化碳，约回收75%～80%的四氯化碳。再加入150mL水并升温至90℃，搅拌下升温至回流，并保持平稳回流10～12h，然后稍冷却（不要使结晶析出，而使分层困难）。静置分层，放掉水层，油层备用。
氧化
    在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的500mL四口瓶中，加入60g四氯化碳，搅拌下加入水解后的有机层和 70%（质量分数）的硝酸33g，升温至60℃，搅拌反应3h。然后冷却至40℃，加水稀释，继续降温至30℃～35℃，静置分层。分去水相，所得的有机层加等量的水，并用碳酸氢钠中和至pH＝6.5～7，分去水相，有机相精制。
精制
    在上述有机相中加入20g焦亚硫酸钠和70m 水，搅拌溶解后，继续搅拌1～2h。静置分层，水层滴加液碱以析出沉淀，过滤、打浆洗涤、过滤、真空干燥，得浅黄色的结晶。称重，计算收率，测熔点。
六、思考题
1、还原反应有哪些主要类型？
2、该反应属于哪个类型？

实验7 色酚AS的制备
一、实验目的
1、掌握色酚AS的制备方法。
2、掌握酰化反应的机理。
二、实验原理
    酰化是指有机分子中与碳原子、氮原子、磷原子、氧原子或硫原子相连的氢被酰基所取代的反应。氨基氮原子上的氢被酰基所取代的反应称为N-酰化。羟基氧原子上的氢被酰基所取代的反应称为O-酰化，又称酯化。碳原子上的氢被酰基所取代的反应称为C-酰化。酰化是亲电取代反应。常用的酰化剂有：羧酸、酸酐、酰氯、羧酸酯、酰胺等。
    色酚AS是以2，3-酸为酰化剂，将苯胺氮原子上的氢取代，反应方程式如下：

三、产品性质：
    米黄色或微红色粉末。熔点247℃～250℃。不溶于水和碳酸钠溶液，于氢氧化钠溶液中呈黄色，微溶于乙醇，可溶于热硝基苯。
四、用途：
    本品广泛用作棉纤维织物染色、印花的打底剂，如与黄色基GC偶合为黄色，与橙色基GC偶合为橙色，与大红色基RC或红色基KB偶合为红色，与大红色基G偶合为国旗红色，与蓝色基VB或蓝色基BB偶合为蓝色，与红色基RC偶合为酱红色，与枣红色基GBC偶合为枣红色。还可用于制造色素染料和有机颜料。
五、实验内容：
    向干燥无水，装有回流冷凝器（上口附有盐酸气引出管），搅拌器、温度计、和滴液漏斗的250mL四口瓶中，加入2，3-酸12.8g，经氯化钙干燥过的氯苯70mL，新蒸馏过的苯胺10.5mL，升温至110℃，以10min左右的时间，滴加三氯化磷3.5mL（约5.6g）。升温至回流（约132℃），保持回流2h，直到几乎无盐酸气放出为止。（放出的盐酸气，经引出管引出，用水吸收）。

    反应完毕，冷却至80℃～90℃，慢慢滴加事先配好的质量分数10%碳酸钠溶液，将反应物中和至pH=8。

    将回流冷凝器，改装成蒸馏—冷凝装置，用水蒸汽蒸馏法将氯苯蒸出，蒸净氯苯后，将物料冷至50℃～60℃，过滤，热水洗涤至滤液澄清，过滤，干燥，得浅肤色粉末，称重，计算收率，测熔点。

注：实验装置必须严密、干燥无水。
六、思考题
1、请比较酰化剂——羧酸、酸酐、酰氯的反应活性。
2、在反应体系中，如果有微量的水存在，会对反应产生什么影响？
一、实验目的
1、掌握4-甲基-2-氨基噻唑的制备方法。
2、掌握环合反应的机理。
3、了解4-甲基-2-氨基噻唑的性质和用途。
二、实验原理
     环合反应是指在有机化合物分子中形成新的碳环或杂环的反应。也可称为“成环缩合”。环合可分为分子间环合和分子内环合。反应历程包括亲电环合、亲核环合、游离基环合及协同效应等历程。
4-甲基-2-氨基噻唑，以氯代丙酮和硫脲为原料，经环合、中和等工艺。反应方程式如下：

还可以丙酮、硫脲和碘为原料而制得。反应方程式如下：

三、产品性质：
    外观为白色结晶，熔点45～46℃。沸点231～232℃/101.3kPa；124～126℃/2.67kPa；70℃/0.0533kPa。极易溶于水、乙醇和乙醚。
四、用途：
    本品主要用于合成磺胺甲噻唑（Sulfamethylthiazole）等。
五、实验内容：
方法一：以氯代丙酮和硫脲为原料

    向装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的500mL四口瓶中，加入63mL水和25g硫脲，在搅拌下滴加30g氯丙酮，加毕，继续搅拌直至硫脲全部溶解，反应液呈黄色。然后慢慢升温至回流，并保持缓缓回流3h。搅拌下冷却至40℃以下，分批加入固体氢氧化钠65g，进行中和。加毕，继续搅拌15min，再静置分层，分出有机层，将水层加80～100g乙醚萃取，并将萃取相与有机层合并，加10g氢氧化钠干燥，然后过滤，滤液去蒸馏。先常压蒸馏回收萃取剂（可套用），最后改为真空蒸馏，接收2.67kPa下124～126℃的馏分，得产品4-甲基-2-氨基噻唑，收率大于75%。

方法二：以丙酮、硫脲和碘为原料

    向装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的500mL四口瓶中加入26g丙酮和25g硫脲，搅拌，待搅拌成乳白悬浮液后，加入42g碘，接着慢慢升温至回流，并保持平稳回流4～5h。反应结束后，先减压蒸馏回收丙酮，再将残馏物加到预先装有325g冰水的四口瓶中。搅拌并冷却，分批慢慢加入氢氧化钠65g，使料液逐渐析出黄色浮状物。然后静置分层，分出上层油层。

    油层加入适量的氢氧化钠干燥后，过滤，滤液经减压蒸馏，收集2.67kPa下124～126℃的馏分，即得产品4-甲基-2-氨基噻唑。
六、思考题
1、请比较两种合成方法的优缺点。
2、还有哪些有机溶剂可作本产品的萃取剂？
3、乙醚可将水层中的哪些成分萃取出来？
实验9 氨基乙酸的制备
一、实验目的
1、掌握氨基乙酸的制备方法。
2、掌握氨解反应的机理。
3、了解氨基乙酸的性质和用途。
二、实验原理
    氨基乙酸可以用氯乙酸与氨水作用，得到目标产物。此法工艺简单，基本上无公害。缺点是催化剂乌洛托品不能回收，精制用甲醇消耗高。反应方程式如下：

三、产品性质：
    白色结晶或结晶性粉末，带有甜味。熔点232℃～236℃，分解温度236℃，相对密度1.1607。易溶于水，溶于乙醇和乙醚。能与盐酸作用生成盐酸盐，存在于低级动物的筋肉中。本品无毒，无腐蚀性。
四、用途：
    本品在农药工业用作新型农药甘草膦和增甘膦的原料；制药工业用作氨基酸输液制剂的组分和用于合成抗帕金森氏病的药物L-DoPa 及合成马尿酸。还用于合成甘氨酸酐、甘氨酸乙酯盐酸盐、甘氨酰甘氨酸以及其它精细化学品等。作为食品添加剂，在肉食品、清凉饮料加工中对 Vc 起稳定化作用，并用于调节pH值。饲料工业用作饲料的营养补充成分和抗氧剂；化肥工业用作脱二氧化硫的辅助溶剂。还有许多其它方面的应用。
五、实验内容：
    在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗的500mL四口瓶中，加入乌洛托品21g，加入氨水22mL，搅拌，降温，使其充分溶解后，滴加氯乙酸溶液（由100g氯乙酸与33mL水配成），并同时滴加质量分数28%氨水约200g。反应温度控制在50℃～60℃，pH＝7～8，在2℃～78℃保温2～3h；冷至45℃以下，将反应物倒入装有1000mL质量分数95%乙醇的烧杯中，进行醇析，静置10h，虹吸上层清液，并回收乙醇。将粗品过滤，然后用75%（质量分数）乙醇精制，干燥，即得到产品。称重，计算收率，测熔点。
六、思考题
1、 该反应中存在哪些副反应？
2、 请叙述氨基乙酸的其它制备方法。

实验10 苯基甲硫醚的制备
一、实验目的
1、掌握苯基甲硫醚的制备方法。
2、掌握重氮化及重氮化置换反应的机理。
3、了解苯基甲硫醚的性质和用途
二、实验原理
    以苯胺为原料经重氮化制得重氮盐；再与甲硫醇钠发生置换反应，制得苯基甲硫醚。反应方程式如下：

三、产品性质：
    无色液体。沸点187℃～188℃ ，相对密度1.0533，折射率1.5842，闪点75℃。不溶于水，可溶于一般有机溶剂。
四、用途：
    本品在医药方面用作抗生素、抗溃疡药物的原料；在农药方面用作合成杀虫剂、杀菌剂、除草剂的原料；还可作维生素A的稳定剂、芳香胺的抗氧剂、润滑油的添加剂、香料合成的原料等。
五、实验内容：
    在装有搅拌器、温度计、排气管和滴液漏斗的1000mL四口烧瓶中，加水254mL、质量分数35%浓盐酸150g、苯胺65.1g（0.7mol），向其中滴加入48.3g（0.7mol）亚硝酸钠（配制成质量分数为30%的水溶液），控制温度在5℃以下，加入时间 25min左右，进行重氮化。继续搅拌30min，反应完毕。测试反应终点。
    在耐压容器中，加水160mL、固体氢氧化钠29.3g（0.7mol）和甲硫醇33.6g（0.7mol）制备甲硫醇钠，将其倒入1000mL四口烧瓶中。
    重氮化完毕，在30℃下立刻将苯胺重氮盐水溶液倒入甲硫醇钠中，加入时间约需100min。氮气产生现象一结束，就向反应液中加入约80g苯，以分离水。然后用5～10g硫酸钠脱水，减压蒸馏，得到苯基甲硫醚，含量约为99%。
六、思考题
1、 请说明重氮化反应的终点控制方法。
2、 请简述重氮盐置换反应的机理。

实验11 间甲基苯甲醚的制备
一、实验目的
1、掌握间甲基苯甲醚的制备方法。
2、掌握烷基化反应的机理。
3、了解间甲基苯甲醚的性质和用途。
二、实验原理
    醇羟基或酚羟基的氢被烃基取代，生成二烷基醚、烷基芳基醚或二芳基醚的反应称作O-烃化。
    间甲基苯甲醚是由间甲酚和甲醇烷基化反应而制成，或由间甲酚与烷基化试剂硫酸二甲酯在碱性条件下，利用相转移催化剂而制成。其反应方程式如下：
甲醇烷基化法

硫酸二甲酯烷基化法

三、产品性质：
    无色透明液体。
四、用途：
    本品为医药、农药重要的中间体，也是压敏、热敏染料的重要原料。
五、实验内容：
1、硫酸二甲酯烷基化法
    在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的500mL四口瓶中，加入氢氧化钠12g，四丁基溴化铵4.8g，水 60mL 。搅拌，使氢氧化钠溶解。稍冷， 滴加间甲苯酚（16.2g，0.15mol）。待反应液温度降至室温后，在激烈搅拌下，滴加硫酸二甲酯（22.7g、0.18mol）。保持反应温度不超过45℃，滴加完毕，继续反应4h。分去水层，有机层用无水硫酸镁干燥；经减压蒸馏，收集45℃（800Pa）馏分而为产品。
注：实验必须在通风橱中进行。
2、甲醇烷基化法
    催化剂采用硅酸铝，其中三氧化二铝含量为20%～80%（质量分数）；反应温度采用比间甲苯酚的沸点高5℃～100℃的温度 。
    向内径22mm、长880mm的反应器中填充8～14目的高岭土催化剂40mL，在225℃下进行反应， 间甲苯酚∶甲醇＝1∶4（mol），该混合液的流速为10mL/h。反应产物收集于阱，用气相色谱进行分析。间甲苯酚的转化率为65%，间甲苯甲醚的选择性为90%。
六、思考题
1、 请查阅硫酸二甲酯的物性。
2、 请简述烷基化的反应历程。

实验12 4-氨基-2，6-二甲氧基嘧啶的制备
一、实验目的
1、掌握对硝基苯甲醛的制备方法。
2、了解对硝基苯甲醛的性质及用途。
3、掌握氧化反应的机理。
二、实验原理
    醇羟基或酚羟基与芳香族卤素化合物相作用生成烷基芳基醚或二芳基醚的反应称作O-芳基化。本实验的方法一、方法二即为该类反应。反应方程式如下：
方法一：

方法二：

4-氨基-2，6-二甲氧基嘧啶还可用其它方法制得，即方法三，反应方程式如下：
三、产品性质：
    本品外观为柱状结晶，熔点150℃～152℃。溶于甲醇、乙醇、热水、热乙酸乙酯、热苯和热乙醚。
四、用途：
    本品主要用于合成磺胺二甲氧啶（SDM）和赛甲氧星（Salazodimethoxine）。
五、实验内容：
方法一：以4-氨基-2，6-二氯嘧啶、甲醇、氢氧化钠为原料
    在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的 500mL 四口瓶中，加入160g甲醇和16g氢氧化钠，搅拌溶解，再慢慢加入20g4-氨基-2，6-二氯嘧啶。加毕，升温至回流，并保持缓缓回流2～4h。
    反应结束后，先蒸馏回收过量的甲醇，残留液加水加热回流30min，然后稍冷却，加入适量活性炭，继续回流 20min，并趁热过滤。所得的