有机化学实验 苯胺的制备

主要内容 实验目的 1 实验原理 2 实验装置 3 实验步骤 4 注意事项 5 思考题 6

一、实验目的 掌握用硝基苯还原制备苯胺的原理及其方法。 了解水蒸汽蒸馏的原理、基本操作及其用途。 巩固回流、萃取、分液等基本操作。

二、实验原理 苯胺的制取不可能用任意直接方法将氨基（-NH2）导入芳环上，而是经过间接方法来制取。将硝基苯还原就是制取苯胺的一种重要的方法。 实验室常用的还原剂有锡-盐酸、二氯化锡-盐酸，铁-盐酸、铁-醋酸及锌-醋酸等。用锡-盐酸作还原剂时，作用较快。产率较高。但价格较贵，同时，酸碱用量较多，铁-盐酸的缺点是反应时间较长，但成本低，酸的用量仅为理论量的1/40，如用铁-醋酸，还原时间还能显著缩短，反应式为：

还原机理： 首先，铁粉被活化，生成还原剂乙酸亚铁 然后，乙酸亚铁被氧化生成碱式乙酸铁： 碱式乙酸铁与铁及水作用后，生成乙酸亚铁和乙酸， 形成催化循环： 所以总的来看，反应中主要是水作为供质子剂提供质子，铁提供电子完成还原反应。

关于水蒸气蒸馏： 定义：把不溶或难溶于水但有一定挥发性的有机物和水混和，通入水蒸气，使有机化合物随着水蒸气蒸馏出来的操作。是纯化分离有机化合物的重要方法。 水蒸气蒸馏的使用范围： 1）常用于蒸馏那些沸点很高且在接近或达到沸点温度时易分解、变色的挥发性液体或固体有机物，除去不挥发性的杂质； 2）混合物中含有大量树脂状杂质或不挥发性杂质，采用蒸馏、萃取等多种方法都难以分离的； 3）从较多固体反应物中分离出被吸附的液体。

水蒸气蒸馏的简单原理： 假设物质A和水，其蒸气压分别为PA和P水，则混合物总 蒸气压P=PA+P水。 沸腾时混合蒸气中两者 组分物质的量之比nA/n水= PA/P水 也就是说：A的蒸气压越大，馏出物里A的含量就越高。

适于水蒸气蒸馏物质的条件： （1）不溶或难溶于水； （2）共沸腾下与水不发生化学反应； （3）在100°C左右时，必须具有一定的蒸气压（不低于1.3KPa ）。 水蒸气蒸馏常用实验装置

主要仪器和试剂 1、仪器 ：三颈烧瓶(250 mL)，回流装置，水蒸汽蒸馏装置，分液漏斗，空气冷凝管，石棉网，蒸馏装置。 2. 试剂： 硝基苯，还原铁粉（40～100目），冰乙酸，乙醚，精盐，粒状氢氧化钠。

三、实验装置图 回流反应装置 动画

水蒸气蒸馏装置

四、实验步骤 粗产品的制备 粗产品的精制

粗产品的制备： 回流反应装置 水蒸气蒸馏装置

注意事项： 1）硝基苯的加入：由于反应比较剧烈，硝基苯需从冷凝管上方分批加入。开始可能无现象，是因为反应尚未引发，可小心加热，一旦反应启动后即比较剧烈。每加一次硝基苯均需剧烈振荡，待反应稳定后再加下一批硝基苯。如果反应液上冲很厉害，可以再冷凝管上方再加一根冷凝管。 2）硝基苯、乙酸溶液和铁粉互不相溶，形成三相体系，充分振摇反应物是反应顺利进行的关键。 3）判断反应结束标准： a）回流液中黄色油状物转为乳白色油珠。 b）吸出数滴反应液，加几滴浓盐酸，若完全溶解且无黄色油珠说明反应完全。 c）如果回流冷凝管内壁沾有黄色油珠，可用少量水冲下，再继续反应一段时间，否则残留的硝基苯很难分离。

水蒸气蒸馏注意事项： 1）正确安装水蒸气蒸馏装置，（回流装置改蒸馏装置，前方加水蒸气发生装置）。 a）水蒸汽发生器上的安全管不宜太短，其下端应接近壶底。 b）应尽量缩短水蒸汽发生器与蒸馏烧瓶之间的距离，以减少水汽的冷凝。 c）蒸汽导入管下端应垂直地正对瓶底中央，并伸到接近瓶底。

2）实验中要留意观察水蒸气发生器液面计中水位的变化，防止蒸干。 3）水蒸气发生器内装水量为容积的3/4为宜，内需加沸石。 4）烧瓶的容量应保证混合物的体积不超过其1／3。 5）水蒸气蒸馏时一般只对水蒸气发生器进行加热。但为防止水蒸气在反应瓶中冷凝积累过多，可适当对反应瓶进行加热。 6）开始蒸馏时，应将T形管的弹簧夹打开，待有蒸气溢出时再旋紧夹子，使水蒸气进入三颈烧瓶中，并调整加热速度，以馏出速度2—3滴/秒为宜。 装置图

7）如发现T形管支管处的水积聚过多，将要超过支管部分，也应打开弹簧夹，将水放掉，否则将影响水蒸汽通过。下面用烧杯接水，注意不要被蒸汽烫伤。 8）在蒸馏过程中，要经常检查安全管中的水位是否正常，如发现其突然升高，意味着有堵塞现象，应立即打开弹簧夹，移去热源，使水蒸汽发生器与大气相通，避免发生事故（如倒吸），待故障排除后再行蒸馏。 9）停止蒸馏，应首先打开弹簧夹，然后移去热源。否则烧瓶中的液体将会倒吸到水蒸气发生器中。 装置图

（二）粗产品的精制： 注解：1)盐析作用：由于产物苯胺在水中有一定的溶解度。加入精盐使水层饱和，这样溶解在水中的大部分苯胺就成油状物析出，可减少损失。 2)苯胺有毒，需小心处理，一旦接触皮肤，要先用清水冲洗，再用肥皂水和温水洗。 3）蒸馏时先水浴蒸馏出乙醚，再换空气冷凝管蒸馏。 4）本实验为连续实验制备乙酰苯胺的第一步，产率直接关系到下一步反应的原料多少。 分液动画

五、注意事项 1.注意人身安全。 2.苯胺有毒，一旦接触皮肤，要先用清水冲洗，再用肥皂水和温水洗。 3.反应过程中注意振荡。 4.反应完后，圆底烧瓶上粘附的黑褐色物质，用1:1盐酸水溶液温热除去。 5 .水蒸气蒸馏时要小心操作，防止烫伤。 6 .最终产品按体积比1:1.5（产品:冰乙酸）与冰乙酸混合保存备用。

六、思考题 1、苯胺的制备常用还原剂有哪些？其中，铁+乙酸催化有何优点？ 2、硝基苯和苯胺均为高毒，一旦触及应如何处理？ 3、有机物需具备什么性质才能采用水蒸气蒸馏的方法提纯？为什么？ 4、如果最后制得的苯胺中含有硝基苯，应如何加以分离提纯？ 5、若以盐酸代替乙酸，则反应后要加入饱和碳酸钠至溶液显碱性后才能进行水蒸气蒸馏，为什么？本实验为何不进行中和？ 6、本实验根据什么原理，选择水蒸汽蒸馏把苯胺从反应混合物中分离出来？

水蒸汽蒸馏装置

分液