有机化学实验 化学学院化学教学与研究中心

实验题目：8-羟基喹啉的制备 实验目的： 通过实验学习有关杂环的性质和制备方法。 通过实验掌握Skraup反应的原理、特点和应用。 学习水蒸气蒸馏、重结晶等实验技术在具体实际中的应用。 2019年8月12日 2

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8-羟基喹啉的用途 是合成卤化喹啉类抗阿米巴药物的中间体，包括喹碘仿、氯碘喹啉、双碘喹啉等。这类药物通过抑制肠内共生菌而发挥抗阿米巴作用，对阿米巴痢疾有效，对肠道外阿米巴原虫无影响。近来国外报道本类药物能引起亚急性脊髓视神经病，故该药在日本和美国已禁用，双碘喹啉引起此病比氯碘喹啉较少见。 8-羟基喹啉也是染料、农药的中间体。其硫酸盐和铜盐是优良的防腐剂、消毒剂和防霉剂。 该品是化学分析的络合滴定指示剂。 2019年8月12日 5

一、制备原理与合成设计 Skraup（1850～1910）于1880年用芳香胺与甘油、硫酸、芳香硝基化合物一起加热制得喹啉 迈克尔加成

关于Skraup反应： 硝基化合物：氧化剂（有时也可用碘），可以缩短反应周期并使反应平稳进行。硝基化合物要求与芳香胺结构保持一致：因反应过程中芳香硝基化合物会被还原为芳香胺而参与缩合反应。若二者不一致，将会得到混合物。 Skraup反应激烈，若较难控制可加少量硫酸亚铁作为氧的载体，既保证产率，又使反应趋于缓和。 2019年8月12日 7

关于Skraup反应： 芳香胺环上的不同取代基对关环位置有影响 2019年8月12日 8

关于Skraup反应： α，β－不饱和醛或酮可代替甘油进行此类反应 2019年8月12日 9

一、制备原理与合成设计 该反应为脱水缩合反应，水的存在会降低产率，因此甘油的含水量要低，不得超过0.5%（d=1.26）。 低含水量甘油的制备：通风厨内置瓷蒸发皿中加热至180℃，冷却至100℃后放在盛有浓硫酸的干燥器内备用。

反应装置与条件控制 2019年8月12日 11

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二、分离纯化原理与工艺设计 （一）水蒸气蒸馏 1.原理 不相混溶的液体：每个组分的蒸发是独立进行的，因此每个组分产生的分压总是等于同一温度下该组分的饱和蒸气压，而与各组分的绝对含量没有关系。因此，这样的溶液产生的总蒸气压为： P总＝poA＋poB 当温度升高到两种组分的饱和蒸气压之和与外界大气压相等时溶液即开始沸腾。此时，各组分的分压都小于外界的大气压，其沸腾的温度都小于各自组分单独沸腾时的温度。 2019年8月12日 13

常压下，即使水与另一个沸点较高的挥发性组分 混合，混合物也总能在低于水的沸点100℃的温度 下进行沸腾并气化。因此，欲在100℃以下或更低 温度下蒸馏化合物，水蒸气蒸馏有是有效方法。 水蒸气蒸馏时，因各自分压始终等于各自的饱和 蒸气压，各组分在沸腾过程中浓度不变，因此该 混合物的沸点不变，直至另一物质全部随水蒸出 ，温度才会升高至水的沸点。 2019年8月12日 14

Po水: pos＝（g水∕M水）:（gs ∕Ms） g水: gs＝（ po水M水） : （posMs） Po水V水＝n水RT PosVs＝nsRT 因V水＝Vs，n＝g /M，则一定温度下 Po水: pos＝（g水∕M水）:（gs ∕Ms） g水: gs＝（ po水M水） : （posMs） 结论：与水不溶的有机物只要其在100℃时poM较大即可由水蒸气蒸馏获得分离。如高分子量低蒸气压、低分子量高蒸气压的物质。 2019年8月12日 15

2.水蒸气蒸馏的适用条件： 3.水蒸气蒸馏的应用范围： 欲分离的化合物不溶或几乎不溶于水 100℃左右与水长时间共存不会发生化学变化 在100℃左右必须具有一定的蒸气压，一般不小于10mmHg（1.33kPa） 3.水蒸气蒸馏的应用范围： 去除反应混合物中的树脂状或焦状物等高分子量杂质； 反应后产生的两种或几种有机化合物，其中一种具备上面条件者； 提取分离植物中的挥发油成分。 4.技术特点：低温沸腾免热解，水油易分离 2019年8月12日 16

5.水蒸气蒸馏装置 装置1：标准 选择合适冷凝管以防堵塞 2019年8月12日 17

装置2：简易 选择合适冷凝管以防堵塞 2019年8月12日 18

装置3：改进型 2019年8月12日 19

（二）分析物性差异，确定流程 名称 分子 质量 颜色 晶型 mp bp d nD 溶解度 H2O 乙醇 乙醚 甘油 92.1 无色粘稠状液体 20 290   1.2613 1.4746 ∞ 微溶 邻硝基苯酚 139.1 浅黄色针状结晶 45~46 214.5 1.2942 1.5723 热溶 冷微 易溶 邻氨基苯酚 109.1 白色针状结晶 172~ 174 153 10mmHg 1.328 溶 8-羟基喹啉 145.2 白色或浅黄色结晶 75~76 267 1.034 难溶 2019年8月12日 20

8-羟基喹啉：不溶于水、乙醚，溶于乙醇、苯、氯仿，可升华。但既溶于酸又溶于碱，反应后产物以酸盐形式存在，中和后使产品处于游离状态，然后再利用水蒸气蒸馏法将其分离出来，分离后的产品可经重结晶、升华进一步纯化。 邻硝基苯酚：微溶于冷水，可溶于热水，溶于乙醇、乙醚、氢氧化钠溶液，易随水蒸气蒸发。水蒸气蒸馏除之。 邻氨基苯酚：1g可溶于50mL冷水、23mL乙醇

分离纯化流程图

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注意：水蒸气蒸馏8-羟基喹啉后，先把流出液至于冷水中冷却析晶，然后立即趁热洗涤烧瓶，否则附着在烧瓶内壁的黑褐色固体很难洗掉。 2019年8月12日 24