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喹啉的合成

时间:2022-08-24 百科知识 版权反馈
【摘要】:然后将混合物在沸水浴上加热15 min,至无气体放出为止。再改用空气冷凝管在石棉网上加热蒸出喹啉[5],收集234℃~238℃馏分,产量为8~10 g[6]。如果甘油中含水量较大时,则喹啉的产量不好。可将普通甘油在通风橱内置于瓷蒸发皿中加热至180℃,冷至100℃左右,放入盛有硫酸的干燥器中备用。并用反应式表示加入亚硝酸钠后所发生的变化。

【目的与要求】

(1)了解Skraup反应;

(2)练习高沸点化合物的蒸馏。

【反应式】

【所需试剂

苯胺9.3 g(9.3mL,0.1mol);无水甘油30.5mL(38.0 g,0.41mol)[1];硝基苯6.7mL(8.0 g,0.065mol);硫酸亚铁4 g;浓硫酸18 mL;亚硝酸钠3 g;淀粉-碘化钾试纸;乙醚氢氧化钠

【操作步骤】

在500 mL圆底烧瓶中,加入38 g无水甘油,再依次加入4 g研成粉末的硫酸亚铁、9.3 mL苯胺及6.7 mL硝基苯,充分混合后,在摇动下缓缓加入18 mL浓硫酸[2]。装上回流冷凝管,在石棉网上用小火加热。当溶液刚开始沸腾时,立即移去火源[3](如反应太剧烈,可用湿布敷于烧瓶上冷却)。待反应缓和后,再用小火加热,保持反应回流约2 h。

待反应物稍冷后,向烧瓶中慢慢加入30%的氢氧化钠溶液,使混合物呈强碱性[4]。然后进行水蒸气蒸馏,蒸出喹啉和未反应的苯胺及硝基苯,直至馏出液不显浑浊为止(约需收集100 mL)。馏出液用浓硫酸酸化(约需10 mL),呈强酸性后,用分液漏斗将不溶的黄色油状物分出。剩余的水溶液倒入500 mL烧杯中,置于冰浴中冷却至5℃左右,慢慢加入3 g亚硝酸钠和10 mL水配成的溶液,直至取出一滴反应液使淀粉-碘化钾试纸立即变蓝为止(由于重氮化反应在接近完成时,反应速度变得很慢,故应在加入亚硝酸钠2~3min后再检验是否有亚硝酸存在)。然后将混合物在沸水浴上加热15 min,至无气体放出为止。冷却后,向溶液中加入30%氢氧化钠溶液,使成强碱性,再进行水蒸气蒸馏。从馏出液中分出油层,水层用乙醚萃取两次(每次用25 mL)。合并油层及乙醚萃取液,用固体氢氧化钠干燥后,先在水浴上蒸去乙醚。再改用空气冷凝管在石棉网上加热蒸出喹啉[5],收集234℃~238℃馏分,产量为8~10 g[6]

本实验约需8 h。

【注释】

[1]所用甘油的含水量不应超过0.5%(相对密度为1.26)。如果甘油中含水量较大时,则喹啉的产量不好。可将普通甘油在通风橱内置于瓷蒸发皿中加热至180℃,冷至100℃左右,放入盛有硫酸的干燥器中备用。

[2]试剂必须按所述次序加入,如果浓硫酸比硫酸亚铁早加入,则反应往往更剧烈,不易控制。

[3]此是放热反应,溶液呈微沸,表示反应已经开始。如继续加热,则反应过于激烈,会使溶液冲出容器。

[4]每次碱化或酸化时,都必须将溶液稍加冷却,用试纸检验至呈明显的强碱或强酸性。

[5]最好在减压下蒸馏,收集(110℃~114℃)/1.87 kPa(14 mmHg)、(118℃~120℃)/2.67 kPa(20 mmHg)、(130℃~132℃)/5.33 kPa(40 mmHg)的馏分,可以得到无色透明的产品。

[6]产率以苯胺计算,不考虑硝基苯部分转化成苯胺而参与反应的量。

【思考题】

(1)本实验中,为了从喹啉中除去未作用的苯胺和硝基苯,采用了什么方法?试简述之。并用反应式表示加入亚硝酸钠后所发生的变化。

(2)在Skraup合成中,用对甲苯胺和邻甲苯胺代替苯胺作为原料,应得到什么产物?硝基化合物应如何选择?

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