己内酰胺的制备

实验技术三十二　己内酰胺的制备

【实验目的】

（1）掌握实验室以Beckmann反应制备己内酰胺的方法和原理。

（2）掌握环己酮肟发生Beckmann重排的历程。

（3）掌握和巩固低温操作、干燥和减压蒸馏等基本操作。

【文献综述】

己内酰胺在液态下为无色，在固态下为白色（片状），手触有润滑感，并有特殊的气味，具有吸湿性，易溶于水和苯等，受热起聚合反应，遇火能燃烧。

己内酰胺主要用于生产聚酰胺-6（尼龙-6）。聚酰胺-6又可加工为民用丝、工业丝、工程塑料等。

己内酰胺的合成先由环己醇氧化得到环己酮：

环己酮与羟胺反应生成环己酮肟。环己酮肟在酸（如硫酸、五氯化磷）作用下，发生Beckmann重排生成己内酰胺：

【实验原理】

肟在酸（如硫酸、五氯化磷）作用下，发生分子内重排生成酰胺的反应称为Beckmann重排。环己酮与羟胺反应生成环己酮肟，在浓硫酸作用下重排得到己内酰胺，即

【仪器及药品】

1.仪器

三口烧瓶、温度计、石棉网、烧杯、恒压滴液漏斗、搅拌装置、冷凝管、减压蒸馏装置。

2.药品

环己酮肟（10g，0.088mol）、硫酸（85%，20mL）、氨水（20%）、二氯甲烷。

【反应装置】

见图6-7和图6-8。

图6-7　氨水中和反应装置

【实验步骤】

（1）在600mL烧杯^①中放入10g环己酮肟和20mL　85%的硫酸。用一支250℃温度计和一根玻璃棒用橡皮圈捆绑在一起当作搅拌棒进行搅拌，使两者充分混合^②。

（2）在石棉网上用小火加热烧杯，当开始出现气泡时（约在120℃），立即移去灯焰。此时发生强烈的放热反应。

（3）待冷却后将此溶液倒入250mL三口烧瓶中。三口烧瓶装配有机械搅拌器、温度计和恒压滴液漏斗^③，如图6-7所示。用冰盐浴冷却三口烧瓶，当反应温度下降到0～5℃时，从滴液漏斗缓慢地滴加20%氨水^④，直至溶液对石蕊试纸呈碱性。

（4）将反应物抽滤。滤液用二氯甲烷^⑤萃取5次，每次用20mL。

（5）合并二氯甲烷萃取液，用5mL水洗涤，分去水层。在热水浴上蒸出二氯甲烷。

（6）将残余液转移到50mL克氏蒸馏烧瓶内，用真空蒸馏法提纯。先用水泵减压蒸馏，除去残余的二氯甲烷，然后用油泵减压蒸馏。减压蒸馏装置如图6-8所示。为了防止己内酰胺在冷凝管内凝结，可将接收器圆底烧瓶与克氏蒸馏烧瓶的支管直接相连，省去冷凝管。用油浴加热，收集137～140℃、1　600Pa（12mmHg）的馏分。

图6-8　减压蒸馏反应装置

【注释】

①Beckmann重排反应激烈，故用大烧杯，以利散热。

②反应在几秒钟内即完成，形成棕色略稠液体。

③反应体系必须与大气相通。可以采取各种措施：在固定温度计的橡皮塞上刻一直的沟槽；用有平衡管的滴液漏斗；用二口连接管。

④开始加氨水时要缓慢滴加。中和反应温度控制在10℃以下，避免在较高温度下己内酰胺发生水解。

⑤也可用氯仿。

【实验结果】

本实验产量约5g；实验所需时间约4h。

己内酰胺为白色小叶状结晶。熔点69～71℃。

【思考题】

（1）为什么用冰盐浴冷却三口烧瓶使温度降至0～5℃时才缓慢滴加氨水？

（2）加入氨水的目的是什么？

（3）为什么用二氯甲烷萃取滤液？