苯胺的绿色合成

实验74　苯胺的绿色合成

实验目的

了解绿色化学的研究方向；掌握苯胺的合成方法；熟练减压蒸馏操作。

实验原理

芳胺通常用相应的硝基化合物还原制备，实验室中常在酸性溶液中用金属进行化学还原，工业上则常用催化氢化还原。常用的还原剂有Sn－HCl、SnCl₂－HCl、Fe－HCl、Fe－HAc和Zn－HAc等，根据反应物和产物的性质可选择合适的还原剂和溶剂进行还原。

本实验利用符合绿色化学的方法，采用还原剂Zn－NH₄Cl将硝基苯在水相中进行还原，以极好的化学选择性得到苯胺。反应方程式如下：

本实验在以下几方面体现了绿色化学。

（1）本实验是在水相中进行的，与在有机溶剂中反应的方法相比，对环境的污染较小。

（2）实验中采用氯化铵来调节溶液的酸度，与需用浓度较大的强酸或强碱的方法比较，实验后废弃物排放对环境的污染更小。

（3）本反应在常压下进行。不同于催化氢化，催化氢化必须在有压力的情况下反应。

（4）锌粉和氯化铵廉价、易得。

（5）避免使用昂贵而敏感的金属作为还原剂。

实验用品

仪器　磁力搅拌器；油浴；三口烧瓶；球形冷凝管；分液漏斗；减压蒸馏装置等。

试剂　氯化铵；锌粉；硝基苯；无水硫酸镁；乙酸乙酯；饱和食盐水等。

实验步骤

在250mL三口烧瓶中，加入26.2g锌粉和70mL水，开始搅拌。分次加入10.7g氯化铵固体，加入10.2mL硝基苯，反应液温度会自动上升，待剧烈反应期过后，在油浴上加热并搅拌，使反应液保持80℃，继续反应1～1.5h。

反应结束后，冷却至室温，抽滤，并用少量的乙酸乙酯洗涤固体。将滤液转移到分液漏斗中，将水层用乙酸乙酯萃取（25mL×3），合并有机相，用等体积的饱和食盐水溶液洗涤，无水硫酸镁干燥。蒸除溶剂乙酸乙酯，再用减压蒸馏进行提纯，得无色液体苯胺。

纯苯胺为无色油状液体，熔点为－6.3℃，沸点为184℃，为1.02173，加热至370℃分解，稍溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。

苯胺的红外光谱如图5－39所示。

图5－39　苯胺的红外光谱图

注意事项

（1）硝基苯的毒性较大，最好在通风橱中进行操作，并带上手套。皮肤接触和吸入过量的硝基苯都将导致头晕等中毒症状。

（2）反应开始时较激烈，反应液会自动升温，必须控制好反应液的温度，搅拌的速度也要控制。

（3）硝基苯的沸点为210.8℃。

思考题

（1）本实验采用乙酸乙酯作为萃取用的溶剂，还可用哪些溶剂代替？分析其使用的原因。

（2）在实验中提纯苯胺最后采用了减压蒸馏的方法，还可采用别的什么方法？比较各方法的优劣。