对硝基苯甲酸的制备

Preparation of p-Nitrobenzoic Acid

【目的要求】

1．学习运用烷基芳烃的侧链氧化合成芳香羧酸的方法。

2．巩固固体有机化合物的重结晶操作。

【基本原理】

制备芳香羧酸常用侧链氧化法。即用高锰酸钾－硫酸或重铬酸钾－硫酸等氧化剂氧化芳环上具有α－H的烷基侧链。如:

【仪器与试剂】

仪器:搅拌回流装置(图1－6)，滴液漏斗，抽滤装置。

试剂:对硝基甲苯(熔点51．7℃，沸点238．5℃)，重铬酸钾(Na2 Cr2 O7· 2H2O);浓硫酸;氢氧化钠;活性炭。

【操作步骤】

在装有搅拌器、回流冷凝管和滴液漏斗的100 mL三颈瓶中，加入3 g (0．02 mol)对硝基甲苯、9 g重铬酸钾粉末(0．03 mol)和15 mL水。在搅拌下从滴液漏斗慢慢滴加14 mL浓硫酸。反应放热，溶液颜色逐渐加深变黑。微沸回流30 min。反应过程中冷凝管里可能会有白色针状对硝基甲苯出现，可适当减小冷凝水，使其熔融滴下。

将反应液倒入盛有25 mL冷水的烧杯中，析出沉淀，抽滤，固体用15 mL水分两次洗涤，得到黑色粗品。将粗产品加入到12．5 mL 5%硫酸溶液中，加热溶解铬盐，冷却抽滤。再将得到的沉淀溶于温热的25 mL 5%氢氧化钠溶液中，50℃左右抽滤［1］。滤液加0．3 g活性炭脱色，热过滤。冷却后，在不断搅拌下将滤液缓缓倒入30 mL 15%硫酸溶液中［2］，析出浅黄色沉淀。抽滤，固体用冷水洗涤。干燥，称重，产量2．5～3 g。

纯粹对硝基苯甲酸的熔点为237－238℃。

本实验约需6 h。

【注释】

［1］该步除去未作用的对硝基甲苯(熔点51．3℃)和铬盐，铬盐成分为氢氧化铬或亚铬酸钠。如果温度太低，则对硝基苯甲酸钠析出而被滤去。

［2］硫酸溶液不能反加至滤液中，否则生成沉淀会包含一些钠盐而影响产物的纯度，中和时应使溶液呈强酸性。

实验指导

【预习要求】

1．熟悉芳烃的侧链氧化反应原理。

2．熟悉带滴液漏斗的搅拌回流反应装置的安装与操作。

3．复习“实验6重结晶”中的基本原理和操作技术。

【思考题】

1．滴加完硫酸，回流30 min后，为何加入25 mL冷水?

2．在后处理过程中，有抽滤、热抽滤等操作步骤，每次的目的是什么?

(编写:陈国辉　校核:罗一鸣)