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1、对溴苯胺的全合成张腾斌(20112401025)(华南师范大学 化学与环境学院 11 级化学教育六班) 摘要：对溴苯胺是非常重要的有机化工原料，其合成过程从苯开始要经历硝化、 还原、保护、溴代、去保护等多个步骤。本合成从硝基苯开始，使用锡-盐酸来 还原硝基得到苯胺，苯胺很容易进行酰基化来保护氨基，再按取代基的亲电取代 定位规则进行溴的亲电取代反应，最后对溴乙酰苯胺在酸性条件下去保护生成目 标产物。关键词：对溴苯胺 硝基苯 苯胺 对溴乙酰苯胺Total synthesis of 4-BromoanilinesShuting Pang(College of Chemistry and Enviro
2、nment, South China Normal UniversityChemistry Education 11 five classes)Abstract: 4-Bromoanilines is very important organic chemical raw materials, the synthesis process from beginning to experience benzene nitration, reduction, protection, bromo, to protect other multiple steps. The synthesis start
3、ing from nitrobenzene, a tin - hydrochloric acid to obtain reduction of the nitro aniline, aniline is easy to protect the amino group acylated, and then the electrophilic substituent positioning rules bromine substituted electrophilic substitution reaction, the final of bromine acetanilide protected
4、 under acidic conditions continue to generate target product.Keywords: 4-Bromoanilines Nitrobenzene Aniline 4-Bromoacetanilide 前言：溴代苯胺是一类很重要的化工中间体, 广泛应用于医药、染料、颜料等精 细化工产品的合成。其中对溴苯胺可作抗癌药 1 和香豆素类荧光染料 2 的中间 体。目前，目前制备方法主要有贵金属催化还原法，而贵金属(如Pt、Pd、Ru 等) 型催化还原法所用的催化剂价格较贵 , 成本高, 虽然回收后可适当降低成 本， 但工艺复杂， 目前还不适合工业化生
5、产。以及对溴苯胺的传统的工业制法： 以硝基苯胺为原料，经过重氮化、溴化、还原等方法得到对溴苯胺。NO2NaNO2N=NOSO3HCu2Br2NO2HBrBrNO2Fe 4HBrNH2Fig 1.4-Bromoaniline traditional industrial synthesis route图 1 对溴苯胺传统工业合成路线可以看出，该方法虽成本较低，但是污染环境严重，不符合绿色化学的宗旨，不利于可持续发展，因此，现代化学家都致力于开发无毒无污染的一步制备方法，主要方法有：固体溴化试剂，比如 PyHBr3、 DBUHBr3、 Me4NBr3、 PhMe3NBr3； 溴-路易斯酸、溴-沸石
6、、溴-硅胶或者将 ZnBr2 依附在黏土上、溴松脂；用金 属羰基合成催化剂氧化原子溴；溴代琥珀酰亚胺、固态反应中的 NBS 、 NBS-HZMS-5-沸石、NBS-树脂、NBS-HC1、NBS-二氧化硅、NBS-HBF4Et2O。 但是成本过高，暂未在工业上应用。本文选取硝基苯还原为苯胺，苯胺加乙酰基保护氨基再加入溴进行亲电取 代，最后在酸性下水解得到目标产物的方法虽然毒性巨大，对环境污染大，但是 成本低，进行这种方法的探究有利于我们理解传统工业制备对溴苯胺的方法。1 实验部分1.1 实验试剂名称化学式纯度级别产地硝基苯C6H5NO299%天津化学试剂厂苯胺C6H7N96%成都有机化学有限公司
7、冰醋酸CH3COOH99%广州化学试剂厂95%乙醇C2H5OH95%广州化学试剂厂浓盐酸HCl90%广州化学试剂厂1.2实验仪器锥形瓶圆底烧瓶 水蒸气蒸馏装置刺形分馏柱 直流冷凝管接液管 量筒温度计吸滤瓶布氏漏斗电动搅拌器250ml三口烧瓶烧杯1.3实验部分1.3.1中间苯胺的合成1.3.1.1实验试剂名称分子式分子量沸点。C熔点。C相对密度硝基苯 苯胺C6H5NO2C6H7N123.11210.95.793.13184.4-6.21.205(15/4C)1.02 (水=1)1.3.1.2实验仪器锥形瓶圆底烧瓶回流冷凝管水蒸气蒸馏装置1.3.1.3实验装置回流冷凝装置水蒸气蒸馏装置1.3.1.
8、4实验步骤在100ml的圆底烧瓶中加入9g锡粒，4ml （约4.92g）硝基苯，装上回流装置， 量取20ml浓盐酸，分数次从冷凝管口加入烧瓶并不断摇动反应混合物，若反应 太激烈，瓶内混合物沸腾时，将原地烧瓶放入冷水中片刻，使反应缓慢。当所有 的盐酸加完后，将烧瓶置于沸水浴中加热30min，使还原趋于完全（此时反应物 不再呈现硝基苯的黄色）。（2）使反应物冷却至室温，在摇动下慢慢加入50%Na0H溶液使反应物呈碱性，然 后将反应瓶改为水蒸气蒸馏装置，进行水蒸气蒸馏直至蒸出澄清液为止。（3）使反应物冷却至室温，在摇动下慢慢加入50%NaOH溶液使反应物呈碱性，然 后将反应瓶改为水蒸气蒸馏装置，进行
9、水蒸气蒸馏直至蒸出澄清液为止。Sn-HClNaOH1.3.2中间体乙酰苯胺的制备1.3.2.1实验试剂名称分子式分子量沸点。C熔点C相对密度冰醋酸CH3COOH60.05117 .916 .61.05苯胺（水=1）C6H7N93.13184.4-6.21.021.3.2.2实验装置加热装置分馏装置1.3.2.3实验步骤在50ml圆底烧瓶中放置10ml新蒸馏过的苯胺(10.2g, O.llmol)、15ml冰 醋酸(15.7g, 0.26mol)及少许锌粉(约0.1g)，装上一分馏柱，插上温度计， 用小量筒收集蒸出的水和乙酸。将圆底烧瓶在石棉网上用小火加热回流，保持温度计读数于105C约1h，反
10、应 生成的水及少量醋酸被蒸出，当温度下降则表明反应已经完成。在搅拌下趁热将反应物倒入盛有100ml冷水的烧杯中，冷却后抽滤，用冷水洗 涤粗产品。将粗产品移至500ml烧杯中，加入300ml水，置烧杯于石棉网上，加热使粗产 品溶解，稍冷后，加入0.5g活性炭，并煮沸10min。在保温漏斗中趁热过滤除去 活性炭，滤液冷却，乙酰苯胺结晶析出，抽滤。晾干后称量，计算产率。CH3COOHZn1.3.3中间体对溴乙酰苯胺的合成1.3.3.1实验试剂名称 分子式 分子量沸点C熔点C相对密度乙酰苯胺C8H9NO135.1652304114.31.2190(15/4 C)亚硫酸氢钠NaHSO3103.0535无
11、1501.48(20C)(水=1)乙醇C2H5OH46.0778.4-114.30.789451.3.3.2实验装置搅拌滴加回流反应器1.3.3.3实验步骤在250ml三口烧瓶上配置电动搅拌器、温度计和恒压滴液漏斗，并在恒压滴液 漏斗上连接气体吸收装置，以吸收反应中产生的溴化氢。在100ml锥形瓶中，将 3.50g乙酰苯胺溶解于15.0ml乙醇中，将1.31g溴溶解于3ml冰醋酸中，一边 搅拌一边慢慢地将溴-冰醋酸溶液滴加至乙酰苯胺的醇溶液中，滴加速度以棕红 色的溴色较快褪去为宜。滴加完毕，在45C浴温下，继续搅拌反应1h,然后将浴温提高至60C，再搅 拌一段时间，直到反应混合物液面不再有红棕
12、色蒸气溢出为止。在搅拌下将反应 物慢慢加至100ml冷水中，此时即有固体析出。若有黄色，可加入饱和的亚硫酸 氢钠水溶液洗涤，使溶液黄色恰好褪去。减压过滤收集产物，并用冷水充分洗涤, 干燥，用乙醇重结晶，得到白色针状晶体。0o1.3.4目标产物对溴苯胺的合成1.3.4.1实验试剂名称 分子式 分子量沸点C熔点C相对密度对溴乙酰苯胺 C8H8OBr2H353.41671691543乙醇 C2H5OH 46.0778.4-114.30.789451.3.4.2实验装置回流装置蒸馏装置1.3.4.3实验步骤在100ml三口烧瓶上，配置回流冷凝管和恒压滴液漏斗，向三口烧瓶中加入 2.90对溴乙酰苯胺、9
13、ml95%乙醇和三粒沸石，加热至沸，自滴液漏斗慢慢滴加4ml 浓盐酸。加毕，回流30min，加入15ml水使反应混合物稀释。将回流装置改为蒸馏装置，加热蒸馏。将残余物对溴苯胺盐酸盐倒入盛有30ml 冰水的烧杯中，在搅拌下滴加20%氢氧化钠溶液，使之刚好呈碱性。抽滤，水洗, 抽干后，用乙醇-水重结晶，自然晾干。Br2实验结果与讨论2.1实验产品的产率产物理论产量/g实际产量/g产率/%苯胺3.723.2487.10乙酰苯胺14.856.2041.18对溴乙酰苯胺5.552.9352.79对溴苯胺2.331.6169.10总产率13.082.2如何提高该反应的产率提高反应的温度表1不同条件对硝基苯
14、选择还原制备苯胺的影响EntryPCO2/MPaT/Ct/minConv(NB)/%60.150602870.160602080.1806034从表中可以看到体系的温度是影响次还原反应的重要因素。从60C到80C, 苯胺的产率有所增加。（本实验用CO2代替浓盐酸60C时CO2在水中的溶解度 降低，所以产率比50C降低。）温度身高，硝基苯在水中的溶解度增加，且高 温时各物质间的传质较快，所以反应速率加快。控制原料的投入比例 4表1 不同条件对硝基苯选择还原制备苯胺的影响EntryConv(NB)/%Fe/mmolt/min1206062220908332012087430901005409010063060907303065反应条件：NB 10mmolH2O 30ml25 C1000rpm从表中可以类推实验中加入的硝基苯和锡在符合一定的比例的情况下，可以 得到最大产率。2.3相关思考(1) 为什么要控制温度在45C? 答：温度过低反应缓慢，时间消耗长；温度过高容易生成二溴代物，产生更多的副产物。(2) 产物中可能存在哪些杂
