2-硝基-1-3-苯二酚的制备

实 验 报 告 题 目 2 硝基 1 3 苯二酚的制备 学 院 医药化工学院 专 业 材料化学 班 级 2011 级材料化学 1 学 号 1132230024 学生姓名 林娇娜 指导教师 朱仙弟 完成日期 2013 年 4 月 25 日 2 硝基 1 3 苯二酚的制备 一 实验目的 1 熟悉芳环上亲电取代反应定位原则 2 掌握磺化 硝化的原理和实验方法 3 在了解水蒸汽蒸馏原理的基础上 掌握水蒸汽蒸馏装置的安装与操作 二 实验原理 2 硝基 1 3 苯二酚不能由间苯二酚直接硝化来制备 会将间苯二酚先磺化 生成 4 6 二羟基 1 3 苯二磺酸 酚羟基为强的邻对位基 磺酸基为强的碱定位 基 4 6 二羟基 1 3 苯二磺酸再硝化 受定位规律的支配 硝基只能进入 2 位 将硝化后的水解产物水解脱掉磺酸基 即可得到产物 反应中磺酸基同时起了 站位和定位的双重作用 2 硝基 1 3 苯二酚的制备是一个巧妙地利用定位规律 的例子 反应式如下 OHOHH2SO42 OHOH S3HO3S H2O2 H2SO4OHOHS 3HO3S H2OHNO3 OHOHS 3HO3SNO2 H2SO42H2O 2OHOHS 3HO3SNO2 OHOHNO2H 三 主要试剂和产物的物理常数 名称 规格 相对分 子质量 相对密 度 g cm2 熔点 沸点 溶解度 g 100g 溶剂 用量或理论产量 间苯二酚 分析纯 110 11 1 28 110 7 276 5 易溶于水 2 8g 0 025mol 浓硫酸 分析纯 98 1 84 10 338 易溶于水 13 mL 0 24 mol 98 和 2 8 mL 0 052 mol 98 硝酸 分析纯 63 01 1 41 42 120 5 易溶于水 2 mL 0 032 mol 65 68 尿素 分析纯 60 06 1 335 132 7 196 6 108 0 1 g 乙醇 分析纯 46 07 0 816 114 3 78 4 15 9 5 mL 50 2 硝基 1 3 苯 二酚 155 11 0 7983 84 85 234 微溶于水 约 0 5 g 四 实验装置图 图 a 回流装置 图 b 蒸馏装置 五 实验步骤和现象 时间 试验步骤 现象 备注 1 组装反应装置 图 a 无 固定夹拧紧 2 加料 将 2 8 g 0 025mol 粉状间苯二酚放入 100 mL 的烧杯中 在充分搅拌下小心地 加入 13 mL 0 24 mol 98 浓硫酸 反应放热 立即生成 白色的磺化物 加浓硫酸的时候要在 充分搅拌下小心地加 入 3 反应 反应无在 60 65 反应 15 min 冰水冷却到 室温 用滴管滴加 2 8 mL 0 052 mol 98 浓硫酸 和 2 mL 0 032 mol 65 68 硝 酸配成泠却好的混酸 边滴加边搅拌 控制 温度于 30 5 在此温度下继续搅拌 15 min 4 蒸馏 装置如图 一旦开始进行水蒸气 稀释水不可过量 否 b 反应物转入圆底烧瓶 小心加入 7 mL 的水 稀释 控制反映温度 在 50 以下 再加入 约 0 1 g 尿素 然后 进行水蒸气蒸馏 在 冷凝管壁上和馏出液 中立即有桔红色固体 出现 当无油状物蒸 出时 即可停止蒸馏 蒸馏 在冷凝管壁上 和馏出液中会立即有 桔红色固体出现 则将导致长时间的水 蒸气蒸馏而得不到产 品 如发现上述情况 可将水蒸气装置改为 蒸馏装置 先蒸去一 部分水 当冷凝管出 现红色油状物时 再 改为水蒸气蒸馏 当 无油状物蒸出时 即 可停止蒸馏 5 粗产品净化与精 制 馏出液经水浴冷却后 过滤得粗产品 用少 量乙醇 水 约需 5 mL 50 乙醇 混合 溶剂重结晶 得到 0 5 g 桔红色晶体 得到桔红色晶体 纯 2 硝基 1 3 苯二 酚的 mp 为 85 87 6 结束 观察外观 称量 桔红色片状结晶 产 量约 0 5g 回收 六 实验结果 2 硝基 1 3 苯二酚 桔红色片状结晶 纯 2 硝基 1 3 苯二酚的 mp 为 85 87 产量约 0 5g 七 注意事项 1 本实验一定注意先磺化 后硝化 否则会剧烈反应 甚至产生事故 2 间苯二酚需在研钵中研成粉状 否则磺化不完全 间苯二酚有腐蚀性 注意勿使接触皮肤 3 硝化反应比较快 因此硝化前 磺化混合物要先在冰水浴中冷却 混酸也要冷 却 最好在 10 以下 硝化时 也要在冷却下 边搅拌 边慢慢滴加混酸 否则 反 应物易被氧化而变成灰色或黑色 4 稀释水不可过量 否则将导致长时间的水蒸气蒸馏而得不到产品 如发 现上述情况 可将水蒸气装置改为蒸馏装置 先蒸去一部分水 当冷凝管出现 红色油状物时 再改为水蒸气蒸馏 水蒸汽蒸馏时 冷凝水要控制的很小 一滴一 滴的滴 否则产物凝结于冷凝管壁的上端 会造成堵塞 5 加入尿素的目的是使多余的硝酸与尿其反应而生成 CO NH2 HNO3 从而减少 NO2 气体的污染 6 晶体用 10ml 50 的乙醇水溶液 5ml 水 5ml 乙醇 洗涤 不要太多 否则 损失产品 八 问题与讨论 1 本试验能否采用直接硝化法一步合成 为什么 答 不能采用直接硝化法一步合成 因为苯环收二羟基的影响 使得间苯 二酚与浓硝酸在冷浓硫酸中制得 2 4 6 三硝基间苯二酚 或者苯环上的酚羟基会 被氧化形成醌 2 硝化反应为什么要控制在 30 5 进行 温度偏高或偏低有什么不 好 答 硝化温度高会引起副反应 会引发剧烈反应燃烧爆炸 多硝化等因此 温度不能过高 3 进行水蒸气蒸馏前为什么先要用冰水稀释 答 由于反应放热 用冰水可以控温 保持反应温度不超过 50 摄氏度 另 外 加水还可以水解去除之前引入的磺酸基团 参考文献 韦长梅 2 硝基间苯二酚纸杯工艺的优化 J 淮阴师范学院学报 自然科学版 2004 3 2 135 138