内容发布更新时间 : 2024/6/3 20:15:44星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
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实验五（?）-α-苯乙胺的合成
一、实验目的
1. 学习Leuchart反应合成外消旋体α-苯乙胺的原理和方法。
2. 通过外消旋α-苯乙胺的制备，进一步综合运用回流、蒸馏、萃取的测定等基本操作。 3. 通过本实验提高实验化学的研究能力和素质。 二、实验原理
醛、酮与甲酸和氨（或伯、仲胺），或与甲酰胺作用发生还原胺化反应，称为鲁卡特（Leuchart）反应。反应通常不需要溶剂，将反应物混合在一起加热（100～180℃）即能发生。选用适当的胺（或氨）可以合成伯、仲、叔胺。反应中氨首先与羰基发生亲核加成，接着脱水生成亚胺，亚胺随后被还原生成胺。与还原胺化不同，这里不是用催化氢化，而是用甲酸作为还原剂。它是由羰基化合物合成胺的一种重要方法。本实验是苯乙酮与甲酸铵作用得到外消旋体(±)-α-苯乙胺。
反应过程为：
HCOONH4 HCOOH + NH3
-H2O NH4+ +
C—OH C=O + NH3 C=NH C=NH2 NH2 O + -O-C-H + C=NH2 H-C-NH2 + CO2
依照前面的机理生成的α-苯乙胺再与过量的甲酸形成甲酰胺，经酸水解形成铵盐，再用碱将其游离，得到α-苯乙胺。
CH3 O
-CH-NHCHO -C-CH3 + NH3↑+ CO2↑ + H2O + 2HCOONH4
CH3 CH3
+ -
-CH-NHCHO -CH-NHCl 3 + HCl + H2O + HCOOH
CH3 CH3
+ - -CH-NH3Cl -CH-NH2
+ NaOH + NaCl + H2O
α-苯乙胺的旋光异构体可作为碱性拆分剂用于拆分酸性外消旋体。α-苯乙胺是制备精细化学品的一种重要中间体，它的衍生物广泛用于医药化工领域，主要用于合成医药、染料、香料乳化剂等。
= = 三、实验用品
仪器与材料：圆底烧瓶、三口烧瓶、球型冷凝管、直型冷凝管、空气冷凝管、烧杯、锥形瓶、分液漏斗、蒸馏头、锥形瓶、玻璃小漏斗、温度计、电炉或酒精灯等。
药品：苯乙酮、甲酸铵、氯仿、甲苯、浓HCl，25％NaOH溶液、固体NaOH。 四、实验药品参数
化合物 相对分子相对密度 熔点 20质量 (D4) (℃) 121.18 120.15 63.06 0.9395 1.0281 1.266 2.45 19.7 116 沸点 (℃) 折射率 水中溶20解度 (nD) 1.5260 1.5372 — 微溶 微溶 溶 溶解度 乙醇 易溶 易溶 溶 乙醚 易溶 易溶 — 苯 易溶 易溶 — α-苯乙胺 苯乙酮 甲酸铵 甲苯 187.4 202.3 — 92.14 0.866 -94.9 110.6 1.4967 微溶 易溶 易溶 易溶
五、实验步骤
1.合成
在100 mL圆底烧瓶中，加入12.0g苯乙酮，22.2g甲酸铵和几粒沸石，装上蒸馏头并装配成简单蒸馏装置。蒸馏头上口插入一支温度计，其水银球浸入反应混合物中。在石棉网上小火缓缓加热，反应物慢慢熔化，当温度升到150～155℃时，熔化后的液体呈两相，继续加热反应物便成一相，反应物剧烈沸腾，并有水和苯乙酮被蒸出，同时不断地产生泡沫并放出二氧化碳和氨气。继续缓慢地加热到达185℃[1]（勿超过185℃），停止加热。反应过程中可能在冷凝管中生成一些固体碳酸铵，此时可暂关闭冷却水使固体溶解，避免冷凝管堵塞。将馏出液用分液漏斗分出上层苯乙酮并倒回反应瓶中，再继续加热2 h，控制反应温度不超过185℃。
将反应物冷至室温，转入分液漏斗中，用30 mL水洗涤，以除去甲酸铵和甲酰胺，将分出的N-甲酰-α-苯乙胺粗品，倒入原反应瓶中。向反应瓶中加入12 mL浓盐酸和几粒沸石改为回流装置，保持微沸回流0.5 h，使N-甲酰-α-苯乙胺水解。 2. 分离和提纯
将反应液冷至室温，然后每次用10mL甲苯萃取二次，合并的萃取液倒入指定回收容器中。水层倒入到250 mL三口烧瓶中。
将三口烧瓶置于冰水浴中冷却，慢慢加入40 mL 25％氢氧化钠溶液，并不断地振摇，然后加热进行水蒸气蒸馏。用pH试纸检查馏出液，开始为碱性，至馏出液的pH值为7时，停止水蒸气蒸馏，约收集120～160 mL。
将含游离胺的馏出液每次用20 mL甲苯萃取三次，合并萃取液，加入粒状氢氧化钠干燥并塞住瓶口。干燥后粗产品先蒸馏除去甲苯，再蒸馏收集180～190℃的馏分。称量产品并计算产率。产量约12～14 g，产率为50％～58％，塞好瓶口留着拆分实验使用。
20纯(±)-α-苯乙胺为无色液体，沸点187.4℃，折光率nD1.5260。
六、实验记录
七、注释
[1] 反应过程中，若温度过高，可能导致部分碳酸铵凝固在冷凝管中。反应液温度达到185℃的时间约需2 h。
[2] 如在冷却过程中有晶体析出，可用最少量的水溶解。 [3] 主要萃取除去苯乙酮。
[4] 水蒸气蒸馏时，玻璃磨口接头应涂上凡士林以防止接口因受碱性溶液作用而被粘住。 [5] 游离胺易吸收空气中的CO2形成碳酸盐。故在干燥时应塞住瓶口隔绝空气。 [6] 本实验也可以在蒸出甲苯后进行减压蒸馏，收集82～83℃/2.4 kPa（18 mmHg）馏分。
[7] 因α-苯乙胺具有较强的腐蚀性，为保护折光仪起见，产品可测折光率。 七、思考题
（1）采用鲁卡特反应合成（土）-a-苯乙胺为什么只能获得其外消旋体？欲获得（+）或（-）苯乙胺，如何进行拆分？
（2）本实验为什么要比较严格地控制反应温度？
（3）苯乙酮与甲酸铵反应后，用水洗涤的目的是什么？ （4）为什么用溶剂对水解溶液进行萃取？