合成邻甲氧基苯胺的工作任务1. 邻甲氧基苯胺概述邻甲氧基苯胺为浅黄色油状液体，是一种重要的医药和染料中间体，也用于食品工业制取香兰素等。

2．产品开发项目任务书邻甲氧基苯胺产品的《产品开发任务书》如表6-1。

表6-1 产品开发项目任务书编号：XXXXXX6.2 邻甲氧基苯胺合成任务分析6.2.1 邻甲氧基苯胺分子结构的分析①邻甲氧基苯胺的分子式：C7H9NO②邻甲氧基苯胺的分子结构式：OCH3NH2目标化合物基本结构比较简单，苯环上的甲氧基和氨基处于相邻位置，甲氧基和氨基均为为邻、对位定位基。

6.2.2 邻甲氧基苯胺的合成路线分析采用逆向合成法对于邻甲氧基苯胺的合成路线分析如下：OCH3NH2ClNH2OCH3NO2ClNO2相应的合成路线就有两种。

第一种路线：先甲氧基化后还原路线。

或ClNO 2OCH 3NO 2OCH 3NH 2第二种路线：先还原后甲氧基化路线。

ClNO 2ClNH 2OCH 3NH 2因此要想从这些合成路线中确定最理想的一条路线，并成为工业生产上可用的工艺路线，则需要综合各方面情况加以全面地考察，择优选用。

从反应机理上看，甲氧基化反应是苯环上的亲核取代反应（参考芳香族卤化物水解引入羟基的反应机理及影响因素），苯环上接有吸电子基团（-NO 2）对反应有利，而接有给电子基团（-NH 2）则对反应不利，因此路线1要优于路线2。

6.2.3文献中常见的邻甲氧基苯胺合成方法从文献资料上可以查出，目前邻甲氧基苯胺的合成路线与上面设计的路线相同。

即以邻硝基氯苯为原料经甲氧基化和还原反应合成。

下面我们将从此成路线出发，将合成过程中需要考虑的各种因素进行剖析，找出一条相对合适的合成方案，并按此方案进行合成来实际检验方案的可行性。

假如采用其它的合成路线，请同学们沿此思路自己剖析，应该不难找出合适的合成的方案。

6.2.4 邻甲氧基苯胺合成过程单元反应及其控制分析不难看出，甲氧基化反应和还原反应是合成过程实施的关键反应。

欲在合成中做好甲氧基化反应和还原反应，就必须对甲氧基化反应和还原反应过程的情况作详细了解。

6.2.4.1邻硝基氯苯的甲氧基化反应及其控制 1．甲基化反应和甲基化试剂 （1）甲基化反应在有机化合物分子中引入甲氧基(-OCH 3)的反应称为甲基化反应。

脂肪族卤代烷与甲醇钠作用，卤素被甲氧基取代生成醚，反应式如下。

RX+CH 3ONa →ROCH 3+NaX卤代烷、烯丙基型卤化物、卤化苄、α-卤代酸等都可以和甲醇钠反应，生成相应的醚，这是制备甲基醚的主要方法。

醇和酚羟基上的氢也可被甲基取代，羟基即转变为甲氧基，这也是制备甲基醚的重要方法。

（2）甲基化试剂甲醇、甲醇钠（或钾）都可作为甲氧基化试剂。

由于甲醇钠（或钾）的成本太高，在要求不太高的情况下（特别是水对反应的影响不是太大的情况下），通常采用甲醇与NaOH （或KOH ）反应而得。

CH 3OH ＋ NaOH CH 3ONa ＋ H 2O该反应为可逆平衡反应，要使平衡向正方向移动可增加甲醇和碱的浓度。

甲醇有毒，操作中要注意个人防护。

2．邻硝基氯苯的甲氧基化反应机理邻硝基氯苯的甲氧基化反应是苯环上的亲核取代反应，历程如下（参见情境5）：CH 3ONa 为强亲核试剂，亲核质点为CH 3O －（烷氧负离子）。

由于邻硝基氯苯中氯原子的电负性很大，会使苯环上与氯原子相连的碳原子带部分正电荷。

该碳原子能受到亲核质点烷氧负离CH 3OH NaOH[H] [H]CH 3OHNaOH子的亲核进攻，先生成加成产物芳负离子（也可称为配合物负离子）；芳负离子再消除氯基，生成亲核取代产物邻甲氧基苯胺。

生成芳负离子的一步反应速率慢，芳负离子脱去氯基的一步反应速率快，第一步为反应速率控制步骤。

反应历程为芳香族亲核取代反应中的加成-消除历程，因为该反应历程的反应速率控制步骤必须有底物分子与亲核试剂分子参与，故为双分子历程。

由于邻硝基氯苯中苯环为环状共轭体系，能将与氯原子相连的带部分正电荷的碳原子上的O－正电荷分散到苯环其他碳原子上，故与氯原子相连的碳原子所带正电荷不多，亲核质点CH3向该碳原子发动亲核进攻比较困难，甲氧基化时需要较为苛刻的反应条件。

3．影响甲氧基化反应的因素（1）邻硝基氯苯的反应性质邻硝基氯苯为黄色结晶，熔点：32.5℃，沸点：245.5℃；相对密度(水=1)1.30；不溶于水，溶于乙醇、苯；一般状况下性质较稳定。

有毒。

由于苯环上接有吸电子基团硝基，苯环上的电子云密度降低，相对提高了苯环上与氯原子相连的碳原子的正电性，该碳原子亲电性增强，有利于甲氧基团（即CHO－）对该碳原子的亲核3进攻，使得邻硝基氯苯的甲氧基化能力有所提高。

（2）氢氧化钠浓度的影响氢氧化钠与甲醇作用生成甲醇钠，由于反应可逆，氢氧化钠的浓度越高对生成甲醇钠越有利。

水的存在不利于甲醇钠的生成，同时也可能引起水解的副反应，对甲氧基化不利。

可以考虑用固体氢氧化钠参加反应。

（3）原料配比的影响理论上，甲醇钠与邻硝基氯苯的摩尔数之比为1:1，考虑到水分的影响，甲醇钠的比例应略过量。

（4）溶剂的影响甲氧基化反应通常用无水甲醇作为溶剂，一方面甲醇的极性很高，可以溶解甲醇钠和邻硝基氯苯，另一方面甲醇是低沸点的溶剂，反应后可以很方便地分离。

（5）温度、压力的影响由于邻硝基氯苯的亲电性较低，甲氧基化反应需要较高的温度，另一方面，甲醇钠的碱性较强，相对有利于甲氧基化反应的进行，因此反应温度是这两种因素综合作用的结果。

资料表明，邻硝基氯苯的甲氧基化反应温度控制在100℃左右较为合适。

由于在常压下甲醇的沸点为64.7 ℃，因此反应必须在加压下进行。

在100℃时，相应的甲醇蒸汽的压力应在0.3Mpa左右。

（6）主要的副反应分析在强碱存在下，反应体系中水的存在可能使邻硝基氯苯发生水解，产生副产物邻硝基苯酚。

4．甲氧基化反应的监控分析（1）甲氧基化反应的反应体系构建要点①由于反应需要在加压下完成，宜采用液-液低压反应釜进行。

②低压反应釜需配置有进料系统，加温、冷却系统，搅拌系统，排汽冷凝接收装置，出料）接入口等。

取样系统，惰性气体（如N2③低压反应釜耐压范围0～16Mpa。

（2）反应控制策略甲氧基化反应成败的关键之一在于甲醇钠溶液的质量，因此在制备甲醇钠溶液时，要密切注意甲醇钠溶液的浓度、水分的含量。

氢氧化钠在甲醇中溶解速度较慢，应在回流的温度下溶能导致甲醇钠解，可先制备浓度较稀的甲醇钠溶液，然后再浓缩至适当的浓度。

由于空气中CO2溶液失效，故反应时应用新制的甲醇钠溶液。

低压反应釜起压前应注意将釜内空气排尽，这样起压后，釜内的压力与温度才能大致对应。

应以控制反应温度为主，控制反应压力为辅。

），方能继当反应结束后降温时，应等表压降到接近0时通入一定压力的惰性气体（如N2续降温。

否则釜内会产生负压，或吸入空气有可能造成不必要的麻烦。

（3）反应终点的控制可测定反应体系中甲醇钠的浓度。

当甲醇钠浓度降低到一定程度，较长时间维持不变时，反应即达终点。

也可取样用薄层色谱或气相色谱（或高效液相色谱）等来判定测定产物含量。

6.2.4.2 邻硝基苯甲醚的还原反应其控制1. 还原方法和还原剂的选择硝基还原为氨基的常用方法主要有在电解质溶液中的铁屑还原法和硫化物还原法。

在电解质溶液中用铁屑还原硝基化合物是一种古老的方法。

铁屑价格低廉、工艺简单、适用范围广、副反应少、对反应设备要求低，无论国内或国外都曾长期采用铁屑法生产芳胺。

由于铁屑法排出大量含苯胺的铁泥和废水，从环境保护和减轻劳动强度出发，该法基本上已被加氢还原法所取代。

但对不少生产吨位较小的芳胺，尤其是生产含水溶性基团的芳胺，铁屑还原法仍是硝基还原的一种重要方法。

现以铁屑在电解质溶液中对芳香族硝基化合物进行还原为例，来讨论该反应的有关问题。

2. 邻硝基苯甲醚还原反应的机理铁屑和酸(如硫酸、盐酸、醋酸等)共存时或在盐类电解质(如FeCl2、NH4Cl等)的水溶液中对于硝基是一种强还原剂，可以将硝基还原成氨基。

芳香族硝基化合物用铁屑还原时，可能有两种反应历程，一种是根据所生成的中间产物提出的化学历程，另一种是按照电子理论提出的电子历程。

（1）铁屑在电解质溶液中使芳香族硝基化合物还原的反应历程铁屑在金属盐如FeCl2、NH4Cl等存在下在水中使硝基化合物还原，由下列两个基本反应来完成：生成的二价铁和三价铁按下式转变成黑色的磁性氧化铁（Fe3O4）：整理上述反应式得到总还原方程式：（2）铁屑在盐酸中使芳香族硝基化合物还原的反应历程在电解质溶液中的铁屑还原反应是个电子得失的转移过程。

铁屑是电子的供给者，电子向硝基转移，使硝基化合物产生负离子自由基，然后与质子供给者(如水)提供的质子结合形成还原产物。

其过程如下：ArNO2→ArNO→ArNOH→ArNH2N原子得到电子，其化合价由+3→+1→-1→-3变化，中间产物ArNO、ArNOH比底物ArNO2更容易被还原，所以不易分离，难以检测。

3. 邻硝基苯甲醚还原反应的影响因素（1）邻硝基苯甲醚的性质邻硝基苯甲醚为无色结晶或微红色液体，熔点9.6℃，沸点276.8℃，不溶于水，溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂，化学性质较稳定，属于有毒化学品。

对于不同结构的芳香族硝基化合物，采用铁屑还原时，反应条件不同。

具有类似结构(Ⅰ)的化合物，取代基的吸电子效应使硝基中的氮原子上的电子云密度降低，亲电能力增加，有利于还原反应的进行、反应温度可较低。

具有类似结构(Ⅱ)的化合物，取代基的给电子效应使硝基中的氮原子上的电子云密度增加，使氮原子的亲电能力减弱，不利于还原反应的进行。

（Ⅰ） （Ⅱ） 显然，邻硝基苯甲醚结构类似（Ⅱ），相对需要有较强的还原反应条件。

（2）铁屑的组成与细度铁屑的物理状态和化学状态对反应有很大的影响。

工业上常用洁净、粒细、质软的灰铸铁作还原剂，而熟铁粉、钢粉及化学纯的铁粉效果极差。

因为灰铸铁中富含碳，并含有少量的硅、锰、磷等元素，在电解质水溶液中可形成很多微电池，促进铁的电化学腐蚀，有利于还原反应的进行。

另一方而，灰铸铁脆性大，在搅拌过程中易被粉碎，增大了与反应物的接触面积，有利于还原反应的进行。

1mol 硝基物理论上需要2.25mol 的铁屑（9÷4＝2.25），实际用量为3～4mol ，过量多少与铁屑质量及粒度大小有关。

铁屑细度一般以60～100目为宜。

铁屑在还原前，通常需要用电解质进行预蚀处理。

如工业上使用FeCl 2电解质时，是通过加入少量稀盐酸和铁屑来制成，又称为“铁屑的预蚀”过程。

（3）电解质电解质实质上是铁屑还原的催化剂，电解质的存在可促进铁屑还原反应的进行。

因为向水中加入电解质可以提高溶液的导电能力，加速铁的预蚀，利于还原反应的进行。

铁的还原速度取决于电解质的性质和浓度。