•α-苯乙胺的制备与拆分
Ⅰ. 预习报告
一、实验目的
•学习并掌握诺伊卡特反应(Leuchart reaction),并用以合成(±)-a-苯乙胺;
•学习并掌握外消旋体化合物的拆分方法,并用酒石酸拆分(±)-a-苯乙胺
•学习旋光仪测定物质旋光度的方法;
•通过学习熟悉外消旋a-苯乙胺的制备,巩固萃取、水蒸气蒸馏等基本操作,学习掌握水蒸气蒸馏的原理、作用及操作技术;
•熟练掌握各种操作,提高实验技能,达到训练的目的。
二、实验原理
(1)醛或酮在高温下与甲酸铵作用得到伯胺的反应称为R.Leuchart反应,方程式如下:
在反应中氨首先与羰基发生亲和加成,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,反应过程如下:
外消旋á-苯乙胺的合成:
制备:
实验是苯乙酮与甲酸铵作用得到外消旋–α–苯乙胺,反应过程如下:
拆分:
实验采用L–(+)–酒石酸与(±)–α–苯乙胺反应,产生两个非对映异构体的盐的混合物,这两个盐在甲醇中的溶解度有显著差异,可以用分步结晶法将它们分离开来,然后再分别用碱对这两个已分离的盐进行处理,就能使(+)、(–)–α–苯乙胺分别游离出来,从而得到纯的(+)–α–苯乙胺和(–)–α–苯乙胺。
(3)仪器与试剂
仪器:圆底烧瓶、三口烧瓶、蒸馏装置、分液漏斗、水蒸汽蒸馏装置、锥形瓶、
分液漏斗等。
拆分所需仪器包括量筒必须干燥。
试剂:苯乙酮,甲酸铵,浓盐酸,氢氧化钠,甲苯,L-(+)-酒石酸,a-苯乙胺,甲醇,乙醚,50%的氢氧化钠溶液,粒状NaOH。
(4)物理性质
熔点 -65℃
沸点 194.5-195℃
相对密度 0.9640
溶解情况溶于水,易溶于醇和醚
性状、味道苯乙胺为无色具的鱼腥味的强碱性液体
特性苯乙胺能吸收空气中的二氧化碳,成相应的碳酸盐。
用冷冻盐水冷却也不固化(熔点-65℃)。
苯乙胺盐酸盐为片状结晶。
熔点217℃(从醇中析出),易溶于水、溶于醇,但不溶于醚。
教教师签字年月日
Ⅱ..实验过程记录
(2)外消旋a-苯乙胺的拆分与S-(-)-a-苯乙胺的分离
(3)比旋光度的测定
因制备规模限制,产生的纯胺的数量不足以充满旋光管,故须用甲醇加以稀释。
用移液管量取10mL甲醇于盛胺的锥形瓶中,摇晃使胺溶解。
溶液的总体积非常接近10mL加上胺的体积。
或者是后者的质量除以其密度(d=0.9395)。
两个体积的加和值在本步骤中引起的误差可忽略不计。
根据胺的质量和总体积,计算出胺的浓度(g/mL)。
将溶液置于2cm的样品管中,测定旋光度和比旋光度,并计算拆分后胺的光学纯度。
Ⅲ.实验结果报告
1 实验装置图
三口烧瓶分液漏斗抽滤瓶冷凝回流装置
蒸馏装置水蒸气蒸馏装置
2 实验结果及数据处理
制备:苯乙胺相对分子量 121.18,其密度为0.9640g/mL。
可知质量为3.08g。
最终得产品3.20mL,
理论产量计算:苯乙酮相对分子量 120.15 ,密度 1.0281g/mL 用量为11.7mL
苯乙胺理论产量:m= [(1.0281×11.7)/120.15]×121.18=12.13g。
产率:w=3.08/12.13=25.4%,产品产率较低。
拆分:由于我们组所得产品量少,拆分后得到0.0344g产品。
因为得到的产品较少,所以经过几组粗产品合并,最终所制得的产品m=0.4849g,旋光度+1.042°,并计算ee值如下:查文献可得比旋光度[ɑ]标 =+39.7(纯液体),a=+1.042°
光学纯度e.e=[ɑ]实/[ɑ]标
=[a*25/(2*m)]/39.7
=1.042×25/(2×0.4849×39.7)
=33.2%
3结果讨论
(1)在本实验中,还原胺化反应结束后,用水萃取的目的是出去甲酸铵和甲酰胺,分出N—甲酰—á苯乙胺粗产品。
后面的实验中,先后两次用氯仿萃取的目的是用氯仿萃取水洗时带出的游离胺。
本实验中,在水蒸气蒸馏前要将溶液碱化的目的是要把游离的胺转化成有机胺,然后进行水蒸气蒸馏。
得到产品á—苯乙胺。
水蒸气蒸馏时,玻璃磨口接头应涂润滑脂以防止接口应受碱性溶液作用而被粘住,游离胺易吸收空气中的二氧化碳形成碳酸盐,故应塞好瓶口隔绝空气保存。
(2)在拆分过程中能得到棱状晶体是实验成功的关键。
如溶液中析出针状晶体,可以采取以下步骤:
a.由于针状晶体易溶解,可加热反应混合物到恰好针状晶体已完全溶解而棱状晶体尚未开始,溶解为止重新放置过夜。
b.分出少量棱状晶体,加热反应混合物至其余晶体全部溶解,稍冷后用取出的棱状晶体种晶,如果析出晶体较多时,此方法更为适宜,如有现成的棱状晶体,放置过液前接种更好。
c.蒸馏a-苯乙胺时容易起泡可以加入1-2滴消泡剂(聚二甲基硅烷10-3%的乙烷溶液)作为一种简化处理,可将干燥后的醚溶液直接过滤到一已事先称重的圆底烧瓶,先在水浴上尽可能蒸馏除去乙醚,再用水泵抽去残留的乙醚称量烧瓶即可计算出(-)-a -苯乙胺的质量。
消去了进一步的蒸馏操作。
本实验用苯乙酮制备-苯乙胺的实验方法存在很多优点:1操作比较简单不需要催化剂是以大优点;2实验用到了水蒸气蒸馏的方法,比较有蒸馏的特色;3实验过程与目的比较明确能够清楚的知道实验进度;实验能够顺利进行。
在本次实验中应该注意:①加热过程需缓慢加热,不能过快,否则会影响产率;②水蒸气蒸馏时,各接口应涂抹凡士林,以防接口受碱性溶液作用而粘连;③游离胺易吸收空气中的二氧化碳形成碳酸盐,故应塞好瓶口隔绝空气保存。
④在进行拆分时,需要缓慢结晶,热溶液加(±)–á–苯乙胺可以得到较好的盐晶体,最终应析出白色棱状晶体。
假如析出的是针形晶体,由于它易溶解,加热反应混合物使其溶解,再冷却至棱形晶体析出。
⑤在使用旋光仪时,切不可将旋光管随意放在实验桌上,以免滚落地上摔碎。
4 参考文献
【1】张从海; 严胜骄; 林军. 伯胺的单烷基化反应研究进展, 化学研究与应用卷: 20期: 3页【2】兰州大学,复旦大学化学系有机化学教研室,有机化学实验(第二版),1994.4 【3】邹明珠,张寒琦,中级化学实验,吉林大学出版社,2000.7
【4】北京大学化学系,有机化学实验,北京大学出版社,1990.2
【5】沈戮. á-苯乙胺的制备及拆分,综合化学实验讲义
【6】曾昭琼,曾和平等,有机化学实验(第三版),高等教育出版社,2000.5
【7】Readily available phosphine-imine ligands from α-phenylethylamine for highly efficient Pd-catalyzed asymmetric allylic alkylation
Huang, Jia-Di (Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Dalian, 116023, China); Hu, Xiang-Ping; Yu, Sai-Bo; Deng, Jun; Wang, Dao-Yong; Duan, Zheng-Chao; Zheng, Zhuo Source: Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, v 270, n 1-2, p 127-131, June 1, 2007
【8】An evaluation of the negative ion mass spectra of electron-capturing derivatives of the biogenic trace amines α- phenylethylamine
Durden, D.A. (Neuropsychiatric Research Unit, University of Saskatchewan, Saskatoon, Sask. S7N 0W0, Canada) Source: Biological Mass Spectrometry, v 20, n 6, p 367-374, Jun 1991
Database: Compendex
Ⅳ.教师对实验报告的评语与成绩。