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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 化工中间体邻氨基苯甲酸的合成胺化反应邻氨基苯甲酸的合成工作任务1. 邻氨基苯甲酸概述邻氨基苯甲酸是合成染料、医药、农药、香料的中间体；在合成染料方面,用于制造偶氮染料、蒽醌染料、靛族染料；例如分散黄GC、分散黄 5G、分散橙 GG、活性棕 K-B3Y、中性蓝 BNL；在医药方面, 用于合成抗心律失常药常咯啉、维生素 L,非甾体类抗炎镇痛药甲灭酸、炎痛静,非巴比妥类催眠药安眠酮,强安定药泰尔登；邻氨基苯甲酸作为化学试剂,可用作测定镉、钴、汞、镁、镍、铅、锌和铈等的络合试剂,与1- 萘胺共用可测定亚硝酸盐；该品仍用于其他有机合成；以邻氨基苯甲酸为原
2、料,经成盐、重氮化、复原、环合,可得到 3- 羟基吲唑 3-Hydroxyindazole；3.2 合成邻氨基苯甲酸的工作任务分析3.2.1 邻氨基苯甲酸分子结构的分析邻氨基苯甲酸的分子式：H2NC6H4COOH邻氨基苯甲酸的分子结构式：COOHNH 2不难看出,目标化合物基本结构为苯环,在苯环上接有氨基和羧基；从基团官能团的位置看,氨基和羧基处于邻位；3.2.2 邻氨基苯甲酸合成路线分析从邻氨基苯甲酸的结构可以看出,合成邻氨基苯甲酸要在苯环相邻的两个碳原子上引入氨基和羧基,或者在含有氨基和羧基之一的苯衍生物苯环上再引入另一个基团；氨基直接引入苯环因转化率低无实际应用意义,苯环上氨基的引入可采
3、纳硝基复原,也可间接引入氨基,即氨基置换苯环上已有的取代基；对于邻氨基苯甲酸而言,逆向推导如下：分析 1：COOHCOOHCH 3NH 2FGI NO 2FGI NO 21：由邻硝基甲苯氧化得邻硝基苯甲酸,邻硝基苯甲酸复原得到邻氨基苯甲相应合成路线酸；CH 3NO 2氧化COOH2复原COOHNONH 2分析 2：1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - O ONH 2COH FGI CC NHOH 2 FGI CC NHO O O相应合成路线 2：邻苯二甲酰亚胺用烧碱和次氯酸钠溶液处理而制得：分析 3：O ONH 2
4、 FGI C NH 2 FGI CCOH C OH C OO O O相应的合成路线 3：由苯酐与氨进行酰胺化反应,生成邻甲酰氨基苯甲酸钠,经次氯酸钠降解反应,生成邻氨基苯甲酸钠,最终中和而得；实际上,第三种路线与其次种路线特别相近,只不过第三种路线的起始动身物邻苯二甲酸酐更为常用；因此要想从这些合成路线中确定最抱负的一条路线,并成为工业生产上可用的工艺路线,就需要综合而科学地考察设计出的每一条路线的利弊,择优选用；3.2.3 文献中常见的邻氨基苯甲酸合成方法从文献资料上可以查出,目前邻氨基苯甲酸的生产方法主要有下面的方法；1邻硝基苯甲酸复原该法以邻硝基苯甲酸为原料,经复原而得；COOHNO2仍
5、原COOHNH2假如邻硝基苯甲酸原料的来源与价格合适,此法制备最为简洁；但制备邻硝基苯甲酸,如用苯甲酸硝化,就羧基使硝化反应困难；如用甲苯或乙苯硝化,产物主要为邻位和对位的混合物,对位产物的比例较高,所以这种方法生产对硝基苯甲酸中更为常用；2邻苯二甲酰亚胺用烧碱和次氯酸钠溶液处理而制得；ONHNaOHONaClONH2H+NH2CCNH2CCONaCONaCOHOOOO3由苯酐、氨及氢氧化钠在低温下进行酰胺化反应,生成邻氨甲酰苯甲酸钠,经次氯酸钠降解脱羰基反应,生成邻氨基苯甲酸钠,最终中和而得；2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 16 页精选学习资料 - - - - -
6、 - - - - O OCO胺化CNH2NaClONH2H +NH2CCONaCONaCOHOOOO由于所用原料成本较低,反应产率高,此方法是工业生产上主要的生产方法；这里建议 同学们选用该法路线 3合成邻氨基苯甲酸；下面我们将由此合成路线动身,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；假设采纳其他的合成路线,请同学们沿此思路自己剖析,应当不难找出 合适的合成的方案；3.2.4 邻氨基苯甲酸合成过程单元反应及其掌握分析 对于第三条合成路线即以苯酐为合成起始物的路线,胺化和次氯酸钠降解实际上也 是胺化的一类是合成邻氨基苯甲酸
7、过程实施的关键反应；欲在合成中做好胺化反应,就必 须对胺化反应过程的情形作具体明白；3.2.4.1 苯酐的胺化及其掌握分析1苯酐胺化反应1胺化反应 胺化也称氨解或氨基化,是指含有不同活性官能团的有机物与胺化剂作用,生成胺类的 化学过程；例如苯系芳烃胺化可制备苯胺；反应通式如下： R-Y NH3 R-NH 2 HY 其中胺解指的是氨与有机化合物发生复分解而生成伯胺的反应,氨与双键加成反应只能 叫胺化而不能叫氨解；胺化按被置换基团的不同,可分为卤化物的胺化,羟基化合物的胺化,羰基化合物的胺 化,磺酸基化合物的胺化和硝基化合物的胺化；2 胺化试剂 胺化反应常用液氨、氨水、气态胺或其他含氨基化合物作胺
8、化剂；液氨 氨在常温、常压下是气体；将氨在加压下冷却,使氨液化即可装入钢瓶,以便贮存、运 输；钢顶上装打两个阀门,一个阀门在液面上,用来引出气态氨：另一个阀门用管子插入液 氨中,用于引出液氨；液氨的临界温度是 132.9 ,这是氨能保持液态的最高温度；但是,液氨在高压下可溶解 于很多液态有机化合物中；因此,假如有机化合物在反应温度下是液态的,或者氨解反应要 求在无水有机溶剂中进行,就需要使用液氨作氨解剂；这时即使氨解温度超过 132.9 ,氨仍 能保持液态；另外,有机反应物在过量的液氨中也有肯定的溶解度；液氨主要用于需要防止水解副反应的氨解过程；例如： 2- 氰基 -4- 硝基氯苯氨解制2-
9、氰基-4- 硝基苯胺时,为了防止氰基的水解,要用液氨在氯苯溶剂中进行氨解；Cl2CN+2NH3液 氨 、 有 机 溶 剂NH 2CN+NH4ClNO高 温 、 高 压NO 2用液氨进行氨解的缺点是：操作压力高,过量的液氨较难再以液态氨的形式回收；氨水 氨在常压和 20时在水中的溶解度为 34.1重量 、在 30时为 29,在 40为 25.3%；为了削减和防止氨水在贮存运输中的挥发缺失,工业氨水的浓度般为 25%；在压力下,氨3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在水中的溶解度增加,因此,使用氨水的胺解反应可在高温
10、、高压下进行；这时甚至可以向 25氨水中通入一部分液氨或氨气以提高氨水的浓度；对于液相氨化过程,氨水是使用最广泛的氨化剂,它的优点是操作方面,过量的氨可用 水吸取,回收的氨水可循环套用,适用面广；另外,氨水仍能溶解芳磺酸盐以及氯蒽醌氨解时所用的催化剂铜盐或亚铜盐和复原抑制剂氯酸钠、间硝基苯磺酸钠；氨水的缺点是对某些芳香族被氨化物溶解度小,水的存在有时会引起水解副反应；用氨水进行的氨解过程,应当说明为是由 NH 3 引起的, 而不是由 NH 4OH 引起的； 由于水 是很弱的 “ 酸” ,它和 NH 3 的氢键缔合作用很不稳固,而氢氧化铵是弱碱,它在氨水中的存在 量极少；由于 OHHHNH 4+
11、OHHN+H2OHNHOHHH的存在,在某些氨解反应中会同时发生水解副反应； 3其他氨化剂 其他氨化剂主要有气氨、含氨基化合物等；气态氨用于气固相接触催化氨解和胺化；含 氨基的化合物如尿素、碳酸氢铵、羟氨和芳胺等,只用于个别氨解和胺化反应；经过比较,本情境中可以选氨水作氨化剂；2苯酐的胺化反应机理 酸酐的氨解是酰基上的亲核取代反应,其历程遵循酰基亲核反应共同的加成-排除的反应 机制；第一是酸酐的碳酰基中带部分正电荷的碳原子向伯胺氨基氮原子上的末共用电子对作亲 电攻击,形成过渡络合物,然后酸酐键断裂,而形成羧酰胺和羧酸；碳酰基是吸电子基,它使酰胺分子中氨基氮原子上的电子云密度降低,不简洁再与亲电
12、的酰化剂质点相作用,即不简洁生成N,N-二酰化物；所以,在一般情形下简洁制得较纯的酰胺,这和 N-烷基化反应是不一样的；反应中无水生成,反应不行逆,因而反应收率较高；由于苯酐氨解时产生一分子羧酸,能与氨进一步结合形成铵盐；但由于该羧酸的的酸性 较弱参考情境 2 中苯甲酸的酸性 ,形成的铵盐很简洁解离；工业生产中,苯酐胺化是常用 氨水与 NaOH一起胺化,此时产物邻氨甲酰苯甲酸钠,反应式如下；主要副反应 主要是苯酐的水解；OO+H2OOOHCCCOCHOO4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由于氨是强亲核性试剂,氨
13、解的速度远大于水解的速度；3苯酐胺化的影响因素苯酐的胺化反应主要受反应物苯酐、胺化剂、传质、温度等因素的影响； 1苯酐的反应性质邻苯二甲酸酐俗称苯酐,英文简写为PA；它是白色鳞片状固体及粉末,或白色针状晶体,比重 1.527 4,熔点 130.8 ,沸点 284.5 ,易升华,稍溶于冷水,易溶于热水并水解 为邻苯二甲酸,溶于乙醇、苯和吡啶,微溶于乙醚；酸酐的分子结构可以看作羰基和酯基相连,由于酯基的吸电子性,酸酐的羰基碳正电性 有所增加,有利于亲电反应的进行,故苯酐在氨解中反应活性较高；由于羰基双键能与苯环电子云形成共轭,使羰基碳上电性部分转移苯环上,故苯酐的活 性较乙酐为低； 2氨水的性质
14、氨水为无色透亮液体,有剧烈的刺激性气味；受热或见光易分解,极易挥发出氨气；浓 氨水对呼吸道和皮肤有刺激作用,并能损耗中枢神经系统；具有弱碱性；用氨水进行的氨解过程,应当说明为是由NH 3 引起的, 而不是由 NH 4OH 引起的； 由于水是很弱的“ 酸”,它和 NH 3 的氢键缔合作用很不稳固,而氢氧化铵是弱碱,它在氨水中的存在 量极少；工业氨解常常用 25%的工业氨水,而实际生产中仍应依据氨解的难易以及设备的耐压能 力确定氨水的浓度； 3胺比从反应计量系数看,氨的用量与苯酐的摩尔比约为1:1 ,产物分子中形成一个酰胺基和一个羧基；但通常胺化反应时氨水过量,这样可以使底物苯酐转化更完全；在氨水
15、过量的条件下,余外的氨会和羧基反应形成铵盐,此时氨水的用量应加倍；同时,为了保证体系中有足够浓度的氨,即胺比应在 2:1 以上；但假如在胺化的同时加入 NaOH,使 得铵盐中的氨释放出来,重新参加到胺化反应中,就胺比可以掌握在 12:1 ； 4温度 一般而言,上升温度可以增加有机物在氨水中的溶解度和加快反应速率,对缩短反应时 间有利,但温度过高,也会增加副反应的发生,甚至显现焦化现象,同时压力也将上升；氨解反应是一个放热反应,反应速率过快,将使反应热的移除困难,因此对每一个氨解 反应都规定有最高答应温度；苯酐的氨解比较简洁,反应放热,并且氨水易挥发,故要掌握反应平稳地进行,反应温 度不宜过高；
16、 5传质的影响 搅拌效应对反应速率的影响有三种情形：两者呈线性关系；无搅拌时反应速率很慢,有搅拌时初期反应速率增加很快,到达肯定转速后两者呈线性关系；反应速率与搅拌速率 无关；由于苯酐常温下是固体,而氨水是液体,搅拌有利于苯酐的溶解,也有利于反应热的传 递；6主要副反应 主要是苯酐的水解；5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - O OCO +H 2OCOHCOCHOO由于氨是强亲核性试剂,氨解的速度远大于水解的速度；假如反应时体系内氨始终过量的话,可将水解副反应降到很低的程度；5. 苯酐胺化反应的监控1反应体系构建要
17、点 反应温度需掌握平稳,宜采纳水浴掌握反应温度；由于氨水易挥发,反应体系需配有回流装置,回流装置出口可以考虑接尾气吸取装置；反应体系要能中间加料,宜采纳多口反应瓶；2反应掌握策略 为了防止氨水中水带来的水解副反应,在加料方式上应将苯酐加入到氨水中,使得反应 时氨始终处于过量状态；同时,也能使得反应热易于散发,反应比较平稳；但必需留意,如 果胺比掌握在 1:1 左右时,由于苯酐氨解时同时形成铵盐,从而使得体系中游离的氨分子的浓度快速降低, 当苯酐加入一半时可能会使体系中游离氨的浓度降到接近于 0,假如连续加入 苯酐,将不会发生氨解反应,而发生水解反应；此时必需加入等摩尔的 NaOH将铵盐中的氨游
18、 离出来,再加入苯酐反应；由于加入 NaOH 中和铵盐会产生水,故当加入其次批苯酐时体系中氨水实际的浓度会下 降,影响氨解反应速率,此时可稍加热,一方面能促进苯酐的溶解,另一方面能加快胺化速度；同样道理,当其次批苯酐加入到一半时,必需加入相应等摩尔的 游离出来；依此类推,直至苯酐全部加完；假如掌握氨水过量 不必加入 NaOH ；3氨解反应终点的掌握NaOH 中和铵盐,使氨 20,就第三次加入苯酐后可氨解反应较快,当原料苯酐溶解完全后氨解反应基本就能完成；可以测定体系的 pH 值,当 pH 值不再下降时,反应即到终点；也可以用 3.2.4.2 霍夫曼降解反应及监控TLC 法对反应进行跟踪；这里是
19、利用酰胺的霍夫曼降解反应进行脱羰基的；酰胺与次氯酸钠或次溴酸钠反应,失去碳基,生成削减一个碳原子的伯胺,这一反应称霍夫曼重排,由于反应生成少 1 个碳原 子的胺,该反应又称霍夫曼降解；利用霍夫曼重排制胺的优点是产率高、纯度高,工业生产中常常使用；1霍夫曼重排反应机理 酰胺霍夫曼重排反应的历程如下；重排酰基氮宾异氰酸酯NaOH 氨基甲酸历程步骤：酰胺的卤代,即氮原子上的氢被卤素取代,得到N-卤代酰胺的中间体；在碱作用下,脱去卤化氢,得到一个缺电子的氮原子氮原子最外层只有六个电子的中间6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - -
20、- 体酰基氮烯；酰基氮烯很不稳固,简洁发生重排；烷基带着一对电子转移到缺电子的氮原 子上,生成异腈酸酯；异腈酸酯的水解反应,即异腈酸酯在碱性水溶液中很简洁脱去 CO2 而生成伯胺和碳酸根离子；各步反应均为一级不行逆反应,故霍夫曼降解反应具有很高的产率；2霍夫曼重排反应的影响因素 1 酰胺的反应性质 发生霍夫曼重排的酰胺可以是脂肪族酰胺也可以是芳香族酰胺,要求是一级酰胺；邻氨甲 酰苯甲酸含酰胺基,可以发生霍夫曼降解反应； 2次氯溴酸钠的反应性质 次氯溴酸钠可用于霍夫曼降解,次氯酸钠比次溴酸钠价格廉价,工业生产中一般考虑使用次氯酸钠；但相对于次氯酸钠,次溴酸钠反应活性较高,且较稳固；由于次氯酸钠稳
21、 定性不高,使用时最好现配现用,以保证次氯酸钠的有效氯10%；固态次氯酸钠为白色粉末；在空气中极不稳固；受热后快速自行分解；在碱性状态时较 稳固；一般工业品是无色或淡黄色液体；易溶于冷水生成烧碱和次氯酸,次氯酸再分解生成 氯化氢和新生氧；是强氧化剂； 3反应介质条件 霍夫曼重排反应是在碱性条件下进行的；碱性条件下,次氯酸钠或次溴酸钠稳固性 较高；故在重排反应前需将邻氨甲酰苯甲酸用碱进行处理； 4物料比从反应机理上看,邻氨甲酰苯甲酸与次氯酸钠的摩尔比应为1:1 ,考虑到次氯酸钠简洁分解而损耗,实际加量应略过量； 5温度由于形成性质很活泼的中间体酰基氮烯,故霍夫曼反应开头时温度要低；低温也有利于
22、次氯酸钠或次溴酸钠的稳固；反应后期,由于中间体氨基甲酸酯重排需要较高的反应温 度,故后期反应要在较高温度下进行；6搅拌 由于是均相反应体系,搅拌对反应的影响不太大；但搅拌可以更好地掌握反应热量的传递,特殊是重排阶段,相对稳固的温度对重排反应有利；3霍夫曼重排反应的监控 1霍夫曼重排反应体系的构建要点 反应初期在低温下进行,故需要配置冰盐浴冷却；反应后期需要较高温度,故需要配置水浴装置；为防止反应过程中反应物料的挥发,体系要有回流装置；体系无需避水,一般的回流 装置即可；考虑到加样、测温、搅拌的需要,反应瓶宜选用多口反应瓶； 2霍夫曼重排反应的掌握策略 前期在低温下反应,时间可以长一些,以利于中
23、间体的转化；后期加温速度要快,防止副反应的发生； 3霍夫曼重排反应终点的掌握 可以通过 TLC 法对反应进行跟踪；参见附录；3.2.4.3 酸化过程及掌握水解终止时,产物以邻氨基苯甲酸钠盐的形式存在,为了得到目的产物邻氨基苯甲酸,必需将邻氨基苯甲酸钠盐进行酸化；反应式如下：7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - NH2H+NH2CONa COH O O当酸化至 pH=4 左右,邻氨基苯甲酸的溶解度最低,将从溶液中析出,可以采纳过滤的方 法将产物过滤出来；特殊要留意,酸化时不能酸化过头,由于过量的酸会使得邻氨基苯甲酸
24、重新溶解；酸化时采纳的酸一般为浓盐酸,这是由于：其一,浓盐酸带入的水较少；其二,过量的 浓盐酸可以 HCl 的形式挥发出去；3.2.4.4 各单元反应的连接 由于胺化反应产率较高,反应终止后反应物处于碱性条件,与霍夫曼反应要求的介质条 件一样,故无需经过别离就可以直接进行霍夫曼重排反应；另外,由于酸化是反应的最终一步,直接影响到产物的存在状态,通常把酸化过程纳入 产物的别离过程一起争论；3.3 邻氨基苯甲酸的合成方法选用3.3.1 邻氨基苯甲酸的合成原理 通过上面的分析,本项目可由苯酐与氨进行酰胺化反应,经碱处理生成邻甲酰氨基苯甲 酸钠,经次氯酸钠降解反应,生成邻氨基苯甲酸钠,最终中和而得；反
25、应式如下：OO+NH3ONH22+H 2 OCCCCO HONH2+NaOHONHOOCCCO HCONaOOOCOCNH2+NaClONaOH3+NH2Na+CO2+NaClCONaNa 2COCOOO+2NaOHH 2 O23.3.2 邻氨基苯甲酸的合成工艺条件 1. 物料配比 n苯酐 nNH3：n 次氯酸钠 11.1:1.025 2. 反应温度 次氯酸钠配制：温度060-62 苯酐胺化温度：次氯酸钠溶液加入时温度：-8 次氯酸钠降解反应温度：703. 压力：常压；4. 搅拌：良好；8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - -
26、 - - 3.3.3 邻氨基苯甲酸的合成装置苯酐为原料制备邻氨基苯甲酸反应参考装置如图 3-1：图 3-1 邻氨基苯甲酸制备反应装置装置中主要仪器及作用：表 3-2 试验仪器及作用仪器 作用三口烧瓶 装液、加热Y 形接头 多供应一个接口搅拌装置 加快传热、传质球形冷凝管 回流滴液管 加液注：试验也可直接使用四口烧瓶；3.4 邻氨基苯甲酸合成中产物别离、精制、检测方法3.4.1 霍夫曼降解反应终止后反应物料的后处理1. 体系的组成及状态霍夫曼降解反应后的反应体系中主要组成为邻氨基苯甲酸钠、碳酸钠、氯化钠、过量的氨、过量的氢氧化钠、水以及少量副产物等,以溶液的形式存在；2产物别离策略酸化时,除了碳
27、酸钠会形成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀外,其他物质均不会形成沉淀,因此可以考虑直接酸化沉淀的方法进行别离；由于碳酸氢钠在pH=6 时溶解度最小,而邻氨基苯甲酸在pH=4 时溶解度最小,因此酸化时,碳酸氢钠会第一沉淀下来；Na 2CO 3+HClNaHCO 3+NaCl连续酸化时,邻氨基苯甲酸才会沉淀下来,这样可以很便利地进行过滤别离；3. 粗产物的别离与流程可参考如下的别离流程：反应混合物调剂 pH值为 6.5 ,过滤9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 滤液水相滤饼 NaHCO3调剂 pH值为 4.0 ,结晶,过滤滤
28、饼产物滤液抛弃所得产品仍可进一步重结晶纯化处理；4. 别离主要装置主要使用抽滤或过滤装置；3.4.2 产物的纯化及精制用水活性炭重结晶,操作参见情境 1 及附录；也可用 50%的乙酸溶液结晶；亦可真空升华；3.4.3 邻氨基苯甲酸的检测 1. 邻氨基苯甲酸的检测邻氨基苯甲酸属于芳伯胺,可采纳常用的重氮化法分析；参见 Q/DLB001-2006参照 A、C、S 标准制定；2. 邻氨基苯甲酸的鉴定1本品的熔点为 146147；熔点测定的方法参见附录；2本品的标准红外谱图如图 3-2 ；图 3-2 邻氨基苯甲酸红外谱图3.5 邻氨基苯甲酸合成过程的三废处理1. 废气来源及处理 本项目合成过程中的废气
29、主要来源于氨水的挥发；但由于挥发出的气体浓度不高,因此只需在通风橱中进行相关操作即可；2. 废液的处理 本项目合成过程中的废液主要为沉淀废水和重结晶母液；对于这部分废液通常要分类回收处理后才能集中排放；3. 废渣的处理 主要是各步反应中脱色后过滤产生的活性炭；这些废渣回收活性炭的价值不大,可 以集中后燃烧处理；10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3.7 邻氨基苯甲酸的合成任务完成成效评判仍旧采纳情境 1 中的评判方法和评判程序进行评判,即分别从合成路线及方案、合成装 置、操作及产品合成结果及职业素养的养成情形
30、等四方面进行评判；第一项主要从原料、工 艺、安全、三废等方面进行评判；其次项主要从装置搭建、反应操作、产物别离精制、产品 分析检测、试验过程标准与记录及试验终止现场清理等方面进行评判；第三项主要从产品质 量、产品利率或产率、安全环保及产品经济效益等进行综合评判；第四项主要从同学的职业 素养养成的情形方面进行评判；3.8 学问拓展3.8.1 常见氨基化反应 1. 卤化物的氨基化1 脂肪族卤化物的氨基化 脂肪族卤化物的氨基化属亲核置换反应；脂肪胺的碱性大于氨,反应生成的胺简洁与卤 烷连续反应,得到伯、仲和叔胺的混合物；RXNH 3RNH 2HXRXRNH 2R2NHHXRXR2NHR3NHX相对分
31、子量小的卤烷活泼性高,可用氨水做胺化剂；分子量大的卤烷活泼性低,要用液氨或氨的醇溶液做胺化剂；卤烷的活泼次序是RI RBrRClRF,伯卤烷比仲卤烷简洁氨基化,叔卤烷由于空间位阻,最难反应,氨基化同时会发生排除反应,生成大量的烯烃,不宜用叔 卤代烷氨基化来制备叔胺；制备伯胺时,氨水过量很多,得到伯、仲和叔胺的混合物,别离很复杂因此,除乙二 胺,氨基乙酸少数产品外,多数脂肪胺不采纳此法生产；氯乙酸经氨基化所得氨基乙酸又称甘氨酸 ,是有机合成、 医药、 生物化学的重要原料；ClCH 2COOH NH 3 H2NCH 2COOH 3050 、常压当用氨水做胺化剂时冰氯乙酸和氨的摩尔比需要高达 降低到
32、 30以下；假如在反应液中加入六亚甲基四胺1：60 才能将仲胺和叔胺的生成量 乌洛托品 做摧化剂可以削减氨的用量,并削减仲胺和叔胺的生成量；此法的优点是工艺过程简洁,基本上无公害；缺点是催化剂乌 洛托品不能回收；2芳香族卤化物的氨基化 芳香族卤化物的氨基化比卤烷困难,常常要在高温、催化剂和强胺化剂条件下才能反应,当芳环上带有吸电子基团时反应简洁得多；当芳环上没有强吸电子基例如硝基、磺基或氰基时,卤基不够活泼,它的氨基化需要很强的反应条件并且要用铜盐或亚铜盐做催化刘；当芳 环上有强吸电子基时卤基比较活泼可以不用铜催化剂,但仍需在高温高压下氨解；卤原子活泼性：-F -Cl=-Br-I 卤基的催化氨
33、基化反应速度与卤化物的浓度和铜离子的浓度成正比；反应速度虽然与氨 水的浓度无关,但是增加氨的含量可降低副产物酚的生成,增加氨的用量仍可削减二芳胺的 生成；如：11 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 芳环上有强吸电子基的非催化氨基化,广泛应用于制取硝基苯胺及其衍生物,如：2. 羟基化合物的氨基化1 醇类的氨基化醇类与氨在催化剂作用下生成胺类是目前制备低级胺类常用的方法；大多数情形下醇的氨基化要求较剧烈的反应条件,需要加入催化剂如Al 2O3和较高的反应温度；RCH2OHNH3Al2O3RCH2NH2H 2 O反应生
34、成的伯胺与原料醇进一步反应生成仲胺直至生成叔胺；RCH 2OH RCH2NH2 RCH2NHCH 2R H 2OH2ORCH2OHRCH2NHCH 2RRCH23N所得的产物是伯胺、仲胺和叔胺的混合物；采纳过量的醇,可生成较多的叔胺,采纳过 量的胺,就生成较多的伯胺；醇类的氨基化常在气相、350500和 115MPa 压力下通过脱水催化剂下完成,如甲醇或乙醇 与氢与氨在固体酸性脱水催化剂如氧化铝存在下,于高温氨基化得一甲胺、二甲 胺及三甲胺的混合物,采纳连续精馏可别离产物；高级脂肪醇类的氨解,最好在加压系统中进行,如将十六醇和氨通过装有氧化铝并保持380400的催化反应器,在12.5MPa 压
35、力下可制得十六胺；醇类在脱氧催化剂上进行的氨解是另一重要过程,脱氢催化剂主要采纳载体型镍、钴、铁、铜,也可采纳铂、钯,氢用于催化剂的活化；通过反应条件的掌握,如温度、氨比及压 力等,可掌握产物组成的分布；2 苯系酚类的氨基化 苯系一元酚的羟基不够活泼,它的氨解需要很强的反应条件；苯系多元酚比较活泼,可在较温顺的条件下氨解,但没有工业应用价值；苯系一元酚的氨基化主要用于苯胺和间甲苯 胺的生产；工业上由苯酚制取苯胺的方法称为赫尔胺的氨解过程为Hallon 合成苯胺法；苯酚气相氨基化是合成苯OHNH 3H2NH 2H2O反应是可逆的,采纳过量的氨和较低温度有利于反应进行,生成的苯胺可进进一步生成 二
36、苯胺占苯胺的 1%-2% ；12 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - NH 2H2NHNH 3过量的氨可防止二苯胺的生成；催化剂可用Al 2O3SiO 2 或 MgO-B 2O3- Al 2O3-TO3,也可用含有 CeO2、VO 3 或 WO 3 等组分的催化剂；反应一般在425和 20Mpa 下进行, 氢用于催化剂的活化；3萘酚衍生物的氨解萘环上-位的氨基一般不能用硝化复原法、氯化-氨解法或磺化-氨解法来引入；但是,萘环上-位的羟基却简洁通过磺化碱熔法来引入；因此,将萘环-位羟基转化为-位氨基的方法就成为从 2
37、-萘酚制备 2-萘胺衍生物的主要方法；萘系羟基衍生物在亚硫酸盐存在下的氨解反应称为赫勒反应；例如,NaO3SOHOHNH 3+NH 4HSO4NaO 3SOHNH 2蒽醌环上的氨基一般可以通过硝基复原法、氯基氨解法或硝基氨解法来引入；一个特殊的例子是从 1,4-二羟基蒽醌的氨解制 1,4-二氨基蒽醌；它的氨解条件比较特殊；它要求将 1,4-二羟基蒽醌在 20氨水中先用强复原剂保险粉 Na 2S2O4复原成隐色体,然后在 9498、0.370.41Mpa 进行氨解,得到的产品是 3. 羰基化合物的氨基化1,4-二氨基蒽醌的隐色体；在加氢催化剂存在下,醛和酮等羰基化合物发生氢化胺化反应,得到脂肪胺
38、；RCHO + NH 3RCHOHNH 2+ H 2- H2ORCH 2NH 2反应生成的伯胺同样也能与原料醛反应,生成仲胺,甚生仍能进而生成叔胺；通过调剂原料中氨和醛的摩尔比,可以使某一种胺成为主要产物；反应可以在气相进行,也可在液相进行；例如：将乙醛、氨、氢的气态混合物以物质的量的比为1:0.43:5,在 100200通过镍-铬催化剂,可得一乙胺、二乙胺和三乙胺的混合物,收率按乙醛投料量计为 90%95%. 假如 用大大过量的氨,便可由乙醛制备乙胺；H+ NH3H- H2OCH3CH=NHH2CH3CH2NH2CH3C = OCH3C - OHNiS WS2NH2此外羧酸或羧酸衍生物经氨解
39、生成酰胺后,再经霍夫曼重排反应可以制备胺类；4磺酸基和硝基化合物的氨基化 1磺酸基的氨基化 磺基被氨基的置换只限于蒽醌系列；蒽醌磺酸与氨反应时所生成的亚硫酸盐将导致生成 可溶性的复原产物,使氨基蒽醌的产率和质量下降,因此,在磺基的氨解中需要有氧化剂存 在,例如间硝基苯磺酸、砷酸、硝酸盐等,最常用的氧化剂是间硝基苯磺酸 防染盐 ,但这些 COD 和毒性有所提高；氧化剂会使废水的13 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2硝基化合物的氨基化 硝基氨基化主要用于硝基蒽醌合成氨基蒽醌；假如氨基化过程中亚硝酸铵大量积存,干燥
40、受热会有爆炸危急,为防止事故,可采纳过 量氨水,出料后用水冲洗反应器；碱性介质中,当苯系化合物中至少存在两个硝基,萘系化合物中至少有一个硝基时,可 发生亲核取代生成伯胺；如：5芳环上氢的直接氨基化 苯或其同系物与氨在高温、催化剂存在下,可气相催化氨基化生成苯胺,此方法未工业 化用羟氨或氨基钠做胺化剂是重要的氨基化方法在浓硫酸介质中,如将芳烃在浓硫酸介质中与羟胺在100160反应, 也可直接在芳环上引入氨基,它是一个亲电取代反应；Ar + NH 2OHArNH 2+H2O6. 芳胺基化 芳胺基化是指芳胺与卤化物、酚类、芳磺酸、芳胺等含活泼基团的芳香族化合物作用,制取二芳胺的反应；1 芳香族卤化物
41、的芳胺基化 芳香族卤化物的芳胺基化反应通式：反应中常加入缚酸剂氧化镁、碳酸钠、乙酸钠等,以中和酸性；例如,对硝基氯苯经以 下路线可制得安安蓝 B 色基：14 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 安安蓝 B 色素引入磺基是为了提高氯原子的活泼性及增加水溶性；2 芳香族羟基物的胺基化 芳香族羟基物的胺基化反应通式：如 2-萘酚与苯胺及少量苯胺盐酸盐在催化剂HCl 的存在下,于200-260 常压回流,可得到 N-苯基 -2-苯胺防老剂 J3 芳胺的芳胺基化 芳胺的芳胺基化反应通式：反应需在酸性催化剂存在下进行,常用的酸
42、性催化剂有HCl 、H2SO4、NaHSO 3 等；假设是两种不同的芳胺进行氨基化反应,应使沸点较低的芳胺过量,以缩短反应时间,促使另一 种芳胺反应完全；如：周位酸、苯胺及浓硫酸按物质的量的比为 于 160回流 12 小时,可得到苯基周位酸；周位酸4芳环上磺酸基的芳胺基化178 0.30.4,在少量水的存在下,杂环和蒽醌环上磺酸基比较简洁置换,苯和萘环上较难置换,在氢氧化钠和氢氧化钾存在下,不断除去反应生成的水,才可实现苯和萘环上磺酸基的芳胺基化；加入 KF 、KCl 、Na2CO3或 K 2CO3,可加快反应速率；例如, 2-萘磺酸钠与过量的苯胺在KOH 的存在下,于230反应 6 小时,可得N-苯基 -2-萘胺,其收率