本文格式為Word版，下載可任意編輯——苯乙胺的合成與拆分試驗(yàn)三

1．劉卡特反應(yīng)(R.leuchartreaction)—外消旋苯乙胺、萘乙胺系列合成

2．外消旋苯乙胺和萘乙胺的拆分研究

以下是“外消旋?-苯乙胺的合成與拆分〞試驗(yàn)參考講義。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并完成以?-萘乙酮或β-萘乙酮為原料的合成及外消旋產(chǎn)物的拆分。

一、試驗(yàn)?zāi)康暮鸵?/p>

1．試驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）通過苯乙酮與甲酸銨反應(yīng)生成?-苯乙胺，學(xué)習(xí)醛、酮與伯胺的反應(yīng)——Leuchart反應(yīng)。（2）通過制備?-苯乙胺學(xué)習(xí)活蒸氣水蒸氣蒸餾和減壓蒸餾操作。（3）學(xué)習(xí)用化學(xué)方法將外消旋的化合物拆分為其對(duì)映異構(gòu)體。（4）學(xué)習(xí)用旋光儀測(cè)定化合物的旋光性。（5）學(xué)習(xí)使用數(shù)字顯微熔點(diǎn)儀。

(6)學(xué)習(xí)試劑、溶劑的回收再利用，培養(yǎng)綠色化學(xué)理念。

2．具體要求

（1）認(rèn)真預(yù)習(xí)、完成預(yù)習(xí)報(bào)告（包括試驗(yàn)流程圖）。（2）按講義要求完成試驗(yàn)，認(rèn)真做好試驗(yàn)紀(jì)錄。

（3）產(chǎn)品上交時(shí)要有完整的物理數(shù)據(jù)，如比旋光度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等。（4）認(rèn)真完成試驗(yàn)報(bào)告包括思考題。

（5）按要求如期保質(zhì)保量完成所有規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目。

二、反應(yīng)原理

1．劉卡特反應(yīng)(R.leuchartreaction)

醛、酮與甲酸和氨（或伯、仲胺），或與甲酰胺作用發(fā)生還原胺化反應(yīng)，稱為劉卡特反應(yīng)。反應(yīng)尋常不需要溶劑，將反應(yīng)物混合在一起加熱（100~180oC）即能發(fā)生。選用適當(dāng)?shù)陌罚ɑ虬保┛梢院铣刹?、仲、叔胺。反?yīng)中氨首先與羰基發(fā)生親核加成，接著脫水生成亞胺，亞胺隨后被還原生成胺。與還原胺化不同，這里不是用催化氫化，而是用甲酸作為還原劑。反應(yīng)過程如下：

OHCONH4CO+NH3O-HCO2H+-H2ONH3CNH2+CNHNH4+OCH+CNH2+CO2+HCNH2

苯乙酮在高溫下與甲酸銨反應(yīng)得到（±）-?-苯乙胺：

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OC6H5CCH3OHCONH4NH2C6H5CHCH3185oC

OC6H5CCH3+2HCO2NH4CH3C6H5CHNHCHO+HCl+H2OCH3+C6H5CHNH3Cl-+NaOHCH3C6H5CHNHCHO+NH3+CO2+2H2OCH3+C6H5CHNH3Cl-+HCO2HNH2C6H5CHCH3+NaCl+H2O

（±）-α-苯乙胺

2．（±）-?-苯乙胺的拆分原理

用化學(xué)方法拆分外消旋體，其原理是用旋光性試劑把外消旋的對(duì)映異構(gòu)體變成可分開的非對(duì)映異構(gòu)體混合物，再利用非對(duì)映異構(gòu)體的物理性質(zhì)不同，將其分開。常用的方法是利用有旋光性的有機(jī)酸(或有機(jī)堿)與外消旋的有機(jī)堿(或有機(jī)酸)反應(yīng)得到兩種非對(duì)映異構(gòu)體的鹽的混合物，再利用它們?cè)谀撤N溶劑中的溶解度不同，用分步結(jié)晶法將它們分開。

本試驗(yàn)采用L-(+)-酒石酸與（±）-?-苯乙胺反應(yīng)，產(chǎn)生兩個(gè)非對(duì)映異構(gòu)體的鹽的混合物，這兩個(gè)鹽在甲醇中的溶解度有顯著差異，可以用分步結(jié)晶法將它們分開開來，然后再分別用堿對(duì)這兩個(gè)已分開的鹽進(jìn)行處理，就能使(+)、(-)-?-苯乙胺分別游離出來，從而獲得純的(+)-?-苯乙胺及(-)-?-苯乙胺。

反應(yīng)如下：

(+)-C6H5CHNH2CH3(±)-α-苯乙胺+(-)-C6H5CHNH2CH3HH(+)-HOOCCCCOOHOHOH[(+)-C6H5CHNH3·(+)-OOCCHCHCOOH]CH3+OHOH[(-)-C6H5CHNH3·(+)-OOCCHCHCOOH]CH3OHOH通過甲醇分步結(jié)晶分開[(+)-C6H5CHNH3·(+)-OOCCHCHCOOH][(-)-C6H5CH3OHOHNaOH(+)-OOCCHCHCOOH]CHNH3·CH3NaOHCHNH2+(+)-NaO2CCHCHCO2NaCH3⑴乙醚萃?、普麴sOHOH(+)-C6H5CHNH2+(+)-NaO2CCHCHCO2Na(-)-C6H5CH3OHOH⑴乙醚萃?、普麴sOHOH(+)-C6H5CHNH2CH3(-)-C6H5CHNH2CH318

三、主要儀器和試劑1．主要儀器

旋光儀、數(shù)字顯微熔點(diǎn)儀、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、水蒸氣蒸餾裝置、減壓蒸餾裝置、電磁攪拌器、電熱套、升降臺(tái)、合成用常規(guī)玻璃儀器。2．主要試劑和溶劑

苯乙酮(30g)甲酸銨(50g)L-(+)-酒石酸(20g)鹽酸(30ml)無水硫酸鎂

甲苯(100ml)甲醇(300ml)乙醚(100ml)粒狀氫氧化鈉(50g)

四、試驗(yàn)步驟

1．外消旋?-苯乙胺的制備

在100ml三口燒瓶中參與30g苯乙酮、50g甲酸銨及幾粒沸石，溫度計(jì)插入溶液中，裝分水回流裝置。用電熱套緩緩加熱，混合物先熔成兩層，至150~155oC時(shí)逐漸變?yōu)榫唷７序v下有水、苯乙酮及碳酸銨餾出，同時(shí)不斷產(chǎn)生泡沫放出氨氣和二氧化碳?xì)怏w。待溫度達(dá)180oC[1]，將分水器中的上層全部返回反應(yīng)瓶，然后控溫180~185oC繼續(xù)反應(yīng)2h。

反應(yīng)混合物冷卻后轉(zhuǎn)入分液漏斗，參與30ml水洗滌反應(yīng)混合物，以除去甲酸銨和甲酰胺。分出油層（粗N-甲酰-?-苯乙胺）放入原來的燒瓶中，水相每次用10ml甲苯萃取兩次（萃取什么？），甲苯萃取液與油相合并，參與30ml濃鹽酸和幾粒沸石漸漸加熱回流40~50min。充分冷卻后，用分液漏斗分出有機(jī)層（未反應(yīng)完全的苯乙酮和其它中性物質(zhì)[2]），水層每次用10ml甲苯萃取兩次（又是萃取什么？），將甲苯萃取液與上述有機(jī)層合并,倒入廢液回收瓶。

將水相轉(zhuǎn)入500ml圓底燒瓶，冷水浴冷卻下，通過普通漏斗防備參與事先準(zhǔn)備好的氫氧化鈉溶液（25g氫氧化鈉溶解于50ml水），進(jìn)行水蒸氣蒸餾[3]，收集餾出液至弱堿性（大約200ml）為止。將餾出液上層分于一100ml分液漏斗中，水相每次用20ml甲苯萃取3次，合并萃取液于以上100ml分液漏斗（有何現(xiàn)象？試加以解釋。），有機(jī)相用粒狀氫氧化鈉枯燥過夜。將枯燥后的萃取液轉(zhuǎn)入100ml圓底瓶中(NaOH保存給下一組同學(xué)用)[4]，蒸出甲苯[5]，然后改用空氣冷凝管蒸餾，收集180~190oC餾分，產(chǎn)品總重約16g，為無色透明油狀液體。塞好瓶口（用橡膠塞）[6]，以備拆分試驗(yàn)使用。

2．（±）-?-苯乙胺的拆分

(1)S-(-)-?-苯乙胺-L-(+)-酒石酸鹽

選適當(dāng)?shù)娜萜?最好是茄形瓶，以便晶體轉(zhuǎn)移)放入與（±）-?-苯乙胺等摩爾的L-(+)-酒石酸，參與甲醇（按每0.1mol（±）-?-苯乙胺加200ml甲醇計(jì)算），加熱回流使酒石酸全部溶解，稍冷，用清白的吸管往熱的酒石酸溶液中漸漸參與制備好的（±）-?-苯乙胺[7]。加畢，如有晶種，加一粒晶種，微熱回流使溶液清澈透明[8]，將溶液靜置漸漸冷卻，24h以上，析出白色棱狀結(jié)晶（假使析出的是針形結(jié)晶，重新加熱溶解，冷卻至棱形結(jié)晶析出）。

為確保S-(-)-?-苯乙胺-L-(+)-酒石酸鹽純凈，而不粘有R-(+)-?-苯乙胺-L-(+)酒石酸鹽，過濾前先不要攪動(dòng)晶體，將清澈母液經(jīng)一普通漏斗轉(zhuǎn)入圓底瓶中，加少量冷甲醇于盛有晶體的容器中，洗滌晶體后，用希氏漏斗抽濾，洗滌晶體的甲醇濾到以上盛母液的圓底瓶中并再用少量冷甲醇洗滌結(jié)晶（母液保存），紅外燈下枯燥產(chǎn)品，稱重保存。

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分別測(cè)定其熔點(diǎn)與旋光度，S-(-)-?-苯乙胺-L-(+)-酒石酸鹽mp.179~182oC（分解），[?]D=+13?（H2O5%）。母液保存用作獲得R-(+)-?-苯乙胺。將S-(-)-?-苯乙胺-L-(+)-酒石酸鹽保存，使用時(shí)可用堿將S-(-)-?-苯乙胺游離出來。(2)R-(+)-?-苯乙胺粗品（設(shè)計(jì)試驗(yàn)）

設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案。處理以上母液，從中得到R-(+)-?-苯乙胺粗品（為何稱為粗品？），試驗(yàn)室提供20%NaOH，乙醚，無水MgSO4。測(cè)所得到的R-(+)-?-苯乙胺粗品的旋光度，計(jì)算其?值和R構(gòu)型及S構(gòu)型各占的百分比。五、解釋

[1]緩慢加熱否則影響產(chǎn)率。

[2]若分層不明顯，可參與少量水。

[3]水蒸氣蒸餾的各接口應(yīng)涂抹凡士林，以防粘連。

[4]枯燥用過的氫氧化鈉可再配成水溶液，用于水蒸氣蒸餾前的中和。[5]可蒸餾后再用。

[6]游離胺易吸收空氣中的二氧化碳形成碳酸鹽，故應(yīng)塞好瓶口隔絕空氣。

[7]熱溶液加（±）???苯乙胺能得到較好的鹽晶體，但加胺時(shí)簡(jiǎn)單起泡使溶液沖出，應(yīng)格

外防備。

[8]如有沉淀要進(jìn)行熱過濾除取。

六、試驗(yàn)技術(shù)

1.水蒸氣蒸餾技術(shù)

水蒸氣蒸餾是一種常用于分開、提純有機(jī)物的技術(shù)。當(dāng)水與不溶性有機(jī)物一起受熱時(shí)，兩者的飽和蒸氣壓之和等于外壓時(shí)就會(huì)沸騰，此時(shí)有機(jī)物蒸氣與水蒸氣便同時(shí)被蒸出。

水蒸氣蒸餾一般應(yīng)用于以下幾種狀況：一是混合物中有大量固體或樹脂狀物，不適合于采用其它尋常的方法分開；二是混合物中含有焦油狀物，難于采用其它尋常的的方法分開；三是有機(jī)物的沸點(diǎn)較高，常壓蒸餾時(shí)易于分解。尋常要求采用水蒸氣蒸餾的有機(jī)物在100oC時(shí)應(yīng)有不太?。ㄒ话悴恍∮?333.2Pa）的蒸氣壓，以便有利于操作。(1)水蒸氣蒸餾的裝置

水蒸氣蒸餾裝置

A．電爐B.水蒸氣發(fā)生器C.安全管D.T形管E.安全閥F.導(dǎo)氣管G.克萊森接頭(Y型管)H.蒸餾燒瓶I.彎頭J.冷凝器K.尾接納L.接受器水蒸氣蒸餾裝置一般由水蒸氣發(fā)生器、蒸餾燒瓶、直形冷凝管和接收器等組成。水蒸氣發(fā)生器尋常為銅制容器，也可由白鐵皮制成，還可以圓底燒瓶代用。(2)水蒸氣蒸餾應(yīng)注意的事項(xiàng)

①安全措施不可少。在裝置中的安全閥E，既便于及時(shí)排放冷凝水，又可當(dāng)系統(tǒng)受阻

壓力增高時(shí)作放空，使系統(tǒng)與大氣相通。

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②安全操作應(yīng)提防。裝置系統(tǒng)安裝完畢后一定要先檢查系統(tǒng)氣密性是否良好，有否漏

氣。一切妥當(dāng)后，先將被蒸餾的物料裝入蒸餾燒瓶H（一般不超過燒瓶容積的1/3），再將水蒸氣發(fā)生器B裝入水（不超過其容積的1/2），開啟安全閥E，而后再加熱水蒸氣發(fā)生器。當(dāng)有蒸氣從T形管冒出后，旋緊安全閥E，將蒸氣導(dǎo)入燒瓶開始進(jìn)行水蒸氣蒸餾。操作時(shí)應(yīng)隨時(shí)注意安全管C上液柱的高度，防止系統(tǒng)堵塞。萬一發(fā)生堵塞，馬上開啟T形管上的螺旋夾E。隨時(shí)調(diào)理火力控制餾速（以每秒2~3滴為宜）。中止蒸餾時(shí)應(yīng)先開啟安全閥E，再撤去火源，以防物料倒吸。

2.減壓蒸餾及技術(shù)的有關(guān)知識(shí)

減壓蒸餾是分開與提純有機(jī)物常用的方法之一。一些高沸點(diǎn)的有機(jī)物或在常壓蒸餾時(shí)未

達(dá)到沸點(diǎn)即已發(fā)生分解、氧化或聚合的有機(jī)物，分開與提純時(shí)常采用減壓蒸餾技術(shù)。

減壓蒸餾又稱真空蒸餾，它是在低于0.1Mpa（通稱1個(gè)大氣壓）下進(jìn)行蒸餾的技術(shù)。因

為液體的沸點(diǎn)是隨外界壓力的降低而降低的，所以對(duì)于那些高沸點(diǎn)的有機(jī)物或在常壓蒸餾時(shí)未達(dá)沸點(diǎn)即已發(fā)生分解、氧化、聚合的有機(jī)物，可以借助于真空降壓系統(tǒng)，通過降低系統(tǒng)壓力以降低被蒸餾液體的沸點(diǎn)，達(dá)到順利分開與提純之目的。(1)減壓蒸餾裝置

減壓蒸餾的真空降壓系統(tǒng)可用自來水水泵，也可用油泵或水循環(huán)式真空泵，它們都是通過抽氣達(dá)到減壓的目的。一般來說，水循環(huán)式真空泵或油泵的真空度會(huì)更大一些，好的油泵的真空度可達(dá)到13Pa(0.1mmHg)；水泵的真空度隨水壓而異，用同樣的水泵，水壓愈大，真空度愈高，尋常可達(dá)到1063Pa~3333Pa(8~25mmHg)。其具體裝置如下圖：

減壓蒸餾裝置

(2)減壓蒸餾裝置的裝配與操作本卷須知

①減壓蒸餾裝置基本上由蒸餾、減壓（抽氣）和保護(hù)等三部分組成。蒸餾的裝置與常

壓蒸餾中所用裝置基本一致，只是為了防止因暴沸或產(chǎn)生泡沫使反應(yīng)液進(jìn)入冷凝管而尋常采用克