实验 对氨基苯磺酰胺的制备

实验  对氨基苯磺酰胺的制备 一、实验目的 1. 学习对氨基苯磺酰胺的制备方法，掌握苯环上的磺化反应、酰氯的氨解和乙酰氨基衍生物水解反应； 2. 巩固回流、脱色、重结晶及抽滤等基本操作。 二、实验原理 对氨基苯磺酰胺是一种最简单的磺胺药，俗称SN。它是以乙酰苯胺为原料，然后再氯磺化和氨解，最后在酸性介质中水解除去乙酰基而制得。乙酰苯胺的氯磺化需要用过量的氯磺酸[1]，1 mol的乙酰苯胺至少要用2 mol的氯磺酸，否则会有磺酸生成。过量氯磺酸的作用是将磺酸转变为磺酰氯。 反应式： 三、实验步骤 1. 对乙酰氨基苯碘酰氯 在干燥的100 mL三口烧瓶中，加入5 g（0.037 mol）干燥的乙酰苯胺，用小火加热熔化[2]，瓶壁上若有少量水气凝结，应用干净的滤纸吸去。边冷却边转动烧瓶使熔化物在瓶壁上凝结成薄层，将烧瓶置于冰水浴中充分冷却后，接上氯化氢吸收装置，迅速加入 13 mL（0.192 mol）氯磺酸。反应迅速发生，若反应过于激烈，可用冰水浴冷却。但如果不反应，可将烧瓶温热。待反应缓和后，轻轻摇动烧瓶使固体全溶，然后再在温水浴中加热10 ~ 15 min使反应完全，直至无氯化氢气体产生[3]。将反应瓶在冷水中充分冷却后，于通风橱中在强烈搅拌下，将反应液以细流慢慢倒入盛75 g碎冰的烧杯中[4]，用少量冷水洗涤反应瓶，洗涤液倒入烧杯中。搅拌数分钟，并尽量将大块固体粉碎[5]，使之成为颗粒小而均匀的白色固体。抽滤收集，用少量冷水洗涤，压干，立即进行下一步反应。 2. 对乙酰氨基苯磺酰胺 将上述粗产物移入四口圆底烧杯中，装配好吸收装置，在不断搅拌中慢慢加入18mL（0.457mol）浓氨水，立即发生放热反应并产生白色糊状物。加完后，继续搅拌15 min，使反应完全。然后加入10mL水，用小火加热10~15min，并不断搅拌，以除去多余的氨，得到的混合物可直接用于下一步合成[6]。 3. 对氨基苯磺酰胺（磺胺） 将上述反应物放入圆底烧瓶中，加入3.5 mL（0.112 mol）浓盐酸和几粒沸石，小火加热回流0.5h。冷却后，应得几乎澄清的溶液。若有固体析出 [7]，检测溶液的酸碱性，不呈酸性时酌情外加盐酸，继续加热，使反应完全。如溶液呈黄色，并有极少量固体存在时，需加入少量活性炭煮沸10 min，趁热过滤。将滤液转入大烧杯中，在搅拌下小心加入粉状碳酸钠[8]至恰呈碱性（约4 g）。在冰水浴中冷却，抽滤收集固体，用少量冰水洗涤，压干。粗产物用水重结晶（每克产物约须12 mL水）。产量约3~4 g。 纯对氨基苯磺酰胺为白色针状结晶，熔点163~164 ℃。 本实验约需4~6 h。 【注释】 [1] 氯磺酸有强烈的腐蚀性，遇空气会冒出大量氯化氢气体，遇水会发生猛烈的放热反应，甚至爆炸，故取用时必须特别注意不能碰到皮肤和水。反应中所用仪器及药品皆需十分干燥。含氯磺酸的废液也不能倒入水槽。 [2] 氯磺酸与乙酰苯胺的反应非常剧烈，将乙酰苯胺凝结成块状，可使反应缓和进行，当反应过于激烈时，应适当冷却。 [3] 在氯磺化过程中，将有大量氯化氢气体放出。为避免污染室内空气，装置应严密，导气管的末端要与接受器内的水面接近，但不能插入水中，否则可能倒吸而引严重事故! [4] 加入速度必须缓慢，必须充分搅拌，以免局部过热而使对乙酰氨基苯磺酰胺水解。这是实验成功的关键。 [5] 尽量洗去固体所夹杂和吸附的盐酸，否则产物在酸性介质中放置过久，会很快水解，因此在洗涤后，应尽量压干，且在1 ~ 2h内将它转变为磺胺类化合物。 [6] 为了节省时间，这一步的粗产物可不必分出。若要得到产品，可在冰水浴中冷却，抽滤，用冰水洗涤，干燥即可。粗品用水重结晶，纯品熔点为219 ~ 220 ℃。 [7] 对乙酰氨基苯磺酰胺在稀酸中水解成磺胺，后者又与过量的盐酸形成水溶性的盐酸盐，所以水解完成后，反应液冷却时应无晶体析出。由于水解前溶液中氨的含量不同，加3.5 ml盐酸有时不够，因此，在回流至固体全部消失前，应测一下溶液的酸碱性，若酸性不够，应补加盐酸回流一段时间。 [8] 用碳酸钠中和滤液中的盐酸时，有二氧化碳产生，故应控制加热速度并不断搅拌使其逸出。磺胺是一两性化合物，在过量的碱溶液中也易变成盐类而溶解。故中和操作必须仔细进行，以免降低产量。 四、思考题 1. 为什么在氯磺化反应完成以后处理反应混合物时，必须移到通风橱中，且在充分搅拌下缓缓倒入碎冰中?若在未倒完前冰就化完了，是否应补加冰块?为什么? 2. 为什么苯胺要乙酰化后再氯磺化?直接氯磺化行吗? 3. 为什么对氨基苯磺酰胺可溶于过量的碱液中? 4. 在合成对乙酰氨基苯碘酰氯时，试从结构-性质的角度解释下面的操作：1.将乙酰苯胺熔成团后再加入氯磺酸反应。在合成对乙酰氨基苯磺酰胺时，为什么可以让乙酰氨基苯磺酰氯与浓氨水反应，而不需要用纯氨（氨气或是液氨）? 2. 将反应液倒入盛有碎冰的烧杯的中使乙酰氨基苯磺酰氯析出。