儀器和藥品
1.設備 錐形燒瓶(100mL,幹)、圓底三頸瓶(250mL)、玻璃管、橡膠管、100°C 溫度計、磁力攪拌器、磁力攪拌器、量筒(20mL,幹)、滴液漏鬥(50mL、100℃溫度計、分液漏鬥(100mL)、空氣冷凝蒸餾裝置、石棉、大燒杯、鐵架臺、鐵環、加熱裝置、石棉網。
2.藥品 苯、濃硝酸、濃硫酸、5%氫氧化鈉溶液、無水氯化鈣。
實驗方法
I.硝基苯的制備
在100mL錐形瓶中,加入18mL濃硝酸②,緩慢加入20mL濃硫酸,使混合酸在冷卻振蕩下備用。
在250mL圓底三頸燒瓶中放入18mL苯和磁力攪拌器,三頸燒瓶中分別安裝溫度計(水銀球伸入液面)、滴液漏鬥和冷凝管,冷凝管上端接壹橡皮管並放入水槽中。開啟磁力攪拌器攪拌,從滴液漏鬥滴入上述配制好的冷酸混合物。控制滴速,使反應溫度保持在 50 ~ 55℃之間,不要超過 60℃③,必要時用冷水降溫。滴定過程約需 1 小時,滴定後繼續攪拌 15 分鐘。
II.硝基苯的分離和純化
將反應混合物在冷水浴中冷卻,然後轉移到 100 mL 的分液漏鬥中。釋放下層(混合酸),小心地將其倒入通風櫥中的排水口,並立即用大量水沖洗。有機層依次用等體積(約 20 毫升)的水、5% 氫氧化鈉溶液和水洗滌。4 將硝基苯轉移到裝有 2g 無水氯化鈣的 50 毫升錐形瓶中,旋轉並搖動直到渾濁消失。
將幹燥的硝基苯過濾到 50mL 幹燥圓底燒瓶中,連接到空氣冷凝管上,在石棉網上加熱蒸餾⑤,收集 205-210°C 的餾分,得到約 18g 的硝基苯。
純硝基苯為淡黃色透明液體,沸點為 210.8℃,=1.5562。
註
①硝基化合物對人體毒性較大,吸入硝基化合物對人體影響較大。硝基化合物對人體毒性較大,吸入蒸氣或皮膚接觸吸收均會引起中毒!因此,在處理硝基苯或其他硝基化合物時,必須小心謹慎。如果不慎觸及皮膚,應立即用少量乙醇擦洗,然後用肥皂和溫水清洗。
②壹般工業濃硝酸的相對密度為 1.52,用這種酸反應,很容易得到較多的二硝基苯。為此可用 3.3mL 水、20mL 濃硫酸和 18mL 工業濃硝酸組成的混合酸進行硝化。
③硝化反應是放熱反應,溫度如果超過60℃,就有較多的二硝基苯生成,同時也有部分硝酸和苯揮發逸出。
④洗滌硝基苯時,特別是用氫氧化鈉溶液洗滌時,不要用力搖晃,否則會使產品乳化而難以分層。此時,可加入固體氯化鈣或氯化鈉飽和,或加入幾滴酒精,靜置片刻,即可分層。
5.高沸點的蒸氣容易凝結在蒸餾頭部位而不能蒸餾出來,所以應在蒸餾頭周圍加石棉保溫層,以使蒸餾順利進行。另外,由於燒瓶中殘留的二硝基苯在高溫下易發生劇烈分解,所以蒸餾時不宜蒸幹或使蒸餾溫度超過 214℃。
最後洗去無機鹽等雜質,蒸餾除去少量殘渣。