实验七 对羟基苯乙酮的合成

一、 实验目的

1、 掌握Fries重排重排反应的基本原理。

2、 熟悉减压蒸馏和水蒸汽蒸馏基本操作。

二、 实验原理

醇与酸作用生成酯的反应称作酯化反应。酚类化合物虽然也能起酯化反应，但比醇困难。这是因为酚中存在的p-π共轭效应，降低了氧周围的电子云密度，使其亲核性比醇弱。所以酚不能直接与酸成酯，而要与酸酐或酰氯作用才能成酯。

酚酯化在三氯化铝存在下加热，酰基可重排到羟基的邻位或对位，称Fries重排。通常在低温下易于生成对位异构体。

三、 实验材料与设备

1、 实验设备与仪器

电动搅拌器、水蒸气发生器、长颈圆底烧瓶、量筒、梨形分液漏斗、蒸馏瓶、直型冷凝器、球形冷凝器、空气冷凝器、三角烧瓶、尾接管、三口瓶、烧瓶、温度计。

2、 实验材料与试剂

苯酚、醋酐、四氯化碳、硝基苯、氢氧化钠、碳酸氢钠、无水三氯化铝、盐酸、氢氧化钾、无水硫酸镁、三氯甲烷、无水氯化钙。

四、 实验操作步骤

1. 乙酰苯酚的制备

取500mL长颈锥形瓶（没有就用500mL三颈瓶替代），加入23.5g苯酚，再加入160ml（10%）NaOH溶液，后加入175g碎冰，最后加入32.5g（30mL）醋酐，猛烈振摇反应容器5min，反应液乳化，生成乙酰苯酚，将混合液倾入500 mL分液漏斗中，加入10 mL CCl4振摇，静置，分层。水层再用10ml CCl4萃取、合并。酯层用5%~10% NaHCO3 40 mL溶液洗涤至pH7到8，酯层（即CCl4层）置于250mL三角锥瓶中。用适量无水CaCl2 约6克干燥，不时地振摇约1h，然后滤至100 mL蒸馏烧瓶中，旋蒸除去CCl4，然后减压蒸馏收集常压下192~197℃的馏分，称重，计算收率。（油浴开始加热，阶段梯度加热（10+10+5+5+5…℃，当油浴锅指示温度为115℃，温度计指示温度为74℃时开始有馏出液溜出；馏出液呈无色透明。）

2．对羟基苯乙酮的制备（Fries重排反应）

在烘干的装有转子、温度计100mL的三口烧瓶中加入乙酸苯酚10g，硝基苯25mL，剧烈搅拌下分数次缓慢加入无水三氯化铝16g，加完后开始油浴加热回流升温至60℃反应2h，停止加热，慢慢倾入到150g冰水中，并迅速搅拌。滴加6mol/L的盐酸（36%的浓盐酸：水=1:1）酸化至pH1~2,用500mL分液漏斗分出硝基苯层，用5%~10%KOH溶液中和至微酸性或中性，然后进行水蒸气蒸馏，至硝基苯蒸净为止（约1h），水层用CHCl3提取三次（20mL、15mL、10mL），合并CHCl3提取液置于100mL干燥的三角烧瓶中，加适量的无水硫酸钠干燥，摇匀后放置约20min，滤除硫酸钠，蒸馏除净CHCl3后得粗品。（棕黄色）

3．精制

将对羟基苯乙酮粗品和20 倍量的蒸馏水加入反应瓶中加热至沸腾。分去油层后添加少量活性炭, 在沸腾状态下脱色 15 m in, 趁热过滤得无色透明液体, 室温下静置, 冷却, 结晶后过滤, 真空干燥得白色针状结晶对羟基苯乙酮。（文献熔点，对羟基苯乙酮的熔点108~111℃）

五、实验注意事项和该思考的问题

1、（以下为一位同学针对其中一个现象的分析，同学可以思考以下，是否正确）

以硝基苯作溶剂乙酰苯酚在无水三氯化铝的催化作用下进行Fries重排，得到对羟基苯乙酮；反应液倒入冰水中后，使反应液的温度降低，三氯化铝水解生成氢氧化铝，溶于水相，对羟基苯乙酮形成其铝盐也溶于水相，这时，反应液分成三层，上层为水层，中间为絮状的氢氧化铝，下层为硝基苯层，反应液呈酸性，pH为3左右，这是由于三氯化铝水解和对羟基苯乙酮酚羟基上的氢离子电离；用盐酸酸化至pH1~2，这时，对羟基苯乙酮酚羟基上的铝离子离去而得到氢离子，不溶于水相而溶于硝基苯；用KOH溶液调pH至中性或微酸性，通过水蒸气蒸馏出去有机溶剂硝基苯，水层用三氯甲烷（对羟基苯乙酮易溶于三氯甲烷）萃取，氯仿层用无水硫酸钠干燥后蒸馏除去氯仿即得对羟基苯乙酮粗品。

2、对羟基苯乙酮制备时应该注意控制温度。Fries重排是指酚酯在三氯化铝的存在下加热，酰基重排到邻位或对位。如果芳环上带有间位定位基，则不会发生此类重排。且低温有利于对位产物，高温有利于邻位产物。实验过程中反应温度控制在60℃左右，这样产物绝大部分为对羟基苯乙酮，如果反应温度过高，则主要生成邻羟基苯乙酮。

3、虽然硝基苯的沸点很高，为210℃，但它可以通过水蒸气蒸馏除去。常压下应用水蒸气蒸馏，能在低于100℃的情况下将高沸点组分与水一起蒸出来，蒸馏时混合物的沸点保持不变。

当对一个互不混溶的挥发性混合物(非均相共沸混合物)进行蒸馏时，在一定温度下，每种液体将显示其各自的蒸气压，而不被另一种液体所影响，它们各自的分压只与各自纯物质的饱和蒸气压有关，即PA=PA0，PB=PB0，而与各组分的摩尔分数无关，其总压为各分压之和，即：

P总=PA+PB=PA0+PB0

由此可以看出，混合物的沸点要比其中任何单一组分的沸点都低。在常压下用水蒸气(或水)作为其中的一相，能在低于100℃的情况下将高沸点的组分与水一起蒸出来。综上所述，一个由不混溶液体组成的混合物将在比它的任何单一组分(作为纯化合物时)的沸点都要低的温度下沸腾，用水蒸气(或水)充当这种不混溶相之一所进行的蒸馏操作称为水蒸气蒸馏。

表一 常见水蒸气蒸馏的混合物沸点

当馏出液澄清透明不再含有有机物质的油滴时，即可断定水蒸汽蒸馏结束（也可用盛有少量清水的锥形瓶或烧杯来检查是否有油珠存在）。

4、氯仿的沸点较低，由于福州气温高，常温水不足以使四氯化碳气体冷凝，因而实验中用0℃左右的冰水作为旋蒸除氯仿时的冷凝水。

对羟基苯乙酮的合成-20110617