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8-羟基喹啉的制备- 有机化学实验模块

【摘要】:实验二十二8-羟基喹啉的制备(一)实验目的1.学习合成8-羟基喹啉的原理和方法。本实验以邻氨基苯酚、邻硝基苯酚、无水甘油和浓硫酸为原料经Skraup反应合成8~羟基喹啉。纯粹8-羟基喹啉的熔点为75℃~76℃。

实验二十二 8-羟基喹啉的制备

(一)实验目的

1.学习合成8-羟基喹啉的原理和方法。

2.巩固回流加热和水蒸气蒸馏等基本操作。

(二)反应原理

斯克洛甫(Skraup)反应是合成杂环化合物喹啉及其衍生物的最重要的方法,它是用芳胺与无水甘油、浓硫酸及弱氧化剂硝基化合物或砷酸等一起加热而制得。为避免反应过于激烈,常加入少量硫酸亚铁或硼酸作氧载体,浓硫酸的作用是使甘油脱水成丙烯醛,并使芳胺与丙烯醛的加成产物脱水成环。硝基化合物则将1,2-二氢喹啉氧化成喹啉,本身被还原成芳胺,也可参与缩合反应。Skraup反应中所用的硝基化合物要与芳胺的结构相对应,否则将导致产生混合物。有时也可用碘作氧化剂,它可缩短反应周期,并使反应平稳的进行。

本实验以邻氨基苯酚、邻硝基苯酚、无水甘油和浓硫酸为原料经Skraup反应合成8~羟基喹啉。其形成的可能过程如下:

8-羟基喹啉被广泛用作金属分析的测定和分离试剂,也是有机合成的一种很有用的中间体,尤其在药物和染料合成方面占有相当重要的地位。

(三)主要仪器、试剂

100ml圆底烧瓶,球形冷凝管,水蒸气蒸馏装置,布氏漏斗,吸滤瓶,无水甘油9.5g(7.5mL、0.1mol)、邻氨基苯酚2.8g(0.025mol),邻硝基苯酚1.8g(0.013mol),浓硫酸4.5mL,氢氧化钠乙醇

(四)操作步骤

1.在100mL圆底烧瓶中称取9.5g无水甘油,并加入1.8g邻硝基苯酚和邻氨基苯酚,使混合均匀。然后缓缓加入9mL浓硫酸,装上回流冷凝管,在石棉网上用小火加热。当溶液微沸时,立即移去火源。反应大量放热,至剧烈沸腾,待作用缓和后,继续加热,保持反应物微沸1.5h~2h。

2.待反应物稍冷后,进行水蒸气蒸馏,以除去未作用的邻硝基苯酚。

3.待瓶内液体冷却后,加入6g氢氧化钠溶于6mL水的溶液。再小心滴入饱和碳酸钠溶液,使呈中性。

4.再次进行水蒸气蒸馏,蒸出8-羟基喹啉(约收集馏液200mL~250mL)馏出液冷却至室温后抽滤收集析出的晶体,洗涤、干燥后得粗产物5g左右。

5.粗产物用4∶1(体积比)乙醇~水混合溶剂重结晶,得8-羟基喹啉2g~2.5g。(www.chuimin.cn)

6.取0.5g上述产物进行升华操作,可得美丽的针状结晶,熔点76℃。纯粹8-羟基喹啉的熔点为75℃~76℃。

注意事项

1.所用甘油的含水量不应超过0.5%(d=1.26),如果甘油中含水量较大时,则8-羟基喹啉的产量不高。方法是将普通甘油在通风橱内置于瓷蒸发皿中加热至180℃,冷至100℃左右,放入盛有硫酸的干燥器中备用。

2.试剂必须按所述次序加入,否则反应往往很剧烈,不易控制。

3.此体系为放热反应,溶液呈微沸表示反应已经开始,如继续加热,则反应过于激烈,会使溶液冲出容器

4.8-羟基喹啉既溶于酸又溶于碱而成盐,成盐后不易被水蒸气蒸馏出,故必须小心中和,控制pH在7~8之间。中和恰当时,瓶内析出沉淀最多。

5.为确保产物蒸出,在水蒸气蒸馏后,对残液的pH值再进行一次检查,必要时,再进行水蒸气蒸馏。

6.产率以邻氨基苯酚计算,不考虑邻硝基苯酚部分转化后参与反应的量。

(五)思考与讨论

1.为什么第一次水蒸气蒸馏是在酸性条件下进行,而第二次又要在中性条件下进行?

2.为什么在第二次水蒸气蒸馏前,一定要很好地控制pH范围?碱性过强时有何不利?若已发现碱性过强时,应如何补救?

3.具有什么条件的固体有机化合物,才能用升华法进行提纯?

4.在进行升华操作时,为什么只能用小火缓缓加热?

5.如果在Skraup合成中用β-苯胺或邻苯二胺作原料与甘油反应,应得到什么产物?