硝基苯的制备

实验技术十五　硝基苯的制备

【目的要求】

（1）通过硝基苯的制备加深对芳烃亲电取代反应的理解。

（2）进一步掌握液体干燥、简单蒸馏的实验操作。

【反应原理】

芳香硝基化合物一般是由芳香族化合物直接硝化制得的。

硝化反应是制备芳香硝基化合物的主要方法，也是重要的亲电取代反应之一。芳烃的硝化较容易进行，在浓硫酸存在下与浓硝酸作用，烃的氢原子被硝基取代，生成相应的硝基化合物。

例如：

反应机理如下：

硫酸的作用是提供强酸性的介质，有利于硝酰阳离子（NO^＋₂）的生成，它是真正的亲电试剂。硝化反应通常在较低的温度下进行，在较高的温度下由于硝酸的氧化作用往往导致原料的损失。

硝化反应是强放热反应，进行硝化反应时，必须严格控制好反应温度和加料速度，同时采用良好的搅拌或进行充分振荡。

【仪器及药品】

1.仪器

锥形瓶（100mL，干燥）、圆底三颈瓶（250mL）、玻璃管、橡皮管、100℃温度计、磁力搅拌器、磁力搅拌子、量筒（20mL，干燥）、滴液漏斗（50mL，干燥）、圆底烧瓶（50mL，干燥）、300℃温度计、分液漏斗（100mL）、空气冷凝蒸馏装置、石棉、大烧杯、铁台、铁圈、加热装置、石棉网。

2.药品

苯、浓硝酸、浓硫酸、5%氢氧化钠溶液、无水氯化钙。

【操作步骤】

1.硝基苯的制备

在100mL锥形瓶中加入18mL浓硝酸，在冷却和摇荡下慢慢加入20mL浓硫酸，制成混合酸备用。

在250mL圆底三颈烧瓶内放置18mL苯及一粒磁力搅拌子，三颈瓶分别装接温度计（水银球伸入液面下）、滴液漏斗及冷凝管，冷凝管上端连一橡皮管并通入水槽。开动磁力搅拌器搅拌，自滴液漏斗滴入上述制好的冷的混合酸。控制滴加速度使反应温度维持在50～55℃之间，勿超过60℃，必要时可用冷水冷却。此滴加过程约需1h。滴加完毕后，继续搅拌15min。

2.硝基苯的分离与提纯

在冷水浴中冷却反应混合物，然后将其移入100mL分液漏斗。放出下层（混合酸），并在通风橱中小心地将它倒入排水管并立即用大量水冲。有机层依次用等体积（约20mL）的水、5%氢氧化钠溶液、水洗涤后，将硝基苯移入内含2g无水氯化钙的50mL锥形瓶中，旋摇至混浊消失。

将干燥好的硝基苯滤入50mL干燥圆底烧瓶中，接空气冷凝管，在石棉网上加热蒸馏，收集205～210℃馏分，产量约18g。

纯粹硝基苯为淡黄色的透明液体，沸点210.8℃，＝1.556　2。

【操作重点及注意事项】

（1）硝基化合物对人体的毒性较大，所以处理硝基化合物时要特别小心，如不慎触及皮肤，应立即用少量乙醇洗，可用肥皂和温水洗涤。

（2）洗涤硝基苯时，特别是NaOH不可过分用力振荡，否则使产品乳化难以分层，遇此情况，可加入固体NaOH或NaCl饱和溶液一滴，或加数滴酒精静置片刻即可分层。

（3）硝化反应是一个放热反应，温度不可超过60℃。

【思考题】

（1）本实验为什么要控制反应温度在50～55℃之间？温度过高有什么不好？

（2）粗产物依次用水、碱液、水洗涤的目的何在？