合成化学实验四 α.doc

实验四 α－苯乙胺的合成与拆分 实验目的 1. 学习和掌握利用鲁卡特(Leukart)法合成α－苯乙胺的原理和方法 学习和掌握外消旋化合物的拆分方法 实验原理 非手性条件下，用一般化学合成方法合成手性混合物时，得到的都是外消旋体，例如，用鲁卡特(Leukart)法合成α－苯乙胺即为（±）-α-苯乙胺，可用酸性拆分试剂进行拆分，例如（+）-酒石酸。具光学活性的（+）-酒石酸广泛存在于自然界，事实上，在酿酒时所获得的一系列副产物中就有（+）-酒石酸。本实验通过（+）-酒石酸与外消旋（±）-α-苯乙胺反应形成非对映异构体的盐：（-）-α-苯乙胺-（+）-酒石酸盐和（+）-α-苯乙胺-（+）-酒石酸盐。前者在甲醇中的溶解度要比后者的小。因此，利用它们在溶解度上的差异可以让（-）-α-苯乙胺-（+）-酒石酸盐从溶液中先结晶析出，经纯化、碱化处理，即可得到（-）-α-苯乙胺。母液中所含的（+）-α-苯乙胺-（+）-酒石酸盐经过类似的处理也可获得（+）-α-苯乙胺。 合成： 拆分： 药品 甲酸胺 50g (0.8mol) 苯乙酮 30g(41ml 0.25mol) （+）-酒石酸，甲醇，乙醚，50%氢氧化钠水溶液。 实验步骤 （±）-α-苯乙胺的合成 装置：以250ml三口瓶作反应器，搭建一蒸馏装置，侧口装温度计，温度计插到液面下，尾气吸收。用电炉加热。 在250ml三口瓶中加入22.2g甲酸胺，12mL苯乙酮及几粒沸石，缓慢加热至150－155℃，混合物开始溶解同时有馏分馏出，并不断放出气泡（氨和二氧化碳），反应1.5h，温度可达185－190℃， 停止加热，将馏分倒入分液漏斗中。分出有机层到回反应瓶中，补加几粒沸石继续反应1h，保持温度在184－186℃，反应结束后，冷却，将反应液倒入250ml分液漏斗中，用10ml水洗涤反应物，以除去甲酸胺与甲酰胺，分出油层，水相用乙醚提取两次，每次10ml乙醚，合并有机相，加20ml浓盐酸及几粒沸石，蒸出乙醚，然后改装成回流装置，缓缓沸腾40－50min，分解N-甲酰－苯乙胺，冷却，反应液用10ml乙醚提取以除去未反应的苯乙酮，将水解后的酸性水溶液移至简易水蒸气蒸馏装置中，加入事先准备好的冷的氢氧化钠溶液（10 g氢氧化钠溶于15ml水），进行水蒸气蒸馏，收集溜出物为弱碱性，溜出液用乙醚提取3次，（每次10ml乙醚），合并提取液，用固体氢氧化钠干燥，蒸出乙醚，（注意：蒸馏头磨口处涂上少许凡士林，防止粘结。）收集180－190℃的馏分，称重，计算产率。 （±）-α-苯乙胺的拆分 在250mL圆底烧瓶中，置入15.6g（+）-酒石酸、210mL甲醇和两粒沸石，配置回流冷凝管，水浴加热使之溶解。 用滴管从回流冷凝管上端向瓶中慢慢滴加2.4mL（±）-α-苯乙胺，边滴加边振摇（滴加速度不宜快，否则易起泡），使之混合均匀。滴加完毕，冷却至室温，静置过夜，有颗粒状棱柱形晶体析出（1）。 过滤，所得晶体用少量冷甲醇洗涤两次，置放在表面皿上凉干，即得（-）-α-苯乙胺-（-）-酒石酸盐。称重。 将上述所获（-）-α-苯乙胺-（+）-酒石酸盐溶入4倍其重量的水中，加入3.6mL14molL-1氢氧化钠水溶解，充分振摇后溶液呈强碱性。用乙醚对溶液萃取三次（3×10mL），合并乙醚萃取液，用无水硫酸钠干燥，过滤，热水浴蒸除乙醚，收集180－190℃的馏分或减压蒸馏收集81—81℃/2.4kpa(18mmHg)馏分。即为（-）-α-苯乙胺，称重、计算产率。 将产品配成10ml甲醇溶液，测定旋光度和比旋光度，计算产品的光学纯度。 比旋光度=α/CL α:样品的旋光度, 浓度:g/ mL 管长:1dm. ee%=R-S/R+S=[α]测定/[α]理论 纯（-）-α-苯乙胺 bp：184—186℃， [α]= -39.3°（CH3OH）， 附注 （1）如果析出的晶体中夹杂有针状晶体，会导致产物的光学纯度下降。此时，可用热水浴对锥形瓶缓缓加热，并不时振摇，针状晶体因易溶解而逐渐消失。当溶液中只剩少量棱柱形晶体时（留作晶种），停止加热，再让溶液在室温下慢慢冷却结晶。 思考题 1. 本实验以本乙酮与甲酸铵合成（±）-α-苯乙胺，甲酸铵在这里起什么作用，写出中间产物的结构。 2. 推测本反应的反应机理。