實驗39己內酰胺
一、實驗目的
(1) 學習實驗室製備環己酮肟的原理和方法。
(2) 學習由環己酮肟通過Beckmann重排製備己內酰胺的原理和方法。
二、實驗原理
酮與羥胺作用生成肟,肟在酸性催化劑如硫酸、五氯化磷、多聚磷酸等作用下,發生分子重排生成酰胺的反應,稱為Beckmann重排。Beckmann重排不僅可以測定生成酮肟的酮的結構,而且在有機合成上也有一定的應用價值。例如,環己酮肟發生Beckmann重排生成己內酰胺,己內酰胺開環聚合可得到聚己內酰胺樹脂,即尼龍6,是一種性能優良的高分子材料。合成反應式如下:
ONH2OHNOHH+
三、儀器與試劑
1. 儀器
錐形瓶(100mL)、燒杯(100mL)、分液漏鬥、簡單蒸餾裝置、抽濾裝置。
2. 試劑
環己酮、鹽酸羥胺、結晶醋酸鈉、正己烷、無水硫酸鎂、硫酸(85%)、氨水(20%)、二氯甲烷。
四、實驗步驟
1. 環己酮肟的製備
在100mL錐形瓶中加入3g(0.043mol)鹽酸羥胺、5g結晶醋酸鈉、15mL水,振**使其溶解。加入3.7mL(0.036mol)環己酮,加塞,劇烈振**2~3min,環己酮肟以白色結晶析出[1]。冷卻後抽濾,並用少量水洗滌晶體,抽幹。晾幹後得固體約3.5g,熔點89~90℃。
2. 環己酮肟重排製備己內酰胺
在100mL燒杯[2]中加入2g(0.017mol)環己酮肟,再加入4mL85%硫酸,搖勻。小心地邊加熱邊攪拌至有氣泡時[3],立即移開熱源,此時會發生強烈的放熱反應,幾秒鍾內即可完成。冷卻至室溫後再放入冰水浴中冷卻。慢慢滴加約25mL20%氨水恰好至弱堿性[4]。將粗產物轉移至分液漏鬥中分出有機層,水層用二氯甲烷萃取2次,每次10mL。合並有機層,並用等體積的水洗滌2次後,分出有機層,用無水硫酸鎂幹燥至澄清透明。將幹燥後的產物濾出,水浴蒸餾,濃縮。將濃縮液放置冷卻,析出白色結晶(可進一步用正己烷重結晶)。抽濾,幹燥,產量為0.8~1.2g。