多步法合成对硝基苯胺简介

染料生产中的重要化学中间体是硝基苯胺。在本系列实验中，通过图1所示的多步骤顺序合成对硝基苯胺。该化合物用于合成偶氮染料对位红。

以苯乙酮为原料，通过化学反应将单取代苯上的一个官能团转化为另一个官能团，然后进行亲电芳香取代反应得到目标化合物。所制备的各种化合物将用^1.核磁共振波谱。

如等式1所示，第一步对硝基苯胺的合成以苯乙酮为原料制备苯乙酮肟。肟是高度结晶的，具有碳氮双键，氮原子上有一个羟基。在合成有机化学中广泛应用于羰基化合物的保护、纯化和表征。肟是用于合成含氮化合物的通用构件。

图1。对硝基苯胺

方程1。苯乙酮肟的合成。

安全

乙醇是易燃的，必须小心处理。苯乙酮、三水合乙酸钠和苯乙酮肟对皮肤、眼睛和呼吸系统有过敏作用。

盐酸羟胺具有腐蚀性，避免接触，小心轻放。氘氯仿是有毒的，小心轻放。

苯乙酮肟的合成

程序

在100mL圆底烧瓶中加入30mL水和10mL乙醇溶液，

加入苯乙酮(3.75mL)、水合乙酸钠晶体(7.50g)、盐酸羟胺(3.75g)。

如图2所示，通过在热水浴上搅拌10分钟来加热混合物。溶液顶部应形成无色油滴。混合物在冰浴中冷却30分钟，在此期间，油必须凝固。如果需要，可通过用玻璃棒划伤烧瓶侧面来诱导结晶。通过过滤收集白色固体，用冷水冲洗并在空气中干燥。原油从沸水中再结晶，确保所有油滴溶解。然后过滤并干燥纯化产物，并如图3所示记录产率。

图2。苯乙酮肟合成的实验装置

图3。纯苯乙酮肟

图4显示了^1.H NMR谱苯乙酮，2.60ppm的单线态（3H），对应于位置1的甲基。位置4、5和6处的五个芳香族质子在7.39-8.09ppm之间以多重态共振。

图4。^1.苯乙酮的核磁共振氢谱_3.

图5显示了^1.苯乙酮肟的H NMR光谱，其中单重态（3H）为2.36ppm，对应于位置1处的甲基。

在7.30到7.84ppm的范围内，5个芳香族质子位于4、5和6位，可作为一个广泛的多重态共振。在9.31ppm时，可交换的NOH质子被观察到是一个宽的单线态，具有低的峰值积分值。

图5。^1.苯乙酮肟的核磁共振氢谱_3.

对硝基苯胺的下一步合成是由苯乙酮肟合成乙酰苯胺，如式2所示。

方程2。乙酰苯胺的合成。

乙酰苯胺的合成:贝克曼重排

程序

将3mL浓硫酸置于沸腾管中，并在热水浴中加热，直到酸的温度达到约90°C。将苯乙酮肟（3g）以小份加入，搅拌20分钟。再搅拌反应混合物15分钟。将冷却混合物倒入碎冰中以沉淀标题化合物。通过过滤收集固体并用冷水冲洗。用50mL水重结晶粗产物，并记录产率。

这个^1.乙酰苯胺的核磁共振氢谱图(图6)显示了在2.14ppm处的单线态(3H)，对应于1号位置的甲基。位于4,5和6位置的五个芳香族质子以7.02-7.65ppm之间的宽重态共振。从峰值积分值可以看出，可交换NH质子的信号也可能与多重态重叠。

图6。^1.乙酰苯胺CDCl3的核磁共振氢谱

第三步对硝基苯胺的合成是将乙酰苯胺用浓硫酸和硝酸的混合物硝化，得到硝基乙酰苯胺(式3)。主要无色产物对硝基乙酰苯胺几乎不溶于乙醇，可以滤出，而黄色的邻位异构体仍留在滤液中。

方程3。对硝基乙酰苯胺的合成

硝化的乙酰苯胺

程序

取1.5mL冰醋酸置于煮沸管中，加入1.5g乙酰苯胺。搅拌混合物，加入3mL浓硫酸。热反应混合物在冰/盐浴中冷却，直到温度降至0.5°C。

慢慢加入0.6mL发烟硝酸，确保温度不超过20℃。加入后，将反应混合物置于室温静置20分钟。将混合物倒入冰中再维持20分钟。原始的黄色固体通过过滤收集，用水清洗，然后在空气中干燥。从最少量的热乙醇中，对硝基乙酰苯胺被重结晶为奶油色的结晶固体(图7)。在空气中干燥并记录产量。

方案3。p-nitroacetanilide的综合。

图7。(一)——(b)。粗的，重结晶的对硝基乙酰苯胺。

这个^1.乙酰苯胺的核磁共振氢谱图(图8)显示了在2.05ppm处的单线态(3H)，对应于1号位置的甲基。位于4,5和6位置的5个芳香族质子共振成一个介于6.97-7.74ppm之间的广泛的多重态。在9.91ppm的DMSO-d6中还观察到可交换的NH质子为宽单线态。

图8。^1.乙酰苯胺，DMSO-d6的核磁共振氢谱

p-nitroacetanilide的^1.核磁共振氢谱(图9)显示了在2.10ppm处的单线态(3H)，对应于1号位置的甲基。4和5位的4个芳香烃质子以AA' bb '的二级体系出现，有两个多重质子集中在7.77和8.21ppm。在10.52ppm条件下观察到可交换的NH质子为宽单线态。

图9。^1.对硝基乙酰苯胺DMSO- cf6的核磁共振氢谱。

在酸性条件下水解对硝基乙酰苯胺是合成对硝基苯胺的最后一步(式4)。

水解的p-nitroacetaniline

程序

向25mL圆底烧瓶中加入浓硫酸（4mL）和水（3mL）溶液。对硝基乙酰苯胺添加（0.7g）并在回流下缓慢加热反应混合物20分钟。将热混合物倒入冷水（20mL）中，并用氢氧化钠溶液（2M，约120mL）调节溶液的pH值，直到获得碱性和黄色沉淀。在冰浴中冷却混合物。粗黄色固体通过过滤收集，用水彻底冲洗并在空气中干燥。将其从1:1乙醇/水混合物中再结晶，以获得标题化合物的亮黄色晶体。

方程4。p-nitroacetanilide的综合。

这个^1.对硝基乙酰苯胺的H NMR光谱（图10）显示了6.59和7.95ppm处的两个双峰，分别对应于位置2和3处的四个芳香族质子。如2:1峰值积分值所示，可交换NH2质子的信号在6.59ppm处与偶极子重叠。

图10。^1.对硝基苯胺DMSO-d6的核磁共振氢谱。

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