基础化学实验教学示范《有机化学实验》课程授课教案（师范类）实验10 2－硝基－1,3－苯二酚的制备

实验十2-硝基-1,3-苯二酚的制备一、实验目的1．学习并巩固芳香烃亲电取代反应的定位规律和活性位置的保护；2.学习2-硝基-1.3-苯二酚的制备的原理和方法3.掌握水蒸气蒸馏的原理和实验操作方法。二、实验原理酚羟基是较强的邻对位定位基，也是较强的致活基团。如果让间苯二酚直接硝化，由于反应太剧烈，不易控制；另外，由于空间效应，硝基会优先进入4、6位，很难进入2位。本实验利用磺酸基的强吸电子性和磺化反应的可逆性，先磺化，在4、6位引入磺酸基，即降低了芳环的活性，又占据了活性位置。再硝化时，受定位规律的支配，硝基只有进行2位，最后进行水蒸气蒸馏，即把磺酸基水解掉，又同时把产物随水一起蒸出来。本反应中磺酸基起到了占位、定位和钝化的作用。反应式：MHO,.OHHOHOOH10OH2HSO42 H,OHNO3,H2S4100℃<65°℃<30℃SO,HHO,SHO,SO.H三、实验仪器与试剂仪器：水蒸气发生器、三颈烧瓶（250mL1个）、冷凝管、接受器、锥形瓶、电热套。试剂：间苯二酚5.5g（0.05mol）浓硫酸58g(31.6mL,0.59mol)浓硝酸3.9g（4mL,0.063mol)乙醇，尿素【物理常数】化合物比重熔点沸点折光率溶解度名称性状分子量(d)(℃)(℃)(n)水乙醇乙醚白色针109~可溶可溶间苯二酚1.285276.51.3991可溶110.11111状固体红色针2一硝基一微溶15584.851.43961,3一苯二酚状固体

1 实验十 2-硝基-1,3-苯二酚的制备 一、实验目的 1．学习并巩固芳香烃亲电取代反应的定位规律和活性位置的保护； 2．学习 2-硝基-1,3-苯二酚的制备的原理和方法； 3．掌握水蒸气蒸馏的原理和实验操作方法。 二、实验原理 酚羟基是较强的邻对位定位基，也是较强的致活基团。如果让间苯二酚直接硝化，由于 反应太剧烈，不易控制；另外，由于空间效应，硝基会优先进入 4、6 位，很难进入 2 位。 本实验利用磺酸基的强吸电子性和磺化反应的可逆性，先磺化，在 4、6 位引入磺酸基，即 降低了芳环的活性，又占据了活性位置。再硝化时，受定位规律的支配，硝基只有进行 2 位，最后进行水蒸气蒸馏，即把磺酸基水解掉，又同时把产物随水一起蒸出来。本反应中磺 酸基起到了占位、定位和钝化的作用。反应式： HO OH HO OH HO3S SO3H HO OH HO3S SO3H 2 H2O HO OH NO2 2 H2SO4 <65℃ HNO3 , H2SO4 <30℃ 100℃ NO2 三、实验仪器与试剂 仪 器：水蒸气发生器、三颈烧瓶（250mL 1 个）、冷凝管、接受器、锥形瓶、电热套。 试 剂: 间苯二酚 5.5 g ( 0.05 mol ) 浓硫酸 58 g （31.6 mL, 0.59 mol ） 浓硝酸 3.9 g ( 4 mL, 0.063 mol ) 乙醇， 尿素 【物理常数】 化合物 名 称 分子量 性 状 比 重 (d ) 熔 点 (℃) 沸 点 (℃) 折光率 (ｎ) 溶 解 度 水 乙 醇 乙 醚 间苯二酚 110.11 白色针 状固体 1.285 109～ 111 276.5 1.3991 可溶 可溶 可溶 2－硝基－ 1,3－苯二酚 155 红色针 状固体 － 84.85 － 1.4396 微溶 － －

无色油340浓硫酸98.0810.351.84状液体(分解)无色可溶浓硝酸63.01.41120.5液体无色易溶尿素60.061.335132.71.3777晶体四、实验操作1.磺化：在250ml烧杯中，加入5.5g粉状的间苯二酚，在充分搅拌下加入25mL浓硫酸，反应放热，产生白色磺化产物，冷却到室温，然后用冰水浴冷却至0~10℃。2：硝化：在锥形瓶中加入4mL浓硝酸，在加入5.6mL浓硫酸配制混酸并在冰水中冷却。将此配制的混酸液在搅拌下慢慢用滴管滴入磺化产物中。维持温度低于30℃，滴加完毕后，在室温放置15min后，加入15mL冰水稀释，维持温度低于50℃。3.粗产物处理：将反应物转移到250mL三颈烧瓶中，加入0.1g尿素，按教材p80图3.6进行水蒸气蒸馏，将产物全部蒸出，然后冷却，抽滤，粗产物用50%乙醇的水溶液进行重结晶。4.称量产物、计算产率并测定熔点。五、实验记录及数据处理1.制备2-硝基-1,3-苯二酚：实验现象时间实验步骤2.实验结果：产物外观：产量：

2 浓硫酸 98.08 无色油 状液体 1.84 10.35 340 (分解) ∞ － 浓硝酸 63.0 无色 液体 1.41 － 120.5 － 可溶 － － 尿素 60.06 无色 晶体 1.335 132.7 － 1.3777 易 溶 － － 四、实验操作 1．磺化： 在 250ml 烧杯中，加入 5.5g 粉状的间苯二酚，在充分搅拌下加入 25 mL 浓硫酸，反应 放热，产生白色磺化产物，冷却到室温，然后用冰水浴冷却至 0 ~10℃。 2．硝化： 在锥形瓶中加入 4 mL 浓硝酸，在加入 5.6 mL 浓硫酸配制混酸并在冰水中冷却。将此配 制的混酸液在搅拌下慢慢用滴管滴入磺化产物中。维持温度低于 30℃，滴加完毕后，在室 温放置 15 min 后，加入 15 mL 冰水稀释，维持温度低于 50℃。 3．粗产物处理： 将反应物转移到 250 mL 三颈烧瓶中，加入 0.1g 尿素，按教材 p80 图 3.6 进行水蒸气 蒸馏，将产物全部蒸出，然后冷却，抽滤，粗产物用 50% 乙醇的水溶液进行重结晶。 4．称量产物、计算产率并测定熔点。 五、实验记录及数据处理 1．制备 2-硝基-1,3-苯二酚： 时 间 实 验 步 骤 实 验 现 象 2．实验结果： 产物外观： 产 量：

产率：熔点：六、实验注意事项1.先磺化、后硝化，要注意试剂加入的先后顺序。2．磺化时，先充分搅拌，完全溶解成透明溶液，再搅拌即有乳白色物生成。如果没有可用温水温热，加速反应，温度不超过65℃。3.硝化时，一定要在冷却下，边搅拌，边慢慢滴加混酸。若滴加太快，就会发生氧化反应，使溶液变灰或变黑。4.稀释时，加冰水不能太多，否则，水蒸气蒸馏时，会蒸不出产品。七、思考题：1.2一硝基一1.3一苯二酚能否用间苯二酚直接硝化来制备，为什么？2．本实验硝化反应温度为什么要控制在30℃以下？温度偏高有什么不好？3.进行水蒸气蒸馏前为什么要加入冰水稀释？3

3 产 率： 熔 点： 六、实验注意事项 1．先磺化、后硝化，要注意试剂加入的先后顺序。 2．磺化时，先充分搅拌，完全溶解成透明溶液，再搅拌即有乳白色物生成。如果没有， 可用温水温热，加速反应，温度不超过 65℃。 3．硝化时，一定要在冷却下，边搅拌，边慢慢滴加混酸。若滴加太快，就会发生氧化 反应，使溶液变灰或变黑。 4．稀释时，加冰水不能太多 ，否则，水蒸气蒸馏时，会蒸不出产品。 七、思考题： 1． 2－硝基－1,3－苯二酚能否用间苯二酚直接硝化来制备，为什么？ 2． 本实验硝化反应温度为什么要控制在 30℃ 以下？温度偏高有什么不好？ 3． 进行水蒸气蒸馏前为什么要加入冰水稀释？