基础化学实验教学示范《有机化学实验》课程授课教案（非师范）实验七 2-硝基-1,3-苯二酚的制备

实验七2-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：NO.HO,.OHHO.OH2 H,o HOOHHOOH2H,SOHNO3, H2SO4100℃60~65°℃20-30℃HO,SHO,SSO,HSO,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、电炉。试剂：间苯二酚，浓硫酸，浓硝酸，乙醇，尿素【物理常数】化合物名分子量性状比重折光率溶解度熔点沸点称(d)(℃)(℃)(n)水乙醚乙醇白色针状109~110.111.285间苯二酚276.51.3991可溶可溶可溶固体1112一硝基一红色针状微溶15584.851.4396固体1,3一苯二酚无色油状340浓硫酸98.081.8410.35X液体(分解)可溶浓硝酸63.0无色液体1.41120.5尿素无色晶体1.335132.7易溶60.061.3777四、实验操作1.磺化：

1 实验七 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 60~65℃ HNO3 , H2SO4 20~30℃ 100℃ NO2 三、实验仪器与试剂 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、电炉。 试 剂: 间苯二酚， 浓硫酸， 浓硝酸，乙醇， 尿素 【物理常数】 化合物名 溶 解 度 称 分子量 性 状 比重 (d ) 熔 点 (℃) 沸 点 (℃) 折光率 (ｎ) 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 － － 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100mL烧杯中，加入2.8g粉状的间苯二酚，在充分搅拌下加入13mL浓硫酸，反应放热，反应温度控制在55~60℃（低于65℃），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2mL浓硝酸，在加入3mL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20~30℃（低于30℃），滴加完毕后，在室温放置15min后，加入7mL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P104图2.6.24进行水蒸气蒸馏，至蒸馏头出口无橘红色产物产生停止蒸馏，然后冷却，抽滤，得到粗产物。4.称量产物、计算产率。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：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？2

2 在 100mL 烧杯中，加入 2.8g 粉状的间苯二酚，在充分搅拌下加入 13 mL 浓硫酸，反应 放热，反应温度控制在 55~60℃（低于 65℃），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 2 mL 浓硝酸，在加入 3 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 20~30℃（低于 30℃），滴加完 毕后，在室温放置 15 min 后，加入 7 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 P104 图 2.6.24 进行水蒸 气蒸馏，至蒸馏头出口无橘红色产物产生停止蒸馏，然后冷却，抽滤，得到粗产物。 4．称量产物、计算产率。 五、实验记录及数据处理 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： 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？