1. 실험제목 : Aniline으로부터 Acetanilide 제조

2. 실험일자 : 1999년 5월 17일

    보고일자 : 1999년 5월 22일

    조      명 : 2조(김경율, 배호민, 하정일, 김노현, 조민숙)

    작 성 자 : 김 노 현

3. 실험목적

    아닐린(Aniline)의 아세틸화(acetylation)를 이용하여 아세트 아닐리드(acetanilide)를 생성 해 본다.

4. 실험이론

    아닐린(aniline)에 무수초산(acetice anhydride)과 빙초산(acetic acid)의 혼합액을 작용시키고 가열하면   아닐린의 아민기에 아세틸기(-COCH₂)가 도입되어 아세트아닐리드가 생성된다. 이 반응을 아세틸화   (acetylation)라 한다.

  아세틸화제로서는 무수초산만을 사용하거나 빙초산만을 사용할 수도 있다. 빙초산의 사용은 매우 경제  적이기는 하나 꽤 오랫동안 가열해야 한다. acetic chloride는 몇 가지 이 유로 인해 좋지 못한 데 가장 큰  이유는 그것이 반응하면 HCl을 방출하여 HCl이 반응하지 않는 amine의 염화수소염을 만들기 때문이다.

  무수초산은 실험실에서의 합성에 쓸모가 있다. 즉 이 산 무수물은 수용액에서 amine을 acetyl화 시킬 수  있을 정도로 가수분해 반응이 늦게 일어나며 생성된 amide는 순도나 수율이 매우 좋다. 하지만 ortho-나  para-nitroaniline과 같이 비 활성 아민(약 염기)에 사용하기에는 적합하지 않다. 아세틸화는 1차 또는 2차  아민을 보호하기 위해 종종 쓰인다. acetilatic amine은 산화가 잘 안되며 방향족 치환반응에 대해 반응성  이 적고 또한 acetyl화 안된 amine이 일으키는 많은 반응을 일으키지 않는다. amino기는 산이나 염기에  의해 가수분해되어 쉽게 재생가능하다.
  아닐린에 acetic anhydride와 sodium acetate를 넣으면 acetanilide가 된다.


  물에 녹지 않는 아닐린을 먼저 염산으로 처리하여 수용성 염산염으로 만든 후 여기에 sodium acetate를  넣으면 염에서 분리된 free aniline의 쉬운 방법이며 수율도 높다. 이렇게 해서 형성된 acetanilide는 고체  이므로 물에서 재결정 및 여과될 수 있다.

  주의해야 할 부 반응으로는 deacetylation이 생길 수 있으며 이 부 반응을 억제 시키는 방법은 아래와 같  이 하면 가능하다.

5. 실험기구 및 시약

① 실험장치 : 환류냉각장치, 감압여과장치,둥근플라스크, 삼각플라스크, 분별깔대기, 알코 올램프, 온도계, 시계접시

② 실험시약 : 진한염산(HCl), 아닐린(Aniline), Na₂CO₃·3H₂O, acetic anhydride

6. 실험장치

7.실험방법

① 10㎖의 진한 염산을 서서히 300㎖의 증류수에 가한다.

     (둥근 플라스크에 증류수를 넣고 염산을 가한다.)

② 여기에 10.6㎖의 아닐린을 저어주면서 녹인다.

③ 18.3g Na₂CO₃·3H₂O를 65㎖의 증류수에 녹여 수용액을 만든다.

④ 아닐린용액을 50℃을 유지하며 30min∼1hr동안 물 중탕 해준다.

⑤ 가열 후 둥근 플라스크에 13.8㎖의 무수 아세트산(acetic anhydride)을 가하여 흔들어준다.

⑥ 다시 둥근 플라스크에 ③의 수용액을 넣고 얼음물로 실온까지 낮춘다.

    (★ 발열반응이므로 주의 할 것!)

⑦ 둥근 플라스크에 뿌옇게 생긴 아세트아닐리드를 흡입 여과장치를 이용해 여과시키고, 실온에서 말려 무게를 잰다.

    (☞ acetanilide : 백색결정, mp : 113℃)

7. 실험결과

▶거름종이의 무게 : 1.199 g

샬레의 무게 : 58.569 g

⇒ 59.569 g - ①

▶Na₂CO₃·3H₂O의 분자량 : 160 g/mol

mol 수 : 13.8 g ÷ 160 g/mol = 0.114375 mole - ②

▶아세트 아닐리드 분자량 : 135 g/mol

▶아닐린의 분자량 : 93.128 g/mol

   (m = d·v 이므로 10.6 mol ×1.0217 g/mol = 10.83 g)

아닐린의 mol 수 : 10.83 g ÷ 93.128 g/mol = 0.11263 mole - ③

▶이론적 수득량 : 0.114375mol × 135.17 g/mol acetanilide = 15.46 g

위의 ② 과 ③의 값을 비교해 봤을 때 Na₂CO₃·3H₂O의 mol수가 적으므로 한정반응물이 된다.

▶수득량 : (아세트 아닐리드를 여과시키고 실온에서 말린무게 - ①번의 무게)

☞ 69.599 - 59.569 = 10.03 g

▶수득률 : 10.03 g / 15.46 g × 100 = 64.877 %

8. 결론 및 토의

이번실험은 아닐린에 무수초산과 빙초산의 혼합액으로 아세트아닐리드를 생성하므로 아세틸화반응 알고자 하는 것이다.

실험을 하면서 특별히 어려운 점이나 문제점등은 발생하지 않았으나 결과값은 이론치에 못 미쳤던 것 같아 아쉽다.

우리 조는 아닐린용액 50∼60℃정도의 온도로 유지시키고 1시간동안 물 중탕을 했다.

그리고 나서 가열한 둥근 플라스크에 acetic anhydride를 넣자마자 발열반응으로 금새 노란색 결정이 표면위에 생겨났다. (즉, 물에 녹지 않은 아닐린을 먼저 염산처리하여 수용성 염산염으로 만든 후 여기에 soeium acetate를 넣으면 염으로 분리된 탈염된 아닐린이 생기므로 acetic anhydride가 함께 있으면 재빨리 아세틸화가 되는 것이다.)

그후 이 둥근 플라스크를 얼음물로 실온까지 낮추어 감압 플라스크에 여과하여 결정을 걸러내고 이 결정을 샬레에 담아 하루 동안 건조한 뒤 무게를 쟀다.

이로써 우리는 아세트아닐리드 즉, 백색의 작은 결정체를 얻을 수 있었다.

9. 참고 문헌

·유기화학실험. 최규석외 문우당

·유기화학실험. 김정균외 청문각

·화학공학대사전. 화학공학대사전 편찬위원회 JIMMOONSA