间氨基苯乙醚(CAS号:621-33-0),化学名称为3-乙氧基苯胺(3-Ethoxyaniline),是一种重要的芳香胺类化合物。其分子结构以苯环为核心,苯环上同时连接一个氨基(-NH₂)和一个乙氧基(-OCH₂CH₃),位于间位。这种结构赋予了它一定的极性和氢键形成能力,使其在溶解行为上表现出独特的特性。作为化学工业和制药领域的中间体,了解其在有机溶剂中的溶解情况对于配方设计、提取分离和反应工艺优化至关重要。下面将从化学专业视角,系统阐述间氨基苯乙醚在常见有机溶剂中的溶解性,并讨论相关影响因素。
基本物理化学性质概述
间氨基苯乙醚是一种无色至淡黄色液体或低熔点固体,分子式为C₈H₁₁NO,分子量为137.18 g/mol。其熔点约为10-12°C,沸点在240-250°C左右(常压下)。该化合物具有弱碱性(pKa约4.5-5.0),氨基可与酸形成盐,提高其在极性溶剂中的溶解度。溶解性受分子间相互作用主导:氨基可形成氢键,乙氧基增强亲脂性,而苯环提供非极性部分。
总体而言,间氨基苯乙醚在非极性溶剂中的溶解度较低,在中等极性和极性有机溶剂中溶解良好。这符合“相似相溶”原则:其极性官能团与溶剂的极性匹配时,溶解更佳。室温(25°C)下,其在水中的溶解度极低(<1 g/100 mL),但在有机溶剂中表现多样。
在常见有机溶剂中的溶解情况
以下基于实验数据和文献报道(如Merck Index和PubChem数据库),总结间氨基苯乙醚在典型有机溶剂中的溶解行为。溶解度以g/100 mL表示,数据为近似值,受温度和纯度影响。
1. 醇类溶剂
醇类溶剂如乙醇和甲醇,具有-OH基团,能与氨基形成氢键,因此溶解性优秀。
乙醇:高度溶解,溶解度>50 g/100 mL。间氨基苯乙醚在乙醇中可完全互溶,常用于其配制溶液或萃取。
甲醇:溶解度约30-40 g/100 mL。甲醇的较强极性进一步促进溶解,但挥发性强需注意操作安全。
异丙醇:溶解度中等,约10-20 g/100 mL。支链结构略微降低氢键强度,但仍适用于中等浓度溶液。
2. 醚类和酯类溶剂
醚类溶剂的氧原子可与氨基弱相互作用,酯类则提供酯键的极性。
二乙醚:溶解度良好,约20-30 g/100 mL。乙氧基与醚溶剂的相似性增强相容性,常用于有机合成中的溶剂化。
乙酸乙酯:溶解度中等偏上,约15-25 g/100 mL。酯基的偶极矩与化合物的极性官能团匹配,适用于液-液萃取。
3. 氯代烃类溶剂
氯代烃具有中等极性和非极性区域,适合芳香胺的溶解。
氯仿(CHCl₃):高度溶解,>40 g/100 mL。氯仿的氢键接受能力强,与氨基-NH形成有效相互作用,常作为NMR样品溶剂。
二氯甲烷(DCM):溶解度约25-35 g/100 mL。DCM的低沸点(40°C)便于蒸馏回收,广泛用于柱色谱纯化间氨基苯乙醚。
四氯化碳:溶解度较低,约5-10 g/100 mL。非极性较强的四氯化碳与化合物的极性部分匹配不足,仅适用于低浓度应用。
4. 烃类溶剂
烃类为非极性溶剂,溶解性一般依赖于芳香环的π-π堆积。
苯:微溶,溶解度<5 g/100 mL。苯的芳香性提供一定相容,但缺乏极性相互作用,导致溶解有限。
甲苯:溶解度中等,约8-15 g/100 mL。甲基取代增强溶剂极性,优于苯,常用于工业萃取。
己烷:几乎不溶,<1 g/100 mL。脂肪烃的非极性与化合物的两亲性不匹配,仅用于沉淀或洗涤。
5. 酮类和腈类溶剂
酮和腈的羰基/腈基提供强偶极矩,促进溶解。
丙酮:高度溶解,>30 g/100 mL。丙酮的极性与乙氧基相容,适用于快速溶解和反应介质。
乙腈:溶解度约20-30 g/100 mL。高极性腈基增强氢键,适合HPLC分析。
影响溶解性的因素
间氨基苯乙醚的溶解行为并非固定,受多种因素调控:
温度:升温显著提高溶解度。例如,在乙醇中,加热至50°C可使溶解度增加20-50%。但需避免过高温度导致分解(>200°C)。
pH值:作为弱碱,在酸性条件下(如添加HCl),形成盐类,提高在极性溶剂中的溶解度(可达原有的2-5倍)。在中性或碱性环境中,溶解性接近游离态。
杂质与浓度:纯度高的化合物溶解更快;高浓度时可能出现饱和或结晶,尤其在低温下。
溶剂混合:二元溶剂系统(如乙醇-水或DCM-甲醇)可优化溶解。例如,添加5-10%水至醇类中,可略微降低溶解但改善稳定性。
从热力学角度,溶解过程的吉布斯自由能变化(ΔG = ΔH - TΔS)主导:放热溶解(如在醇中)利于低温操作,而吸热过程需加热。
实际应用与注意事项
在有机合成中,间氨基苯乙醚常用于制备染料、药物(如局部麻醉剂中间体)和农药。其优异溶解性使之易于在氯仿或乙醇中进行偶联反应或重氮化。实验室操作时,推荐使用通风橱,避免皮肤接触(LD50约500 mg/kg,属低毒)。储存于凉爽、干燥处,远离氧化剂以防氨基氧化。
工业规模下,选择溶剂需考虑环保性:优先乙醇或乙酸乙酯替代氯代烃,减少挥发性有机化合物(VOC)排放。溶解度数据可通过HPLC或UV-Vis监测验证。
总之,间氨基苯乙醚在极性和中等极性有机溶剂中表现出色,而在非极性溶剂中溶解有限。这一特性源于其两亲分子结构,为化学工艺提供了灵活性。实际应用中,结合具体条件进行实验优化是关键。