课程教学大纲编制规范

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1 实验教学指导书 有机化学 精细化工 实验 ( 化学专业 应用化学专业 ) 刘品华编著 化学与生命科学系二〇〇七年三月

2 目 录 第一部分 化学专业有机实验 有机化学实验 教学大纲 1 实验一预备实验 4 实验二熔点测定 6 实验三蒸馏和沸点测定 8 实验四分馏 11 实验五水蒸汽蒸馏 14 实验六减压蒸馏 17 实验七重结晶提纯法 20 实验八薄层色谱及柱色谱法 23 实验九液体化合物折光率 旋光度的测定 26 实验十乙醚的制备 31 实验十一正溴丁烷的制备 33 实验十二乙酸乙酯的制备 37 实验十三利用脂肪抽提器从植物原料 ( 万寿菊 ) 中提取浸膏 41 实验十四苯乙酮的制备 41 实验十五肉桂酸的制备 45 实验十六乙酰苯胺的制备 47 实验十七己二酸的制备 50 实验十八环己烯的制备 52 实验十九甲基橙的制备 55 实验二十环己酮的制备 57 实验二十一乙酰水杨酸的制备 59 实验二十二己内酰胺的制备 62 实验二十三苯甲醇和苯甲酸的制备 64 实验二十四从茶叶中提取咖啡因 65 实验二十五乙酸纤维素的制备 66 实验二十六二苯甲醇的制备 67 实验二十七聚苯乙烯乳液的制备及应用设计 70 教学建议与说明 74 1

3 第二部分 应用化学专业有机实验 有机化学实验 教学大纲 75 实验一预备实验 78 实验二熔点测定 80 实验三蒸馏和沸点测定 82 实验四分馏 85 实验五水蒸汽蒸馏 88 实验六减压蒸馏 91 实验七重结晶提纯法 94 实验八薄层色谱及柱色谱法 97 实验九液体化合物折光率 旋光度的测定 100 实验十乙醚的制备 105 实验十一正溴丁烷的制备 107 实验十二乙酸乙酯的制备 111 实验十三利用脂肪抽提器从植物原料 ( 万寿菊 ) 中提取浸膏的设计实验 115 实验十四苯乙酮的制备 115 实验十五肉桂酸的制备 119 实验十六乙酰苯胺的制备 122 实验十七己二酸的制备 124 实验十八环己烯的制备 127 实验十九甲基橙的制备 130 实验二十从茶叶中提取咖啡因 132 实验二十一乙酸纤维素的制备 133 实验二十二二苯甲醇的制备 134 实验二十三聚苯乙烯乳液的制备及应用设计 137 教学建议与说明 140 2

4 第三部分 化学 应用化学专业精细化工实验 精细化工 教学大纲 141 实验一表面活性剂表面张力的测 148 实验二洗洁精的配制 151 实验三聚醋酸乙烯乳液的合成 153 实验四乙酸纤维素的制备 154 教学建议与说明 156 3

5 有机化学实验 教学大纲 课程代码 : 课程名称 : 有机化学实验英文名称 :Experiment of Organic Chemistry 总学时 :99 总学分 :5.5 课程类别 : 专业课适用对象 : 化学 ( 本科 ) 先修课程 : 无机化学无机化学实验有机化学 一 教学目的有机化学实验是应用化学本科专业必须开设的一门基础课程, 教学的目的是结合有机化学中所学的基础理论知识训练学生有机化学实验的基础知识 基本技能, 培养学生运用化学的基本理论 知识和技能来解决科研 教学演示实际问题的能力, 培养学生正确选择有机化合物的合成 分离与鉴定产物的方法以及分析和解决实验中所遇到问题的思维能力和动手能力 同时, 培养学生理论联系实际的作风, 实事求是, 严格认真的科学态度与良好的工作习惯 为其今后所要从事的科研和教学工作打下坚实的基础 在具体教学内容选择上, 力图反映出滇东教育的地方特色 二 基本要求 不追求合成实验的最高产率, 而是着眼于减少试剂用量 缩短反应时间以及采取某些措施取得满意的产率和产物质量 ; 不追求做过多的实验, 而是强调熟练掌握 深刻认识做过的每一个实验 ; 在做好经典的有机化学实验的基础上, 适当地向非经典的有机化学实验扩展 向相关学科实验渗透 向生产实际靠近 以讲 练 示范 讨论的形式进行, 教学中辅以一定的现代教学手段, 配备演示录像带, 利用其产生的声 光 色的演示效果, 增强学生的感性认识, 激发学生的学习兴趣和规范操作意识 整个教学过程以学生动手实践为主 通过讲授 讨论有机化学实验的一般知识应使学生 1 了解有机化学实验规则和实验室安全知识 ;2 了解常用仪器规格 性能 使用 清洗 和干燥 ;3 了解有机化合物的特点和研究方法 ;4 熟悉有机实验的预习 记录和实验报告的书写格式, 能写出合格的实验报告 ;5 了解和初步会查阅有机化学实验参考资料及文献 通过实验使学生熟练掌握熔点测定 蒸馏和沸点测定 分馏 水蒸汽蒸馏 减压蒸馏 萃取 重结晶提纯法 薄层色谱法等基本操作 三 实验教学内容 要求与学时实验总学时数 99, 应开实验 25 个, 其中必做实验 20 个, 选做实验 5 个 1

6 编实验实验教学实验题目具体要求号学时类别形式 认领识别仪器, 了解仪器的性能及使用功 1 预备实验 能 ; 学习实验规则, 安全事故的预防及处理 ; 了解实验要求及评分办法 3 验证 指导 熔点测定 ( 同时要求学会 2 显微熔点测量法和数字熔点测定仪的使用 ) 3 蒸馏和沸点测定 4 分馏 ( 甲醇和水的分馏 ) 5 水蒸汽蒸馏 6 减压蒸馏 7 重结晶提纯法 8 薄层色谱及柱色谱法 液体化合物折光率 旋光 9 度的测定 10 乙醚的制备 11 溴丁烷的制备 12 乙酸乙酯的制备 利用脂肪抽提器从植物原 13 料 ( 万寿菊 ) 中提取浸膏 14 苯乙酮的制备 了解熔点测定的意义 ; 熟悉测定熔点的装置 ; 掌握测定熔点的操作方法 4 验证 指导 了解沸点测定的意义 ; 掌握常量法及微量 法测定沸点的原理和操作方法 ; 熟悉蒸馏 3 验证 指导 装置 了解分馏的原理和意义, 蒸馏和分馏的区 别, 分馏柱的种类及其特点 ; 掌握实验室 4 验证 指导 分馏的操作方法 了解水蒸汽蒸馏的原理及应用 ; 掌握水蒸汽蒸馏的装置及操作方法 4 验证 开放 了解减压蒸馏的原理, 掌握操作技能 ; 学 会减压蒸馏仪器装置的装配 ; 掌握真空泵 ( 油泵 ) 和循环水真空泵的特点及减压蒸馏仪器装置的装配要求 4 验证 指导 学习重结晶法提纯固态有机物的原理和 方法 ; 掌握热抽滤方法 ; 了解常压热滤 3 验证 开放 操作和学会菊花滤纸的折叠方法 学习薄层色谱及柱色谱法的原理及其方 法 ; 学习旋转蒸发仪的使用 ; 掌握柱色谱 5 设计 指导 法的分离提纯技术 ; 学会展开剂的选择 了解折光率测定的原理和方法 ; 掌握折光 率测定的操作 ; 解旋光度测定的原理和方 4 验证 指导 法 ; 掌握旋光度测定的操作 学会醇分子间脱水制醚的原理和方法 ; 学会使用分水器的操作 4 综合 指导 通过查找实验手册及文献, 弄清制备溴丁 烷的原理, 进而设计出制备方案 ; 掌握低沸点物蒸馏的基本操作 ; 对产品进行必要 5 综合 指导 的表征 了解从有机酸合成酯的一般原理和方法 ; 巩固蒸馏 分液漏斗的使用等操作 ; 对产 5 综合 指导 品进行气相色谱分析 掌握脂肪抽提器的原理 装置及操作方 法, 结合薄层色谱及柱色谱法进行分离叶黄素和胡萝卜素, 结合当地万寿菊产业的 5 设计 指导 发展了解实际应用的价值和意义 学习付 - 克酰化制备芳酮的原理和制备方 5 综合指导法 ; 学会回流 干燥等装置的装配 2

7 编实验实验教学实验题目具体要求号学时类别形式 15 肉桂酸的制备 学习 Perkin 反应的原理 ; 巩固水蒸汽蒸馏和重结晶的操作 4 综合 指导 16 乙酰苯胺的制备 通过查阅资料掌握苯胺乙酰化反应的原理, 理出合理的合成路径 ; 熟悉固体有机 3 综合 指导 物提纯的方法 17 己二酸的制备 学会醇 酮经强氧化得到的原理 ; 学会使用电动搅拌机 3 综合 开放 18 环己烯的制备 学习浓硫酸催化环己醇脱水制环己烯的原理和方法 ; 掌握分馏和水浴蒸馏操作技 4 综合 指导 能 19 甲基橙的制备 掌握重氮反应和偶合反应的操作 ; 巩固盐析和重结晶的操作 3 综合 开放 20 环己酮的制备 * 掌握氧化法制备环己酮的原理和方法 ; 熟练掌握蒸馏萃取等操作 3 综合 指导 21 乙酰水杨酸的制备 * 学会有机物含有两种官能团的选择反应 ; 掌握减压抽滤 重结晶的方法 3 综合 指导 22 己内酰胺的制备 * 学习肟的合成和方法 ; 学习 Beckmann 重排的实施方法 ; 熟悉减压蒸馏的装置和操 4 综合 指导 作 23 苯甲醇和苯甲酸的制备 * 加深对 Cannizaro 岐化反应的认识 ; 学会水浴蒸馏和重结晶的操作 3 综合 指导 24 从茶叶中提取咖啡因 了解从天然物中提取有机物的一般原理和方法 ; 掌握升华 胶汁溶液过滤等操作 5 设计 指导 25 乙酸纤维素的制备 * 掌握乙酸纤维素的制备方法 ; 了解纤维素的结构特征 8 设计 指导 26 二苯甲醇的制备 * 学习制备醇的原理 ; 学会在碱性溶液中用锌粉还原制备醇的方法 3 综合 指导 学习用苯乙烯单体合成高分子化合物的 27 原理和方法 ; 测试乳液的热稳定性 耐盐聚苯乙烯乳液的制备及应稳定性 酸碱稳定性 ; 测试乳液的黏度 ; 用设计 * 成膜性质 ; 同时学会高分子化合物在实践中的应用 6 设计 指导 注 : 上表中带 * 的为选做实验 3

8 实验教学内容 [ 实验目的及要求 ] 实验一预备实验 1. 让学生掌握有机化学实验的规则 要求 ; 2. 熟悉安全知识 ; 安全守则 ; 3. 掌握事故的预防处理和急救 ; 4. 了解有机实验常用的仪器和装置, 玻璃器皿的洗涤和保养 及如何做好实验预习 记录, 写好实验报告及文献查阅 [ 实验仪器及用品 ] 磨口仪器一套 ; 温度计一支 (0~200 分刻度 0.1 ); 量筒 ; 烧杯 ; 研钵 ; 电热套 ; 电磁加热搅拌机等 [ 实验内容及步骤 ] 1. 讲解认识仪器及实验室安全知识, 有机化学实验课是一门重要的基础课, 要求学生的独立操作能力及动手能力很强 要做好有机合成实验, 必须要全面熟练地掌握相关理论知识及实验基本操作技能 有机化学实验具有一定的不可预测性, 灵活的面对 适当的处理实验过程中出现的各种状况是非常重要的 要做到这点同样需要过硬的理论基础及熟练的操作技能 同样的实验, 同样的药品 仪器, 不同的人来操作往往得到不同的结果 熟练掌握有机化学实验的一般操作技能 学会重要有机化合物的制备 分离 纯化和鉴定方法 培养实事求是的科学态度, 良好的实验素养和分析问题 解决问题的独立工作能力 通过这门课程的学习, 应在有机实验技术方面变得训练有素, 为今后做毕业论文或相关工作打下良好的基础 基本操作 : 简单基本操作 : 包括熔点 沸点的测定 ; 蒸馏 ; 重结晶 ; 萃取 ; 色谱分离等, 有专门的课程 复杂基本操作 : 如分馏 ; 水汽蒸馏 ; 分水 ; 机械搅拌器的使用 ; 减压蒸馏等, 这些操作将出现在有机合成实验中 有机合成实验 : 化合物的制备实验多步骤反应实验考试实验考勤 : 不迟到 早退 ; 不能以任何原因缺席 3 次以上实验课程 4

9 做好预习工作, 写好预习提纲, 合理安排时间 严禁在实验室内吸烟或进食 实行轮流值日制度, 值日同学应做好实验结束后的清洁工作, 并在所有同学实验结束后关好所有电器及门窗 爱护仪器, 每次实验结束应清点齐备后收拾好 写好实验报告, 当次实验之报告于下次实验前交 实验报告的内容实验目的和要求反应式 : 包括主反应和副反应实验所需主要物料及产物的物理常数反应装置图实验步骤和现象记录粗产物纯化过程及原理产品外观 产率计算讨论关于讨论 : 对于同一个实验, 由于每位同学对理论知识及实验操作掌握程度的不同, 同时每人对实验的理解也存在差异 因此每位同学的实验现象都是不完全相同的, 都会出现一些独有的现象, 这需要在实验报告中进行总结 讨论的重要性在于 : 通过对自己实验过程的回顾, 可以发现自己在实验中的不足之处, 防止以后出现相同的错误 同时可以加深对实验相关理论知识及实践操作的认识, 巩固学习成果 进行有机化学实验, 经常使用易燃 有毒和腐蚀性试剂 比如乙醚 乙醇 丙酮和苯等溶剂易于燃烧 ; 甲醇 硝基苯 有机磷化合物 有机锡化合物 氰化物等属有毒药品 ; 氢气 乙炔 金属有机试剂和干燥的苦味酸属易燃易爆气体或药品 ; 氯磺酸 浓硫酸 浓硝酸 浓盐酸 烧碱及溴等属强腐蚀性药品 同时, 有机化学实验中常使用的玻璃仪器易碎 易裂, 容易引发伤害 燃烧等各种事故 还有电器设备等, 如果使用不当也易引起触电或火灾 每人在第一次上课时在准备室领取一套玻璃仪器, 领取后应按清单点数并洗净, 不够需到准备室补齐 实验过程中应小心使用玻璃仪器, 若发生仪器损坏, 应及时到准备室报告并领取新仪器, 同时承担部分费用 每次实验后应将自己的所有玻璃仪器收好保存在柜中 所有课程结束后, 清点仪器交还回准备室, 缺损的需补齐, 并承担相应费用 2. 认领仪器 3. 打扫卫生 [ 实验报告要求 ] 5

10 要求含如下项目内容 : 1. 实验目的, 实验要求 ; 2. 反应式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 原料 产物和副产物的物理常数 ; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 正确地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 用图表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 现象记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 产品外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 重量 产率 讨论 [ 实验目的及要求 ] 实验二熔点测定 了解熔点测定的意义, 掌握熔点测定的操作方法 [ 实验原理 ] 固体物质在一定大气压力下加热熔化时的温度称为熔点 ( 缩写为 m.p) 严格地说: 熔点是物质固液两相在大气压力下平衡共存时的温度, 在此温度下固体的分子 ( 或离了 原子 ) 获得足够的动能以克服分子 ( 离子 原子 ) 间的结合力而液化, 一个纯化合物从开始熔化 ( 始熔 ) 至完全熔化 ( 全熔 ) 的温度范围叫做熔点距, 也叫熔点范围或熔程 当含有杂质时, 会使其熔点下降, 熔点距变宽, 纯物质有固定的熔点和熔点距 [ 实验仪器及用品 ] 1.b 形管 (Thiele) 一个 2. 显微熔点测定仪 3. 自动熔点测定仪 4. 酒精灯 5. 培养皿或表皿 6. 玻璃管长 40-50cm 7. 毛细管 ( 熔点管 )Φ=1mm, L=60~70mm 水银温度计一支 9. 开口胶塞 ( 配 b 形管 ) 10. 铁架台 烧瓶夹 十字夹, 火柴, 角勺试剂 :1. 浓 H2SO4;2.AR 尿素 ;3.AR 肉桂酸 C6H5CH=CHCOOH;4. 尿素与肉桂酸的等量混合物 ; 5. 农用尿素或沙糖 [ 实验内容及步骤 ] 常规实验内容及步骤 : 6

11 把毛细管一端用酒精灯熔封, 在测试样品中用开口端反复插, 然后把开口端向上竖直通过玻管自由下落, 使样品落实在毛细管底, 重复几次, 使样品的高度约 3-5mm 时为止 装样要求 : 操作要迅速, 防止样品吸潮 样品要研得很细, 装入的样品要密实, 受热才均匀, 如果有空隙不易传热, 影响测定结果 测定熔点的装置 : Thiele 管熔点测定装置 需保持加热浴硫酸的透明度, 更于观察 测定准确的关键之一就是加热速度, 使热能透过毛细管样品受热熔化, 使溶化温度与温度计所示温度一致 一般方法是, 先快速加热下测定一次化合物的大概熔点, 然后再做一次精细测定 每改测一次需待热浴温度下降约 30 当测定时温度升高到预测熔点下约 15 时, 应减缓加热速度, 控制在每分钟上升约 1-2 的速度升温, 一般在加热途中将热源移去, 观察温度是否上升, 再如温度上升停止, 再小火加热 当接近熔点时, 加热要更慢 每分钟约上升 , 此时应该特别注意温度的上升和毛细管中样品的情况, 当毛细管中样品开始塌落和有湿润现象, 出现小滴液体时, 表示样品已开始熔化为始熔, 记下温度, 继续微热至微量固体样品消失成为透明液体时, 为全熔, 即为液化合物的熔程 ( 完全熔化的温度 ) 记录为 : 熔点 ***~***,*** 蹋落实验完毕, 把温度计放在石棉网上, 或挡空放置让其自然冷却至室温, 用废纸擦去硫酸, 才可用水冲洗 否则, 容易发生水银柱断裂 热浓硫酸待冷却后, 方可倒回瓶中 显微熔点测定法 : 显微熔点测定法是用显微熔点测定仪或精密显微熔点测定仪测定熔, 其实质是在显微镜下观察熔化过程 操作步骤 : 在载玻片上放上待测物, 调整焦距, 清楚为止, 开始升温可调整成快速升温, 接近熔点时调整成慢速升温, 并认真观察熔化情况, 出现塌落或有小液体时为始熔, 变为透液体时为全熔 下一次测定时用散热块降湿后再侧 具体仪器操做见仪器及教师演示 自动熔点测定仪 : 自动熔点测定仪是根据待测物熔化前与熔化后的透光率不同, 根据预计程序自动测试和显示记录的仪器 操作步骤 : 用毛细管, 装样后 ( 装样同前 ) 插入样品孔调好测试温度范围, 开机即可自动测示, 仪器会自动显示初熔温度, 全熔温度 要求用常规法测定尿素, 肉桂酸, 及混合的熔点 显微熔点仪任选两个物质测定 7

12 自动熔点仪任选两个物质测定 自备农用尿素或沙糖, 任选一种方法进行测定 [ 思考题 ] 1. 熔点测定有何意义? 2. 第一次测定熔点时已经熔化后经冷却又固化的有机物是否可以再作第二次熔点测定? 3. 测定熔点造成的误差与哪些因素有关? 怎样控制升温速度? [ 实验注意事项 ] 1. 毛细管一端封口要严, 不能漏, 否测 H2SO4 渗入欲测物中, 使测定失败 2. 操做中配戴护目镜, 防止硫酸或玻璃贱入眼睛 3. 物料要装密实, 高度约 0.5cm, 靠硫酸的粘度贴在温度计上, 样品部位靠紧温度计水银球 4.b 型管中浓 H2SO4 不得装的太多, 高出 b 型管上口测管 0.5cm 即可 5. 已测过的样品不能做策二次测定, 因为有时某些物质会发生部分分解, 或晶型转变, 至使成为一个混合物 6. 温度计从硫酸中取出不得马上用水冲洗, 否则温度计将破裂 7. 加强热前需预热, 以免受热不匀 b 型管破裂 8. 供参考的报告格式 [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 1. 实验目的, 实验要求 ; 2. 反应式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 原料 产物和副产物的物理常数 ; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 正确地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 用图表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 现象记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 产品外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 重量 产率 讨论 ; [ 实验目的及要求 ] 实验三蒸馏和沸点测定 了解测定沸点的意义, 掌握常量法 ( 蒸溜 ) 及微量法测定沸点的原理及方法 ; 学会和掌握蒸溜装置的安装, 理解蒸溜的含意 ; [ 实验原理 ] 沸点 : 当液体的饱和蒸气压与外界大气压力相等时, 液体沸腾, 这时的温度称为该液体物质的沸点, 用 p.b 表示 8

13 其本质是液态物质受热时, 由于分子运动, 使其从液体表面逃逸出来, 这种倾向随温度的升高而增大, 当大到与外界压力相等时, 液体沸腾, 此时的温度称为该液态物质的沸点 通常所指沸点是指在 760mmHg 下液体的沸腾温度, 故测定沸点时, 必须记录当时的大气压 蒸溜 : 蒸溜是将液态物质加热到沸腾变为蒸汽又将蒸汽冷凝为液体, 这两个过程的联合操作 蒸溜的作用 : 1 分离沸点不同的物质, 但是要求沸点差大于 30 低沸物 + 高沸物 + 不挥发物 ( 蒸馏 /Δ) 低沸物先蒸出 高沸物后蒸出 不挥发物留在 蒸发器中 2 测定液体的沸点, 当一种液体蒸完后, 温度有一个下降的过程 ( 加热不能太猛 ) 由此可判断一种低沸点的物质是否蒸完 1 提纯, 除去不挥发的杂质 2 回收溶剂, 或蒸出部分溶剂, 以浓缩溶液 沸点测定的方法有机室常用测定沸点的方法有两种 : 1. 常量法 用蒸溜法测定沸点, 样品用量较多一般在 10ml 以上 2. 微量法 与 Thiele 管熔点测定法相似, 仅有内外管之别, 精确度为 ±1~2 [ 实验仪器及用品 ] 1 蒸溜烧瓶 2 直形冷凝管 3 接液管 4 接受器 ( 锥形瓶 ) 5Thiele 管 6 温度计 7 沸点 8 玻璃漏斗 9 乙醇 [ 实验内容及步骤 ] 1 受热气化部分 : 电炉 蒸馏烧瓶 石棉网 湿度计 注意 : (1) 蒸馏烧瓶的选择, 蒸馏液的装入量不得超过蒸馏烧瓶容量的 2/3; (2) 必须加入沸石, 以防暴沸, 若加热后才发现未加沸石, 必须马上停止加热, 待冷却后才可补加沸点 ; (3) 温度计水银球的上缘要与蒸馏烧瓶支管口的下缘平齐, 使蒸溜时水银球完全被蒸汽所包围, 才能正确测得蒸汽的温度, 参图 2-19, 过高测得沸点偏低, 过低测得沸点偏高 2 气体冷却部分, 蒸汽的冷却主要采用直型冷凝管冷凝 ; 种类 : (1) 空气冷凝管 - 适用于蒸馏沸点高 130 以上的液体 ; (2) 直形凝管 - 适用干蒸溜沸点低于 130 的液体 ; (3) 球形或蛇形凝管 - 适用于蒸溜低沸点液体用, 但需要垂直安装 冷凝管的水进出口 : 不论如何安装仪器, 进水口一般为下端口, 出水口为上端口, 进水口与水龙头用橡皮管联接 出水口用橡皮管引流排出进入水池 9

14 3 接受液体部分 : 主要指接液管 三角烧瓶要注意 : 与外界大气相通, 接液管与冷凝管要接稳 装配 拆卸顺序蒸馏装置装配的一般原则 : 先下, 后上, 从左至右 ( 依水源向而走 ) 冷凝管出口方向靠近水源 即 : 电炉 石棉网 ( 水浴 ) 蒸馏烧瓶 冷凝管 接液管 三角烧瓶 [ 温度计在装料后再用漏斗装 ] 要求 : 规范 合理 侧看在一个平面, 蒸馏浇瓶用烧瓶夹, 夹住径部 ; 冷凝管用万能夹, 夹住中部. 拆卸一般顺序 : 与装配顺序相反 即 : 停止加热 三角烧瓶 接液管 冷凝管 蒸馏烧瓶 石棉网 ( 水浴 ) 电炉蒸馏操作顺序 : 安装电炉 水浴 蒸馏烧瓶 ( 放入沸石 )[ 沸石要求干燥, 如升温后才发现未放入沸石, 不能马上加入, 必须停止加热, 降温后再放入, 否则引起暴沸, 导致液体冲出 ] 冷凝管 入出水管 接 液管 三角烧瓶 用漏斗加料 安装温度计 通冷凝水 加热升温 开始滴液时记录温度 ( 控 制每秒滴下 1-2 滴为宜 ) 待温度突然下降即停止加热 ( 拆仪器 )[ 停止加热, 停止通水后拆 ] 实验记录 : 加入乙醇量 : 蒸出乙醇量 : 室温 : 大气压力 : 第一滴液时湿度 : 恒定滴液时温度 : b 型管法测定沸点步骤 : 用烧瓶夹固定住 b 型管 在 b 型管中加入水至上支口高 0.5cm 用橡皮筋把沸点外管固定在温度计上, 下端与温度计水银球平齐 沸点外管中加入 4-5 滴乙醇 在沸点外管中放入一根长 7-8cm, 内径约 1mm 的上端封闭的毛细管 加热 b 型管, 待毛细管开口处有一连串小气泡冒出时, 停止加热 待温度自然下降, 气泡逸出的速度减慢, 仔细观察最后一个气泡出现而又欲缩回到管内的瞬间温度, 即表示毛细管内液体的蒸气压与外界大气压力平衡时的温度, 即为该液体的沸点 取出温度计 拆出装置记录 : 微量法测定沸点 [ 思考题 ] 1. 进行蒸馏操作时应注意哪些问题? 2. 在蒸馏装置中, 把温度计水银球插入液面上或者在蒸馏烧瓶支管口上, 是否正确? 为什么? 3. 将待蒸馏的液体倾入蒸馏烧瓶中时, 不使用漏斗行吗? 如果不用漏斗那应该怎样操作呢? 4. 蒸馏时放入止暴剂为什么能防止暴沸? 如果加热后才发现未加入止暴剂时, 应怎样处理才安全? 5. 当加热后有馏液出来时, 才发现冷凝管未通水, 请问能否马上通水? 如果不行? 应怎样办? 6. 向冷凝管通水是由下而上, 反过来效果怎样? 10

15 把橡皮管套进冷凝管侧管时, 怎样才能防止折断其侧管? 7. 如果加热过猛, 测定出来的沸点会不会偏高? 为什么? 8 用微量法测定沸点, 把最后一个气泡刚欲缩回至内管的瞬间的作为该化合物的沸点, 为什么? [ 实验注意事项 ] 1 在蒸馏过程中, 若温度突然下降时, 就应停止蒸溜, 不能蒸干 ; 2 乙醇沸点低于 100, 属易燃物, 因此必须用水浴加热, 严禁明火加热 ( 的用油浴 ); 3 建议取乙醇量为 50ml, 采用 100ml 蒸馏烧瓶 [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 1. 实验目的, 实验要求 ; 2. 反应式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 原料 产物和副产物的物理常数 ; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 正确地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 用图表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 现象记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 产品外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 重量 产率 讨论 [ 实验目的及要求 ] 实验四分馏 1. 了解分馏的原理和意义 2. 了解分馏柱的各类和选择方法 3. 学习实验室常用分馏的操作方法 [ 实验原理 ] 分馏的基本原理与蒸馏相似, 不同之处是, 借助分馏柱将多次气化 冷凝的蒸馏过程, 在一次操作中完成 通过分馏柱的多次蒸馏作用, 能更有效地分离沸点接近的液体混合物 在分馏柱内, 当上升蒸气与下降冷凝液互相接触时, 上升蒸气部分冷凝放出热量使下降的冷凝液部分气化, 两者之间发生了热量交换, 结果, 上升蒸气中易挥发组分增加, 而下降的冷凝液中高沸点组分增加, 如果继续多次, 就等于进行多次蒸馏 这样靠近分馏柱顶部易挥发物质的组分比率高, 而在烧瓶里高沸点组分的比率高 这样只要分馏柱足够高, 就可将这两种组分完全彻底分开 分馏实际上就是使沸腾着的混合物蒸气通过分馏柱 ( 工业上用分馏塔 ) 进行一系列的热交换, 由于柱外空气的冷却, 蒸气中高沸点的组分就被冷却为液体, 回流入烧瓶中, 故上升的蒸气中含低沸 11

16 点的组分就相对地增加, 当冷凝液回流途中遇到上升的蒸气, 两者之间又进行热交换, 上升的蒸气中高沸点的组分又被冷凝, 低沸点的组分仍继续上升, 易挥发的组分又增加, 如此在分馏柱内反复进行着汽化 冷凝 回流等程序, 当分馏柱的效率相当高且操作正确时, 在分馏柱顶部出来的蒸气就接近于纯低沸点的组分, 这样最终便可将沸点不同的物质分离出来 意义 : 分馏又叫做多次蒸馏或精馏是分离提纯液体有机混合物的一种重要方法, 适用于分离沸点差较小 (1-2 ) 的液体混合物, 它既克服了多次蒸馏的缺点, 又可有效地分离沸点相近的液体混合物 分馏柱的各类 :1. 双球分馏柱 ;2. 三球分馏柱 ;3. 刺形分馏柱 ;4.Duftm( 德大特分馏柱 ) 柱 ; 5.H empel( 赫姆帕分馏柱 );6. 还可在空气冷凝管中填入填料 短玻管, 瓷环, 玻珠等自制 填料的作用 : 增大气相和液相的接触面积提高分离效率 分馏装置 :1. 热源 ;2. 蒸馏器 ( 圆底烧瓶 );3. 分馏柱 ;4. 冷凝管 ( 附温度 1);5. 接液管 ;6. 接液器影响分馏效率的因素 : 1. 理论塔板数 : 分馏柱效率是用理论塔板来衡量的, 柱的理论塔板数越多, 分离效果越好, 另考虑理论板层高度 在高度相同的分馏柱中, 理论板层高度越小柱的分离效率越高 沸点差越小, 塔板数要的越多, 反之也 2. 回流比在单位时间内, 由柱顶冷凝返回柱中液体的数量与蒸出物量之比称为回流比, 回流比越大, 分离效果越好 3. 柱的保温, 进行适当的保温, 维持温度平衡 [ 实验仪器及用品 ] 1. 电热套 ;2. 蒸馏器 ( 圆底烧瓶 );3. 分馏柱 ;4. 冷凝管 ( 直型 )( 附温度 1);5. 接液管 ;6. 接液器 ;7 温度计 8 玻璃漏斗;8 乙醇 [ 实验内容及步骤 ] 仪器安装及操作步骤 : 电炉 水浴 圆底烧瓶 放入沸石 加入分馏料 分馏柱 冷凝管 温度计 接液管 接液器 冷凝管通水 加热分馏实验装置图 : 12

17 操作方法 : 一第一次分馏 1 圆底烧瓶中加入 50ml,95% 乙醇和 50ml 水 ; 2 取 100ml 三角烧瓶 3 只, 标上 号标签 ; 3 加热分馏;1 号瓶接 馏液,2 号瓶接 馏液接完 馏液后停止加热, 待冷却后把圆底烧瓶中的 90 以上液体倒入 3 号瓶中 ; 4 量体积: 1 号瓶 ml 2 号瓶 ml 3 号瓶 ml 二第二次分馏 ( 用漏斗分分馏柱加料 ) 1 把第一次分馏的 1 号瓶中的馏液倒入圆底烧瓶中进行分馏 1 号瓶接收 馏液, 当温度升到 75 时停止加热冷却 2 把第一次分馏的 2 号瓶中的馏液倒入圆底烧瓶分馏 1 号瓶接收 馏液浊湿度升到 75 时, 改用 2 号瓶接收 2 号瓶接收 馏液 当温度升到 90 时停止加热冷却 3 加入第一次分馏的 3 号瓶中的馏液分馏 1 号瓶接收 馏液,2 号瓶接收 馏液, 当温度升到 90 时停止加热冷却, 将烧瓶中的残留液倒入 3 号瓶中 4 量体积: 1 号瓶 ml 2 号瓶 ml 3 号瓶 ml 13

18 三气味及燃烧实验 1 分别嗅一嗅各瓶馏液的所味; 2 分别从几个瓶中取出几次馏液, 放到蒸发皿中, 点火观察燃烧情况 四以分馏时各段温度为坐标, 馏出液的体积为横坐标作图 A: 第一次分馏曲线 ;B: 第二次分馏曲线 乙醇 水的分馏曲线图乙醇 水混合物的分馏的分点 [ 思考题 ] 1. 分馏目的何在? 2. 为什么分馏柱必须保持回流? [ 实验注意事项 ] 1. 在第二次分馏过程中, 要搞清楚个馏段的收集瓶不能搞错, 不能蒸干 ; 2. 分馏一定要缓慢进行, 控制好恒定的蒸馏速度 (1-2 滴 /s), 这样, 可以得到比较好的分馏效果 ; 3. 要使有相当量的液体沿柱流回烧瓶中, 即要选择合适的回流比 ; 4. 必须尽量减少分馏柱的热量损失和波动 [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 1. 目的, 实验要求 ; 2. 式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 产物和副产物的物理常数; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 产率 讨论 [ 实验目的及要求 ] 实验五水蒸汽蒸馏 学习水蒸气蒸馏的原理及其应用, 掌握水蒸气蒸馏的装置及其操作方法 ; 水蒸气蒸馏在现象实中的应用及云南曲靖桉油水蒸气蒸馏及精油的提取产业化有着重要意义 ; [ 实验原理 ] 当有机物与水一起共热时, 整个系统的蒸汽压根据分压定律应各为分组分蒸汽压之和 P=PH20 + PA + ( 拉乌尔定理 ) 14

19 ( 式中 P 为总蒸汽压,PH20 为水蒸汽压,PA 为与水不相溶物或难溶物质的蒸汽压 ) 当总蒸汽压 P 与外界大气压力相等时, 测液体沸腾, 显然混合物的沸点低于任何一个组分的沸点, 利用该原理进行的蒸馏操作叫做水蒸汽蒸馏 水汽蒸馏的馏出物中, 有机化合物 (A) 和水 (B) 的质量比 (WA:WB) 可以根据气体分压定律计算, 混合蒸汽中有机物和水蒸汽的分压之比 (PA:PB) 等于它们的摩尔数之比 (na:nb),na 和 nb 表示 A 和 B 在一定容积的气相中的摩尔数即 PA:PB= na:nb, 因为馏出液是由蒸汽冷凝而来, 馏出液中 A 与 B 的摩尔数之比同样是 na:nb, 而 na=wa/ma,nb=wb/mb, 因此 WA/ WB= MA*nA/ MB* nb= MA*PA/ MB* PB 用水蒸即 WA/ WH2O= MA*PA/ 18* PH2O 因为实验时有相当一部分蒸汽来不及与被蒸馏物作充分接触使离开蒸馏烧瓶, 故实际中水量比计算量大 一水汽蒸馏应具备下列条件 1. 不溶或难溶于水 ; 2. 在沸腾温度下与水蒸气不发生化学反应 ; 3. 在所 100 左右, 必须具有一定的蒸气压 一般不得小于 1300Pa 二水蒸气蒸馏的应用 1. 点温度下易分解的有机物的分离提纯 ; 2. 树脂状杂质或不挥发性杂质的混合物中分离出不溶于水的挥发性有机物 ; 3. 挥发性的固体中把少量挥发性杂质除去或把吸附液体分离出来 [ 注 : 蒸馏 ; 在蒸馏未经干燥而含有少量水分的有机物 ( 不溶于水 ) 时起初被蒸馏出来的是水和有机物, 只有全部水分被蒸出以后, 被蒸馏的温度才能上升到有机物沸点, 所以在蒸馏有机物之前要进行干燥, 以避免损失 ] [ 实验仪器及用品 ] 1. 电热套 ;2. 蒸馏器 ( 圆底烧瓶 );3. 直型冷凝管 ;4. 接液管 ; 5.. 接液器 ; 6 玻璃漏斗; 7 桉叶或桔皮 [ 实验内容及步骤 ] 仪器安装 : 水蒸气发生器 圆底烧瓶 直形冷凝管 接液管 接液器操作步骤 : 安装仪器 装入待蒸物 通冷凝水 通蒸汽改进水蒸气蒸馏 : 进行桉叶油或桔子精油的提取装置图 : 15

20 [ 思考题 ] 1. 进行水蒸气蒸馏时, 蒸气导管的未端为什么要插入到接近于容器的底部? 2. 在水蒸气蒸馏时, 经常要检查什么事项? 若安全管中水位上升很高, 说时什么问题? 如何处理才能解决呢? [ 实验注意事项 ] 1. 水气蒸馏包括水蒸气发生器, 蒸馏部分, 冷凝部分和接受器四个部分 ; 2. 水蒸气发生器要安装安全管, 安全管要伸入液面下 ; 3. 观察所有导管是否畅通 ; 4. 安装 T 形管, 主要作用于排除冷凝水和在出现不正常情况时打开让水蒸气发生与大气相通 ; 5. 从水蒸汽发生器到圆底烧瓶的导管尽可能的短 ; 6. 被蒸馏的物质如果是液体, 其容量不能超过容积的 1/3; 7. 圆底烧瓶斜放成 45 0 主要是避免蒸馏时液体跳动剧烈从导口冲出 ; 8. 导蒸气管一定要伸入圆底烧瓶的底部 ; 9. 蒸馏结束, 必须先打开 T 形管与大气相通, 然后移开热源, 以免发生倒吸现象 ; 10. 为防止冷凝水聚于圆底烧瓶中, 可在圆底烧瓶底下适当加热 [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 1. 目的, 实验要求 ; 2. 式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 产物和副产物的物理常数 ; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 产率 讨论; 16

21 [ 实验目的及要求 ] 实验六减压蒸馏 学习减压蒸馏的原理及其应用, 认识减压蒸馏的主要仪器设备, 掌握减压蒸馏仪器的安装和减压蒸馏的操作方法 掌握压力与沸点的关系 学会常规减压蒸溜操作和旋转蒸发器的使用, 认识减压蒸馏的使用范围和蒸馏对象 [ 实验原理 ] 减压蒸馏是分离和提纯有机化合物的常用方法之一 它特别适用于那些在常压蒸馏时未达沸点即已受热分解 氧化或聚合的物质 液体的沸点是指它的蒸气压等于外界压力时的温度, 因此液体的沸点是随外界压力的变化而变化的, 如果借助于真空泵降低系统内压力, 就可以降低液体的沸点, 这便是减压蒸馏操作的理论依据 当蒸馏系统内的压力减小后, 其被蒸馏物质的沸点会降低, 许多有机化合物的沸点当压力降低到 kpa(10-15mmHg) 时, 可以比其常压下的沸点降低 , 当蒸馏在 pa(10-15mmHg) 下进行时压力每相差 133.3pa(1mmHg) 沸点相差约 1 也可用图 2-28,P 47 推算出另一压力下的沸点 在行减压蒸馏前, 应先从文献上查出该化合物在所选压力相应下的沸点, 或按 P47 图 2-28 进行大致推算 根据真空度的大小把减压蒸馏分为 : 粗真空 [1.333~100Kpa](10~760mmHg) 一般可用水泵抽真空 ; 次高 真空 [0.133~133.3Pa](0.001~1mmHg) 可用油泵抽真空 ; 高 真空 [<0.133Pa]( <0.001Hg) 可用扩散泵抽真空 ;< 减压蒸馏的应用 : 某些沸点较高的有机化合物, 在加热还未达到沸点时往往发生分解或氧化, 所以不能用常压蒸馏, 若使用减压蒸馏可避免这种现象的发生, 它对分离提纯沸点较高或性质较不稳定的液体有机化合物具有特别的重要意义 实验室通常用水泵或油泵进行减压 水泵 : 系用玻璃或金属制成, 其效能与其构造 水压及水温有关 水泵所能达到的最低压力为当时室温下的水蒸气压 例如在水温为 6-8 时, 水蒸气压为 kPa ; 在夏天, 若水温为 30, 则水蒸气压为 4.2kPa 左右 现在一般用循环水泵代替简单水泵, 在使用时比油泵更加方便 实用和简单 油泵的效能决定于油泵的机械结构以及真空泵油的好坏 好的油泵能抽至真空度为 13.3Pa, 油泵结构较精密, 工作条件要求较严 蒸馏时, 如果有挥发性的有机溶剂 水或酸的蒸气, 都会损坏油泵 因为挥发性的有机溶剂蒸气被油吸收后, 就会增加油的蒸气压, 影响真空效能 而酸性蒸气会腐蚀油泵的机件 水蒸气凝结后与油形成浓稠的乳浊液, 破坏了油泵的正常工作, 因此使用时必须十分注意油泵的保护 17

22 当被蒸馏物中含有低沸点的物质时, 应先进行普通蒸馏, 然后用水泵减压蒸去低沸点物质, 最后再用油泵减压蒸馏 在蒸馏瓶中, 放置待蒸馏的液体及磁力搅拌子, 装好仪器, 打开安全瓶上的二通活塞, 然后开泵抽气 逐渐关闭安全瓶活塞, 从压力计上观察系统所能达到的真空度 开启冷凝水, 选用合适的热浴加热蒸馏 经常注意蒸馏情况和记录压力 沸点等数据 蒸馏完毕时, 应关闭热源, 撤去热浴, 待稍冷后缓缓解除真空, 使系统内外压力平衡后, 方可关闭油泵 否则, 由于系统中的压力较低, 油泵中的油就有吸入干燥塔的可能 [ 实验仪器及用品 ] 水浴 ; 克氏蒸馏烧瓶 ; 温度计 ; 毛细气管 ; 直形冷凝管 ; 接液管 ; 分段蒸馏采用多头接液管 ; 接液器 ( 不能用三角烧瓶, 要用耐压接受器 ); 安全瓶 ; 单通活塞 ; 压力计 ( 真空表 ); 吸收装置 ( 干燥管, 冷井,NaOH 吸收塔 ); 减压泵 [ 实验内容及步骤 ] 1 仪器安装: 水浴 克氏蒸馏烧瓶 ( 含温度计 毛细气管 ) 直形冷凝管 接液管 ( 分段蒸馏采用多头 接液管 ) 接液器 ( 不能用三角烧瓶, 要用耐压接受器 ) 安全瓶 单通活塞 压力计 ( 真空表 ) 吸收装置 ( 干燥管, 冷井,NaOH 吸收塔 ) 减压泵 参 P48 图 2-29 ( 吸收装置根据蒸馏物的性质和减压泵而选定设置, 如蒸馏醇类就可省去 NaOH 吸收塔 如用水泵减压则可省去 CaCl2 干燥吸收塔和石蜡片塔, 如用水泵又无酸性气体则可省去 NaOH 吸收塔 ) 2 操作步骤: 仪器安装完毕 检查系统能否达到要求压力 加入需蒸馏的液体 ( 体积不得超过容积的 1/2) 关好安全瓶上的活塞 抽气 调节毛细管导气量 加热升温蒸馏 ( 速度 滴 /s 为宜 ) 蒸馏完毕停止加热 打开毛细管上橡上管的夹子 打开安全瓶上的活塞 关闭抽气泵 3 拆卸顺序: 与安装顺序相反记录 : 减压蒸馏物质名称 : 化学式 : 760mmHg 的沸点 : 减压真空度 : 沸点 :1 2 3 本实验选用水进行蒸馏, 采用水泵 另外用旋转蒸发仪进行乙醇的蒸馏演示 旋转蒸发仪的原理及安装使用, 进行实物演示讲授 ( 采用真空油泵 ); 然后让学生进行操作 ; 18

23 减压蒸馏实验装置 : 旋转蒸发仪主要用于溶剂的回收分离或提纯溶剂 ; 特点是效率高速度快 ( 蒸发的表面积增大 ); [ 思考题 ] 1. 在怎样的情况下才用减压蒸馏? 2. 减压蒸馏装置应注意什么问题? 3. 水泵的减压效果 效率如何? 4. 使用油泵时注意那些事项? 5. 在减压蒸馏中为什么要有吸收装置? 6. 在进行减压蒸馏时, 为什么必须用热浴加热, 而不能用直接火加热? 为什么进行减压蒸馏时必须先抽气才能加热? [ 实验注意事项 ] 1. 切勿使用有裂缝或薄壁的仪器, 也不能用平底烧瓶, 锥形瓶等平底瓶 ( 抽滤瓶除外 ); 2. 装配仪器时所有接头要密封好, 防止漏气 ; 3. 操作完毕, 如果用水泵抽真空, 必须先停止加热, 安全瓶放气后才可停止抽气 如果是油泵, 可先关油泵 ; 4. 仪器之间要用厚壁橡皮管连接 ; 5. 油泵不可空抽达 3min 以上, 否则损坏泵 ; 6. 用水银压力计测真空须注意水银泼出 ; 7. 不能用直接火加热, 不用沸石 [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 19

24 1. 目的, 实验要求 ; 2. 式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 产物和副产物的物理常数; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 产量 产率 讨论 [ 实验目的及要求 ] 实验七重结晶提纯法 1. 重结晶法提纯固态有机物的原理和方法 2. 抽滤热滤操作和滤纸折叠的方法 3. 重结晶的原理, 及用重结晶法纯化固体有机物的方法 4. 流装置 热过滤和减压抽滤的装置安装及其要求 [ 实验原理 ] 固体有机物在溶剂中的溶解度一般随温度的升高而增大 把固体有机物溶解在热的溶剂中使之饱和, 冷却时由于溶解度降低, 有机物又重新析出晶体 利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同, 使被提纯物质从过饱和溶液中析出 让杂质全部或大部分留在溶液中, 从而达到提纯的目的 一般的重结晶只适用于纯化杂质含量 <5% 的固体有机化合物, 将反应粗产物直接进行重结晶是不适宜的 将有机特溶解在热的溶剂中制成饱和溶液, 冷却后, 由于溶解度养活, 溶质又重新成晶体析出, 故称重结晶 利用混合物中各组分在某种溶剂中的溶度不同, 而使它们相互分离, 从而达到提纯的目的 重结晶提纯法的一般过程为 : 选择溶剂溶解固体除去杂质晶体析出晶体的收集与洗涤晶体的干燥 1 溶剂的选择 : 理想溶剂必须具备的条件 : a 与被提纯的物质不起化学反应 b 对被提纯的物质在较高温度下易溶而在冷溶剂中几乎不溶 c 杂质在热溶剂中不溶的, 则乘热过滤除去杂质, 若杂质在冷溶剂中易溶时, 则留在母液中, 待结晶后才分离 d 能得到较好的重结晶, 晶体 e 溶剂的沸点适中, 若过低时, 溶解应改变不大, 难分离, 且操作也较难 ; 过高时附着于晶体 20

25 表面的溶剂不易除去 f 价廉易得, 毒性低, 回收率高, 操作安全 2 将粗产品溶于热的溶剂中饱和溶液 3 热过滤除去学溶性杂质 ( 如有杂色, 应先脱色 ) 4 冷却结晶 ( 让被提纯物质结晶或让杂质结晶 ) 5 抽滤 分离晶体和液体检如果杂质结晶, 去杂质母液回收浓缩再结晶 ) 6 洗涤晶体 7 晶体干燥三种情况 :SA 为被提纯物质溶解,SB 为杂质溶解度 1 当 SB>SA, 可把杂质当留在母液中, 而提纯 2 当 SB<SA, 可溶解被提纯物质, 过滤除去杂质 当 SB=SA, 如果被提纯物质的量大于杂质则可分离提纯, 但算很 如果被提纯物质杂质量相等, 则不用重结晶法提纯溶解的选择 : 还可选用混合溶剂, 易挥发或易燃烧的溶解可加流进行 [ 实验仪器及用品 ] 三角烧瓶 ; 抽滤瓶 ; 布氏漏斗 ; 烘箱 ; 电热套滤纸 ; 量筒 ; 烧杯 ; 电磁加热搅拌机 ; 乙酰苯胺 ; 活性碳等 [ 实验内容及步骤 ] 称取粗品 5g 放入 250ml 三角烧瓶中加溶剂水因为加入活性溶加热蒸发 100ml-120ml 加热溶解脱色 ( 加活性碳 0.5-1g) 热过滤滤液放轩冷却结晶 ( 如果溶剂太多, 可加热蒸发去一部分溶剂 ) 抽滤洗涤干燥称量计量产率 ( 回收精品 ) 回收率的计算收率 = 记录数据 回收苯甲酸 ( 乙酰苯胺 ) 量 g 加收苯甲酸 ( 乙酰苯胺 ) 率装置图 1 热过滤装置 2 抽滤装置, 参阅 P64 图 2-45 ( 本实验, 采用热抽滤方法 : 把布氏漏斗用开水沸热, 迅速安装好抽滤将置, 并进行抽渡, 效果更好 ) 苯甲酸的物理常数状态 : 无色状晶体, 结构式 1. 熔点 (mp): 乙酰苯胺的物理常数 (1) 状态 : 白色针状晶体结构式 21

26 (2) 熔点 mp 114 (3) 在水中的溶解度 ( 自做回收率,80-90%) 检验是否提纯测定熔点 : 1. 含有杂质, 熔点降低, 熔点距大 2. 纯度高, 熔点与标准一致, 熔点距小 [ 思考题 ] 1. 重结晶时活性炭为什么要在固体物质全溶后加入? 又为什么不能在溶液沸腾时加入? 2. 重结晶提纯固体有机物时, 有哪些步骤? 简单说明每一步的目的? [ 实验注意事项 ] 1. 抽滤时, 滤低直径不得大于布氏漏斗内径过滤时, 滤液应低于滤纸边 1cm 以下 ( 常压 ) 2. 易燃溶剂, 热过滤时, 不能用明火加热, 必须按照安全操作规程进行 3. 热过滤应采用菊花形滤纸, 因为菊花形滤纸与滤液接触面积大, 过滤速度快 4. 学会菊花形滤纸的折叠放法 5. 液面不能超过面氏漏斗的 3/4 6. 控制抽滤速度, 否则易将滤纸抽穿 7. 滤液应从抽滤瓶上口倒出 ( 不能从则管倒出 ) 抽气口向手心 8. 安全瓶的作用是防止意外事故将液体抽入真空泵中 9. 真空泵的使用规则 a) 不能空抽 b) 不用时必须拨下电插头 2. 水泵的使用应先打开放气塞, 才可关闭水泵, 否则水会倒滤进入抽滤瓶 3. 所选剂的沸点应低于溶质熔点, 或在熔点以下进行溶解固体 [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 22

27 1. 目的, 实验要求 ; 2. 式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 产物和副产物的物理常数 ; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 重量 产率 讨论 [ 实验目的及要求 ] 实验八薄层色谱及柱色谱法 学习柱色谱法, 纸色谱法, 薄层色谱法的原理及其方法 掌握薄层色谱法的操作方法 能进行薄层色谱分离的操作 学习色谱法的原理, 掌柱色谱的应用 分离条件, 学会柱色谱的使用 ; 学会装柱, 上样, 洗脱, 了解选择洗脱剂的基本思想 [ 实验原理 ] 色谱法是一种物理的分离方法, 其分离原理是利用混合物中各个组分的物理化学性质的差别, 当选择某一个条件使各个组分流过支持剂或吸附剂时, 各组分由于其吸附或溶解性能 ( 分配 ) 的不同, 或其亲和性的差异进行反复的吸附或分配作用而使各组分得到分离 色谱法是分离 提纯和鉴定有机化合物的重要方法, 分离效果远比分馏 重结晶等一般方法好, 在化学 生物学 医学中有着重要的应用价值 常用的色谱法有柱色谱法 纸色谱法 薄层色谱法 气相色谱法 液相色谱法 比移值 (Rf) Rf= 溶质移动的距离 / 溶液移动的距离 表示物质移动的相对距离各种物质的 Rf 随要分离化合物的结构, 滤纸或薄层板的种类 溶剂 温度等不同而不同, 但在上述条件固定的情况下, Rf 对每一种化合物来说是一个特定数值 薄层色谱法 ( 缩写为 TLC) 是快速分离和定性分析少量物质的一种很重要的实验技术, 也用于跟踪反应进程 ⑴ 吸附剂 ; TLC 法常用吸附剂有硅胶和氧化铝, 其活性见 P71 表 2-12 一般为含水量越低, 活性越高, 一般分为五级 : Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ, 含水量为 :0% 3% 6% 10% 15%, 一级活性最高, 五级活性最低 1 硅胶, 常用的有 : 硅胶 H 不含粘合剂和其他添加剂 硅胶 G 含有半水石膏作粘合剂硅胶 HF254 含荧光物质 23

28 硅胶 GF254 含有石膏. 荧光物质 2 氧化铝 ( 同硅胶相似 ) ⑵ 薄层板的制备和活化 ( 见 P75-76, 简单讲解, 自学 ) 1 制备薄层载玻片 ; 2 制备浆料 ; 3 4 涂板 ;1. 平铺法 ;2. 倾注法 ;3. 浸涂法 ; 薄层板的活化 硅胶板于 烘 30 分钟, 氧化铝板于 烘 4 小时, 可得 Ⅲ Ⅳ 活性的薄层板 ⑶ 点样在距薄层板底端 8-10mm 外, 划一条线 ( 用铅笔轻画 ) 作为起点线, 用毛细管 ( 内径小于 1mm) 吸取样品溶液垂直地轻轻接触到薄层的起点线上点样, 如果样品较稀可待上一次点样干后, 可重复点样 2-5 次, 班点直径为 1-2mm 圆点为易, 多处点样时, 点样间距为 1-1.5cm ⑷ 展开需在密闭的空器中进行 先将选择好的展开剂放在层析缸中, 使层析缸内空气被展开剂饱和, 然后将点好样的薄层板放入进行展开, 点样的位置必须在展开剂液面之上 当展开剂上升到薄层板的前沿 ( 离顶端 5-10mm 处 ) 或各组分已明显分开时 ( 不得上升到薄层板顶, 否则没有运动上升动力 ), 取出薄层板放平晾平, 用铅笔或小针划出前沿的位置 ⑸ 显色如果化合物本身有颜色, 可直接观察, 无色可先在紫外灯下观察有无荧光斑点, 还可在溶剂蒸发前用显色剂喷雾显色 常用显色剂见 P76, 参 2-14 ⑹ 计算 Rf 值 ⑺ 试样制备取绿叶类蔬菜 5g 捣烂, 用 10ml 石油醚 (b.p30-60 ) 萃取 2 次 萃取液用 30 ml 饱氯化钠溶液 ( 防止形成乳液 ), 振荡, 分出有机层, 有机层再用蒸馏水洗 2 次后分离, 每次用 30ml 有机层用无水硫酸钠干燥 1 小时, 可用于点样用, 石油醚作展开剂 另外, 取少量黄连素 ( 三棵针 ) 用乙醇浸提, 并适当浓缩后点样, 展开剂为 7:1:2 的正丁醇 : 乙醇 : 水 ( 体积比 ) 柱色谱根据填料的性质不同, 分为吸附色谱柱和分配色谱柱 吸附柱色谱常用氧化铝 硅胶 分配色谱柱常用硅胶 ( 有水 ) 硅藻土 纤维素为载体, 吸收大量液体作为固定相 硅胶柱色谱属于吸附色谱, 主要以氧化铝 硅胶等为吸附剂, 将一些物质自溶液中吸附到它的表面上, 而后用溶剂洗脱展开, 利用不同化合物受到吸附剂的不同吸附作用, 和它们在溶剂中不同的溶解度, 也就是利用不同化合物在吸附剂上和溶液之间分布情况的不同而得到分离 极性较大的化合物受到的吸附力大, 极性小的化合物受到的吸附力小, 在吸附剂和洗脱剂相同时极性小的化合物移动的快, 先被洗脱出来 极性大的化合物后被洗脱出来 分配色谱中的固体仅是做为载体, 本身没有吸附能力, 对分离不起作用, 主要是起到让固定相停留在柱内的作用 被固定的相 ( 液体 ) 叫固定相, 洗脱相叫流动相 由于试样中各组分在两相之 24

29 间的分配比例不同, 因此被移动相带着向下移动的速度也不同, 易溶于移动相的组分移动的快, 而在固定相中溶解度大的组分就移动的慢, 因此得到分离 柱色谱的主要作用 :1 分离混合物;2 精制提纯化合物;3 分离鉴定化合物; 常用吸附剂的基本情况 :1 颗粒的大小, 太大洗脱剂流速快分离效果不好, 太细溶液流速太慢 一般说来吸附性强的颗粒稍大, 吸附性弱的颗粒稍小 氧化铝一般在 100~150 目 氧化铝分为碱性氧化铝, 适用于碳氢化合物 生物碱及碱性化合物的分离, 一般适用于 PH 为 9~10 的环境 中性氧化铝适用于醛 酮 醌 酯等 PH 约为 7.5 的中性物质的分离 酸性氧化铝适用于 PH4~4.5 的酸性有机酸类的分离 氧化铝 硅胶根据活性分为五个级, 一级活性最高, 五级最低 [ 实验仪器及用品 ] 展瓶 ; 层析柱 ; 锥形瓶 ; 旋转蒸发器 ; 烧杯 ; 圆底烧瓶 ; 量筒 ; 石油醚 ; 氯仿 ; 硅胶 ; 硅胶板 ; 手提紫外灯 ; 毛细管 ; 丙酮 ; 乙酸乙酯 ; 万寿菊花瓣 ; [ 实验内容及步骤 ] 1. 制样 : 称取 3g 干的万寿菊花瓣, 用石油醚 ( 或石油醚 : 氯仿 =8:2, 利于叶黄色的浸提 ) 浸泡一天以上 浸提液浓缩 干燥备用 2. 装柱 :1 湿法装柱把适量硅胶放于烧杯中 ; 到入石油醚, 浸过硅胶 ; 搅拌充分润湿后慢慢的到入干净 干燥的柱色谱管中 ; 轻轻敲击管, 让硅胶均匀填实 2 干法装柱先在管中装入一定量的石油醚 ( 柱高 3/4), 然后通过一漏斗慢慢到入硅胶, 并轻轻敲击柱身, 让硅胶均匀填实 装好硅胶后在硅胶上面放上一薄层棉花和一张略小于柱内径的圆形滤纸 3. 上样 : 打开开关, 当石油醚的液面刚好到滤纸面时, 立即远柱壁加入 2ml 已处理好的备用试样, 当试样接近滤纸面时, 用少量石油醚洗下柱壁上的试样, 反复 2~3 次洗净为止 4. 洗脱 : 在色谱柱的上端安装一个滴液漏斗或分液漏斗 当柱中液面刚好到滤纸时, 慢慢滴入石油醚 : 丙酮 =9:1 的洗脱液, 并保持一定的液面高度 让上下的滴液速度基本相等 5. 收集 : 未出颜色前的液体可返回分液漏斗中重复使用 当有颜色出现时开始收集组分 每一个色段收集到一个锥形瓶中, 当收完一个色段的洗脱液颜色变浅应另换一个锥形瓶收集 第一色段为胡萝卜素 第三色段为叶黄素 6. 洗脱完毕 : 实验完后, 到出硅胶, 将柱洗净晾干 7. 减压蒸馏 : 把各色段的洗脱液分别进行减压蒸馏回收石油醚后, 圆底烧瓶中的膏状物既为相应的胡萝卜素 叶黄素 [ 思考题 ] 1. 为什么极性大的组分要用极性较大的溶剂洗脱? 2. 柱中若有气泡或填装不均匀, 将给分离造成什么样的结果? 如何避免? 3. 展开剂的高度超过点样线, 对薄层色谱有什么影响? 4. 如何利用 Rf 值来鉴定化合物? [ 实验注意事项 ] 1. 装柱时要认真, 柱中硅胶应连续, 不得有断层 气泡, 否则需重装 ; 25

30 2. 硅胶上的棉花要放平 ; 3. 上样不可太多, 太多会影响分离效果 ; 4. 洗脱液收集的范围越小纯度越高 ; [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 1. 实验目的, 实验要求 ; 2. 反应式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 原料 产物和副产物的物理常数 ; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 正确地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 用图表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 现象记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 产品外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 重量 产率 讨论 实验九液体化合物折光率 旋光度的测定 [ 实验目的及要求 ] 了解阿贝折光仪的构造和折光率测定的基本原理 ; 掌握用阿尔折光仪测定液态有机化合物折光率的方法 掌握旋光仪的使用方法 ; 旋光度测定的操作及方向判断 ; 了解手性化合物的旋光性及其测定的原理 方法和意义 [ 实验原理 ] 折光率是有机化合物最重要的物理常数之一. 作为液体物质纯度的标准, 它比沸点更为可靠 利用折光率, 可以鉴定未知化合物, 也用于确定液体混合物的组成 物质的折光率不但与它的结构和光线有关, 而且也受温度 压力等因素的影响 所以折光率的表示, 须注明所用的光线和测定时的温度, 常用 n t D 表示 一般地说, 光在两个不同介质中的传播速度是不相同的, 所以光线从一个介质进入另一个介质, 当它的传播方向与两个介质的界面不垂直时, 则在介面处的传播方向发生改变, 这种现象称为光的折射现象 旋光仪用于测定旋光性化合物的旋光方向及旋光度, 由光源 起偏镜 样品管 检偏镜 目镜及手轮 ( 调节器 ) 等部分组成 此方法可用于检测旋光性物质的纯度及鉴定旋光性 : 手性化合物使平面偏振光偏振面旋转的性质 旋光物质 : 具有旋光性的物质称为旋光物质, 或称为光学活性物质 26

31 旋光度 (α) : 偏振面被旋转的角度右旋体和左旋体 : 若手性化合物能使偏振面右旋 ( 顺时针 ) 称为右旋体, 用 (+) 表示 ; 而其对映体必使偏振面左旋 ( 逆时针 ) 相等角度, 称为左旋体, 用 ( 一 ) 表示 比旋光度 : 手性化合物旋光度与溶液浓度 溶剂 测定温度 光源波长 测定管长度有关 因此旋光仪测定的旋光度 α 并非特征物理常数, 同一化合物测得的旋光度就有不同的值 因此为了比较不同物质的旋光性能, 通常用比旋光度来表示物质的旋光性, 比旋光度是物质特有的物理常数 目测旋光仪 (1) 基本构造 从钠光源发出的光, 通过一个固定的 Nikol 棱镜 起偏镜变成平面偏振光 平面偏振光通过装有旋光物质的盛液管时, 偏振光的振动平面会向左或向右旋转一定的角度 只有将检偏棱镜向左或向右旋转同样的角度才能使偏振光通过到达目镜 向左或向右旋转的角度可以从旋光仪刻度盘上读出, 即为该物质的旋光度 27

32 [ 实验仪器及用品 ] 磨口仪器一套 ; 温度计一支 (0~200 分刻度 0.1 ); 量筒 ; 烧杯 ; 研钵 ; 电热套 ; 电磁加热搅拌机等 [ 实验内容及步骤 ] 1. 将阿贝折光仪置于靠窗口的桌上或白炽灯前, 但避免阳光直射, 用超级恒温槽通入所需温度的恒温水于两棱镜夹套中, 棱镜上的温度计应指示所需温度, 否则应重新调节恒温槽的温度 2. 松开锁钮, 打开棱镜, 滴 1-2 滴丙酮在玻璃面上, 合上两梭镜, 待镜面全部被丙酮湿润后再打开, 用擦镜纸轻擦干净 3. 校正用重蒸蒸馏水较正打开梭镜, 滴 1 滴蒸馏水于下面镜面上, 在保持下面镜面水平情况下关闭棱镜, 转动刻度盘罩外手柄 ( 棱镜被转动 ), 使刻度盘上的读数等于蒸馏水的折光率 (n 20 D= ,n 25 D=1.3325) 调节反射镜使入射光进入棱镜组, 并从测量望远镜中观察, 使视场最明亮, 调节测量镜 ( 目镜 ), 使视场十字线交点最清晰 转动消色调节器, 消除色散, 得到清晰的明暗界线, 然后用仪器附带的小旋棒旋动位于镜筒外壁中部的调节螺丝, 使明暗线对准十字交点, 校正即完毕 4. 测定用丙酮清洗镜面后, 滴加 1-2 滴样品于毛玻璃面上, 闭合两棱镜, 旋紧锁钮 如样品很易挥发, 可用滴管从棱镜间小槽中滴入 转动刻度盘罩外手柄 ( 棱镜被转动 ), 使刻度盘上的读数为最小, 调节反射镜使光进入棱镜组, 并从测量望远镜中观察, 使视场最明亮, 再调节目镜, 使视场十字线交点最清晰 再次转动罩外手柄, 使刻度盘上的读数逐渐增大, 直到观察到视场中出现的半明半暗现象, 并 28

33 在交界处有彩色光带, 这时转动消色散手柄, 使彩色光带消失, 得到清晰的明暗界线, 继续转动罩外手柄使明暗界线正好与目镜中的十字线交点重合 从刻度盘上直接读取折光率 手性化合物的旋光度可用旋光仪来测定 实验室常用目测或自动旋光仪 旋光度的测定可以用来判断手性化合物的纯度及其含量测定从目镜中可观察到的几种情况 : (1) 中间明亮, 两旁较暗 (2) 中间较暗, 两旁较明亮 (3) 视场内明暗相等的均一视场 测定时, 旋转手轮, 调整检偏镜刻度盘, 应调节视场成明暗相等的单一视场, 读取刻度盘上所 示的刻度值 读数 ( 同游标卡尺 ): 刻度盘分两个半圆分别标出 0 一 180, 固定游标分为 20 等分 读数时, 先读游标的 0 落在刻 度盘上的位置 ( 整数值 ), 再用游标尺的刻度盘画线重合的方法, 读出游标尺上的数值 ( 可读出两位小 29

34 数 ) 预热仪器 校正零点 测蔗糖的旋光度 计算被测物的浓度 1. 待测溶液的配制用天平准确称取 10.0~10.5g 葡萄糖和果糖样品, 在 100mL 容量瓶中配成溶液, 溶液若不透明澄清 2. 装待测液洗净测定管后, 用少量待测液润洗 2 3 次, 注入待测液, 并使管口液面呈凸面 将护片玻璃沿管口边缘平推盖好 ( 以免使管内留存气泡 ), 装上橡皮填圈, 拧紧螺帽至不漏水 ( 太紧会使玻片产生应力, 影响测量 ) 用软布擦净测定管, 备用 ( 如有气泡, 应赶至管颈突出处 ) 3. 旋光仪的零点校正旋光仪接通电源, 钠光灯发光稳定后 ( 约 5min), 将装满蒸馏水的测定管放人旋光仪中, 校正目镜的焦距, 使视野清晰 旋转手轮, 调整检偏镜刻度盘, 使视场中三分视场的明暗程度一致, 读取刻度盘上所示的刻度值 反复操作两次, 取其平均值作为零点 ( 零点偏差值 ) 4. 旋光度的测定换放盛有待测样品的测试管, 按上述方法测其旋光度值, 重复两次, 取其平均值, 由葡萄糖溶液的比旋光度计算浓度 实验完毕, 洗净测定管, 再用蒸馏水洗净, 擦干存放 注意镜片应用软绒布揩擦, 勿用手触摸 [ 思考题 ] 1. 若样品管中, 光路通过的部分含有气泡会对实验结果产生怎样的影响? [ 实验注意事项 ] (1) 要特别注意保护棱镜镜面, 滴加液体时防止滴管口划镜面 (2) 每次擦拭镜面时, 只许用擦镜头纸轻擦, 测试完毕, 也要用丙酮洗净镜面, 待干燥后才能合笼棱镜 (3) 不能测量带有酸性 碱性或腐蚀性的液体 (4) 测量完毕, 拆下连接恒温槽的胶皮管, 棱镜夹套内的水要排尽 (5) 若无恒温槽, 所得数据要加以修正, 通常温度升高 1, 液态化合物折光率降低 (5) 样品管的长度有所不同, 计算浓度时请核对 (6) 样品管中, 光路通过的部分不能有气泡 [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 1. 实验目的, 实验要求 ; 2. 反应式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 原料 产物和副产物的物理常数 ; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 正确地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 用图表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 现象记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 产品外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 重量 产率 讨论 30

35 [ 实验目的及要求 ] 实验十乙醚的制备 1. 掌握实验室制备乙醚的原理和方法 ; 2. 初步掌握底沸点易燃液体的操作要点 [ 实验原理 ] 主反应 : 总反应 : 副反应 : [ 实验仪器及用品 ] [ 仪器 ] 1. 加热套 ;2.100 ml 三口瓶 ; 3. 直形冷凝管 ;4. 真空接尾管 ;5.30 ml 锥形瓶 ;6. 真空塞 ;7.60 ml 滴液漏斗 ;8. 温度计 ( );9.250 ml 烧杯 2 个 ;10. 量筒 (10mL 25mL); mL 分液漏斗 ;12.30 ml 锥形瓶 ; 蒸馏头 19 # [ 药品 ] 1.95% 乙醇 ;2. 浓硫酸 ;3.5% 氢氧化钠溶液 ;4. 饱和氯化钠溶液 ;5. 饱和氯化钙溶液 ;6. 无水氯化钙固体 [ 实验内容及步骤 ] 1. 合成 (1) 在 100 ml 干燥的三口瓶中加入 13mL 95 % 乙醇, 将烧瓶浸入冰水入中冷却, 缓慢加入 12.5 ml 浓硫酸混匀 ;(2) 滴液漏斗内盛有 25 ml 95 % 乙醇, 漏斗脚末端与温度计的水银球必须浸入液面以下 31

36 距瓶底约 0.5~1cm;(3) 加入 2 粒沸石, 接受器浸入冰水中冷却, 接尾管的支管接橡皮管通入下水道 ;(4) 将 250 ml 加热套事先预加热至 140 左右后, 使反应瓶温度比较迅速上升到 140 ;(5) 开始由滴液漏斗慢慢滴加乙醇, 控制滴加速度与馏出液速度大致相等 (1d/s), 维持反应温度在 135~ 145, 约 0.5 h 滴加完毕, 再继续加热, 直到温度上升到 160, 去掉热源停止反应 2. 精制 (1) 用 8 ml 5 % NaOH 溶液洗涤 ;(2)8 ml 饱和 NaCl 溶液洗涤,;(3)8mL 2 饱和 CaCl2 溶液洗涤 ;(4) 无水氯化钙干燥至澄清,(5) 分出醚, 在水浴中蒸馏收集 C 馏液, 约 8g 3. 计算产率 : 反应装置 : [ 思考题 ] 1. 本实验中, 把混在粗制乙醚里的杂质一一除去采用那些措施? 2. 反应温度过高或过低对反应有什么影响? 3. 反应中可能产生的副产物是什么? 各步洗涤的目的何在? [ 实验注意事项 ] 1. 分批加浓硫酸, 边加边摇边冷却, 防止乙醇氧化 ; 2. 装置要严密, 反应完后要先停加热, 稍冷却后再拆下接受器, 防止产物挥发 ; 3. 控制好反应温度及滴加乙醇的速度 1d/s; 4. 洗涤时注意顺序, 室内无明火 ; 5. 分净水后用无水氯化钙干燥约 20~30 分钟 ; 6. 不得将氯化钙带入烧瓶中蒸馏, 水浴蒸馏, 不得有明火 ; 7. 产品验收体积和沸点 [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 32

37 1. 实验目的, 实验要求 ; 2. 反应式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 原料 产物和副产物的物理常数 ; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 正确地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 用图表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 现象记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 产品外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 重量 产率 讨论 [ 实验目的及要求 ] 实验十一溴丁烷的制备 1. 学习以溴化钠 浓 H2SO4 和正丁醇制备 1- 溴丁烷的原理和方法 ; 2. 学习带有吸收有害气体装置的回流等基本操作 [ 实验原理 ] 主反应 : NaBr + H 2 SO 4 HBr + NaHSO 4 n--c 4 H 9 OH+ HBr n--c 4 H 9 Br + H 2 O 副反应 : CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH H 2 SO 4 CH 3 CH 2 CH=CH 2+ CH 3 CH=CHCH 3+ H 2 O 2CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH H 2 SO 4 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 CH 2 CH 3+ H 2 O 参数 : 分子式 C4-H9-BR; 分子量 比重 (25/4 ); 熔点 -112 沸点 ; 急性毒性 腹注- 大鼠 LD50: 4450 毫克 / 公斤 毒性分级 中毒 职业标准 STEL 0.3 毫克 / 立方米 闪点 23 爆炸极限 % 爆轰气体危险特性 与空气混合形成爆炸性混合物; 可燃性危险特性 易燃; 受热分解有毒溴化物气体 储运事项 库房通风低温干燥; 与氧化剂分开储运存放 灭火剂 水, 泡沫, 干粉, 二氧化碳, 砂土 33

38 [ 实验仪器及用品 ] 电热套 回流冷凝管 圆底烧瓶 蒸馏装置 分液漏斗 浓 H2SO4 正丁醇 NaBr NaOH CaCl2 NaHCO3 折光仪 [ 实验内容及步骤 ] 1. 在 100ml 圆底烧瓶中, 加入 10ml 水, 慢慢加入 14ml 浓 H2SO4, 混匀冷至室温 2. 加入正丁醇 9.2ml, 混合后加入 13g 研细的溴化钠, 充分振荡 加入几颗沸石 3. 按装置图 [ 图 1.6(2)] 装好, 用 5%NaOH 作吸收剂 4. 加热回流 30 40min( 经常摇动 ) 冷却后, 改作蒸馏装置, 在加热蒸出所有溴丁烷 5. 馏出液转入分液漏斗中, 用约 10ml 水洗涤 ( 要下层 ), 小心地将粗品重新转入干燥的分液漏斗中,6. 用 5ml 浓 H2SO4 洗涤 ( 要上层 ) 7. 尽量分去硫酸层, 有机层依次分别用水 饱和 NaHCO3 和水各 10ml 洗涤 8. 产物移入干燥小三角烧瓶中, 加入无水 CaCl2 干燥, 间隙摇动, 至液体透明 9. 蒸馏 收集 C 馏分 操作流程图 : 圆底烧瓶中 依次加入正丁醇 溴化钠 加热, 回流 45 分钟 冷却, 粗蒸馏 馏出液分尽水层后, 浓硫酸洗 油层依次水洗 稀碱洗 水洗 无水氯化钙干燥 蒸馏, 收集 99 馏分 34

39 实验指导本实验包括加热回流 气体吸收 蒸馏 洗涤 干燥等步骤, 操作方法齐全, 现象明显, 适宜于第一个合成实验 同学们只要认真预习 认真操作都能成功完成本实验 但一些常犯错误及操作要点还请同学们注意 : 1. 配置硫酸溶液时, 在冷水浴中一边震荡圆底烧瓶一边慢慢将浓硫酸加入水中 2. 本实验采用 1:1 硫酸 ( 比重约 1.52), 一方面减少副反应, 另一方面吸收来不及反应的溴化 35

40 氢气体 3. 加料时不要让溴化钠粘附在烧瓶壁上 ; 一开始加热不要过猛, 否则回流时反应混合物的颜色 很快变深 ( 橙黄或橙红色 ), 甚至会产生少量炭化 操作情况良好时油层呈现浅黄色, 冷凝管顶端也 无溴化氢逸出 4. 装置的密封性要好 吸收液用水即可 气体导管出口处要接近但不能接触吸收液面, 采用 漏斗导出气体则可将漏斗的一半伸进吸收液面 5. 回流后再进行粗蒸馏一则使有机物分离出来, 便于后面的洗涤操作 ; 再则, 粗蒸馏过程可进 一步使反应趋于完全 粗蒸馏时油层的黄色褪去, 馏出的油滴无色 ; 若油层蒸完后继续蒸馏, 蒸馏 瓶中的液体又渐渐变成黄色, 这时馏出液呈酸性 有时蒸出的液滴也呈黄色, 这是由于氢溴酸被硫 酸氧化而分解出溴 6. 判断粗产物是否蒸完, 可用检验油滴的方法 : 用盛少量清水的小烧杯接收几滴馏出液, 观察 烧杯底部有无小油珠, 无小油珠则有机物已蒸完 7. 油层若呈红棕色, 是因为蒸馏时间过长而蒸出的氢溴酸恒沸液与浓硫酸反应产生游离溴所致 在以后的洗涤过程中会逐渐褪去 也可在分去硫酸后用少量亚硫酸氢钠水溶液洗涤除去 : 2NaBr+3H2SO4( 浓 ) Br2+2H2O+2NaHSO4 Br2+NaHSO3+H2O 2HBr+NaHSO4 8. 用浓硫酸洗涤粗产物时, 一定要先将油层与水层彻底分开, 否则浓硫酸被稀释, 降低了洗涤 的效果 若粗蒸馏时蒸出了氢溴酸, 洗涤前又未分离除尽, 加入浓硫酸后油层和水层都变成橙黄或 橙红色 用碳酸钠溶液洗涤后油层又变为无色 9. 各次水洗时注意观察水面上是否有悬浮的油状产品 如有, 则在放出下层油后, 轻轻旋转分 液漏斗促使悬浮物离心下沉, 再将其放出 并入, 以减少损失 10. 蒸馏所用的各仪器必须预先烘干, 否则产品易浑浊 11. 在无恒温槽条件下测定折光率时, 要注意同时记录测定的环境温度, 然后按下列经验关系 式进行换算 : n 20 D = n 室温 D +( 室温 -20) 一般认为误差范围在 ± 内为合格产品,± 为优质产品 [ 思考题 ] 1. 本实验中, 浓硫酸起何作用? 其用量及浓度对实验有何影响? 2. 反应后的粗产品中含有哪些杂质? 它们是如何被除去的? 3. 为什么用饱和碳酸氢钠水溶液洗酸以前, 要先用水洗涤? [ 实验注意事项 ] 1. 配置硫酸溶液混合均匀后, 冷至室温, 加入正丁醇, 最后于室温中加溴化钠, 摇匀, 切不可先 加溴化钠 2. 反应时小火加热, 切不可大火加热 注意回流速度及冷凝管中气体的位置 3. 在回流过程中, 尤其是停止回流时, 注意勿使漏斗全部埋入吸收液 ( 水 ) 中 36

41 4. 浓硫酸洗涤前, 粗产物必须将水层分尽 ; 洗涤时要充分振摇, 否则不宜除去杂质, 而正丁醇可与正溴丁烷形成共沸物 ( 沸点 98.6, 含正丁醇 13%), 蒸馏时很难除去 5. 各步洗涤, 均需注意何层取之, 何层弃之 预习时应查找物理常数数据 若不知密度, 可根据水溶性判断 若判断错误, 切不可将废液倒掉, 而应将每步洗涤废液留着, 直到实验结束 6. 分液漏斗操作中, 下层液体从下口放出, 上层液体从上口倒出, 不可全从下口放出 7. 干燥完毕, 澄清透明的液体用倾泌法倒入蒸馏烧瓶, 切不可将干燥剂一起倒入进行蒸馏 [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 1. 实验目的, 实验要求 ; 2. 反应式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 原料 产物和副产物的物理常数 ; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 正确地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 用图表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 现象记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 产品外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 重量 产率 讨论 [ 实验目的及要求 ] 实验十二乙酸乙酯的制备 1. 了解从有机酸合成酯的一般原理及方法, 掌握回馏 蒸馏 分液漏斗的操作等 ;2. 学习玻璃仪器的正确安装使用 ;3. 分液漏斗的正确使用 ;4. 正确的计算产率 ; [ 实验原理 ] 醇和有机酸在 H + 存在下发生酯化反应生成酯 H 2 SO 4 CH3COOH + CH3CH2OH -- CH3COOCH2CH3 +H2O 110~120 酯化反应是可逆反应, 为了获得高产率的酯, 实验采用增加醇的用量和不断将反应物酯和水蒸 出, 使平衡向右移动, 以获得高产率的酯 浓硫酸起催化作用同时还吸收反应生成的水, 有利于酯的生成 [ 实验仪器及用品 ] 无水乙醇 冰醋酸 浓 H2SO4 饱和 Na2CO3 饱和 NaCl 饱和 CaCl2 无水 MgSO4 电磁搅拌机 电热套 球形冷凝管 圆底烧瓶 分液漏斗 [ 实验内容及步骤 ] 实验装置 37

42 实验步骤 合成 : 1 在电磁搅拌机上放上水浴 2 再在 100ml 圆底烧瓶中加入 23ml(18g,0.4mol) 无水乙醇 ( 密度 0.791,20 ) 和在搅拌下, 小心加入 7.5ml 浓 H2SO4, 混匀后, 再加入 14.3ml(15g,0.25mol) 冰醋酸 ( 密度 ,20 ), 放入搅拌子 ;2 装上冷凝管 { 如果用电热套则加入沸石 ( 或约 1.5cm 长的毛细管 3 4 根 )} 3 在搅拌下加热缓慢回流 1/2h;5 冷却反应物, 将回流改成蒸馏装置, 接受瓶用冷水冷却, 蒸出生成的乙酸乙酯, 直到镏出液约为反应物总体积的 1/2 为止 ( 或在沸水浴上不再有馏出物 ), 得粗乙酸乙酯 精制 1. 在镏出液中慢慢加入饱和 Na2CO3, 振荡, 至不再有 CO2 气体产生为止, 检测 PH 是否到中性 2 将混合液转入分液漏斗, 静止后分去水层溶液 ( 下层 );2 有机层用 10ml 饱和 NaCl 溶液洗涤, 静止后分去水层溶液 ( 下层 );3 再用 20ml 饱和 CaCl 2 溶液分两次洗涤, 静止后分去水层溶液 ( 下层 ); 4 有机层倒入干燥三角烧瓶中, 用无水 MgSO4 干燥 30min( 无水 MgSO4 的用量要合理 ) 5 把干燥后的有机层小心的到入 50ml 园底烧瓶, 加入沸石 ( 或约 1.5cm 长的毛细管 3 4 根 ), 在水浴上安装蒸馏装置, 蒸馏收集 馏分 ( 纯的乙酸乙酯沸点为 一个标准大气压, 因不纯可能形成共沸物 [ 见课本 P161] 所以收集 C 馏分, 再考虑到曲靖的实际大气压所以实际收集 馏分 ) 即得产品乙酸乙酯为无色透明, 具有芳香气的液体 实验步骤流程图 38

43 CH 3 COOH+ C 2 H 5 OH 浓 H 2 SO 4 CH 3 COOC 2 H 5, CH 3 COOH, C 2 H 5 OH,H 2 SO 4,H 2 O,(CH 3 CH 2 ) 2 O 蒸馏 馏出物 CH 3 COOC 2 H 5,C 2 H 5 OH H 2 O CH 3 COOH (CH 3 CH 2 ) 2 O 残留液 CH 3 COOH H 2 SO 4,(CH 3 CH 2 ) 2 O H 2 O 饱和 NaCO3 下层 CH 3 COOH 上层 CH 3 COOC 2 H 5, C 2 H 5 OH, H 2 O, Na +,CO 3 2-,(CH 3 CH 2 ) 2 O 5ml 饱和 NaCl 溶液洗 下层水层 上层 CH 3 COOC 2 H 5,C 2 H 5 OH, (CH 3 CH 2 ) 2 O,Na+,Cl 5ml 饱和 CaCl 溶液 下层乙醇,CaCl 2 溶液 上层 CH 3 COOC 2 H 5, (CH 3 CH 2 ) 2 O H 2 O 干燥 ( 无水硫酸镁 ) 蒸馏精制 CH 3 COOC 2 H 5, (CH 3 CH 2 ) 2 O 去掉前馏分, 收集 C 馏分 产物分析测折光率 ( 理论为 n 20 D1.3727); 乙酸乙酯 :m.p= 83.6, b.p=77.06, n 20 D=1.3727, d 20 4=0.9003,15 在水中的溶解为 8.5g/100mlH2O 39

44 乙酸乙酯与水或醇形成二元和三元共沸物的组成及沸点如下表 : 沸点 / 组成 /% 乙酸乙酯乙醇水 四. 物理常数 M mp bp d S(100mlH2O) 乙酸 任意混溶 乙醇 乙酸乙酯 产率计算 : 本实验采用乙酸过量故以冰乙酸为计算标准理论产量 :X=0.25*88=22g 产率 = 实际产量 /22*100%= [ 思考题 ] 1. 酯化反应有什么特点? 在实验中如何穿创造条件促使酯化反应尽量向生成物方向进行? 2. 本实验若才用醋酸过量的做法是否合适? 为什么? 3. 蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些杂质? 如何除去? [ 实验注意事项 ] 1. 温度控制在 130 以下, 防止乙醚的产生 ; 2. 馏出液中除乙酸乙酯外还含有乙醇 乙酸 乙醚 亚硫酸等杂质 ; CH3CH2OH + H2SO4 CH3CHO + SO2 + 2H2O CH3CHO + H2SO4 CH3COOH + SO2 + H2O SO2 + H2O H2SO3 3. 乙酸乙酯和醇, 水合形成三元共沸物, 所以沸点降低为 [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 1. 实验目的, 实验要求 ; 2. 反应式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 原料 产物和副产物的物理常数 ; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 正确地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 用图表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 现象记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 40

45 7. 产品外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 重量 产率 讨论 实验十三 利用脂肪抽提器从植物原料 ( 万寿菊 ) 中提取浸 膏的设计实验 [ 实验目的及要求 ] 掌握脂肪抽提器的原理 装置及操作方法, 结合薄层色谱及柱色谱法进行分离叶黄素和胡萝卜素, 结合当地万寿菊产业的发展了解实际应用的价值和意义 [ 实验原理 ] 根据用 soxhlet 提取器浸提的原理和方法及相似相溶的原理 从万寿菊中提取浸膏 ( 黄连素 ) 的特点, 并利用其特点结合薄层色谱及柱色谱法进行分离提纯 [ 实验基本仪器及用品 ] soxhlet 提取器 ; 旋转蒸发仪 ; 圆底烧瓶 ; 三角烧瓶 ; 硅胶薄层色谱板 ; 色谱柱 ; 层析硅胶等 [ 设计提示 ] 1. 确定所选原料的组成成分 ;2. 分碎 ;3. 设计确定溶剂 ;4. 设计选择浸提的方法及条件 ;5. 设计确定目标物并选择适当的分离方法和技术 ;6. 如果用柱层析分离须设计并寻找洗脱剂 ;7. 设计鉴定纯度的方法 ;8. 设计确定分离得到的产物是否为需要物质和进行结构的分析确定 [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 1. 实验目的, 实验要求 ; 2. 反应式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 原料 产物和副产物的物理常数 ; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 正确地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 用图表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 现象记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 产品外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 重量 产率 讨论 [ 实验注意事项 ] 易燃溶剂的使用要注意不能有明火, 必须间接加热 有毒溶剂的使用必须在通风柜中进行 [ 实验目的及要求 ] 实验十四苯乙酮的制备 1. 掌握芳环上 Friedel-Crafts 酰基化反应制备芳族酮的原理和方法 ; 41

46 2. 掌握无水操作有机合成法 ; 回流冷凝装置 ; 干燥管的使用方法 ; 电动搅拌器及无水三氯化铝 的使用方法 ; 空气冷凝管的使用条件 ; 恒压滴液漏斗的设计原理及使用方法 ; 3. 熟练掌握回流 萃取和干燥等基本操作, 以及有毒气体的处理方法 ; 4. 学习电动搅拌机的安装及操作使用 ; 5. 阅 Friedel-crafts 酰基化反应的有关籍 ; 6. 复习回流 萃取的基本操作要领 ; 7. 了解搅拌的种类及特点 [ 实验原理 ] 芳烃在催化剂作用下与烷基化试剂 ( 卤代烷 ) 或酰基化试剂 ( 如酸酐 ) 等作用, 芳环上的氢原 子被烷基或酰基取代的反应统称为弗克烷基化反应, 后者又称为弗一克酰基化反应 酰基化反应是合成芳香酮的重要方法之一 在无水三氯化铝存在下 ( 催化剂 ), 苯 ( 无水 ) 用醋酸酐, 酰化得苯乙酮 O O + CH 3 COCCH 3 无水 AlCl 3 O CCH 3 + CH 3 COOH 具体反应过程 : O CH 3 C O O CCH 3 O + AlCl 3 CH 3 C AlCl 3 O AlCl 3 O CCH 3 CH 3 COOAlCl 2 + O AlCl 3 CCH 3 ( 红色溶液 ) O AlCl 3 O CCH 3 + H 2 O CCH 3 + Al(OH)Cl 2 + HCl 白 ( 放热 ) CH3COO AlCl2 + H2O Al(OH)Cl2 + CH3COOH ( 放热 ) Al(OH)Cl2 + HCl AlCl3 + H2O 由于芳香酮与三氯化铝可形成配合物, 与烷基化反应相比, 酰基化反应的催化剂用量要大得多, 烷基化反应 : AlCl3:RX( 摩尔比 )=0.1 酰基化反应 : AlCl3:RCOCl( 摩尔比 )=1.1 由于芳烃与酸酐反应产生的有机酸会与 AlCl3 反应, 所以 AlCl3:Ac2O( 摩尔比 )=2.2 另外,AlCl3 还会与产物形成稳定的络合物 42

47 [ 实验仪器及用品 ] 磨口仪器一套 ; 温度计一支 (0~200 分刻度 0.1 ); 量筒 ; 烧杯 ; 漏斗 ; 电热套 ; 电磁加热搅拌机等 ; 球型冷凝管 ; 苯 ; 无水三氯化铝 ; 乙酸酐无水氯化钙 ; 无水硫酸镁 ;10%NaOH 等. [ 实验内容及步骤 ] 实验装置 : 三颈瓶, 安装上恒压滴液漏斗 搅拌装置 回流冷凝管 ( 管上端通过一氯化钙干燥管与氯化氢气体吸收装置相连 ) 实验流程 : 合成安装仪器 三颈烧瓶中迅速加入 20g 粉状无水 AlCI3 和 30ml 无水苯 通冷凝水, 开搅拌机 滴加恒压滴液漏斗中的 7ml 乙酐 ( 控制乙酐的滴加速度以使三颈烧瓶稍热为宜 ) 10 分钟后, 沸水浴加热, 搅拌回流, 直到不再有 HCl 气体逸出 冷却到室温 在搅拌下到入 50ml 浓盐酸 +50g 碎冰的烧杯中 ( 有固体不溶物可补加浓盐酸 ) 转分液漏斗中分离 精制 下层 ( 水层用苯萃取 2 次 ( 每次 8ml 苯 ) 上层, 有机层, 与原来分离的有机层合并 合并有机液体依次用 15ml,10%NaOH 和 15ml 水 洗涤, 上层用无水硫酸镁干燥 安装蒸馏装置 ( 加沸石, 先水浴, 后石棉网 ) 倒入干燥有机物 水浴加热蒸馏回收苯, 待蒸馏温度忽然下降 改用石棉网加热 并改用空气冷凝管 蒸馏收集 的馏分 产率计算 : 以参加反应物质中不足原料为计算标准, 在该反应中苯 AlCI3 均过量, 乙酐为不足量, 所以要以乙酐为计算标准 C6H6 + (CH3CO)2O (AlCI3) C6H6COCH3 + CH3COOH mol x x=0.34*120=40.8 产率 %= 实际产量 / 理论产量 *100%= 实际产量 /40.8*100%=49~58% 测试折光率 : 苯乙酮的物理常数 : 性状无色油状液体, 沸点 (b.p)=195~202 n 20 D= [ 思考题 ] 1. 什么是弗 - 克 (Friedel-Crafts) 反应? 为什么弗 - 克酰基化反应 43

48 AlClCOH3CCOCH33H+2O/H+AlCl3所用的 Lewis 酸如 AlCl3 比弗 - 克烷基化反应中的用量大? 答 : 芳烃在 Lewis 酸如无水 AlCl3 存在下, 与烷基化试剂 ( 如卤代烷 ) 或酰基化试剂 ( 如酸酐或酰 氯 ) 作用, 得到芳环上的氢被烷基或酰基取代的产物, 这类芳环的亲电取代反应统称为 Friedel Crafts 反应 前者称 Friedel Crafts 烷基化反应, 后者称 Friedel Crafts 酰基化反应 在 Friedel Crafts 烷基化反应中,Lewis 酸 ( 如 AlCl3) 仅作催化剂 而在 Friedel Crafts 酰基化反应中, 无水 AlCl3 不仅作催化剂, 还能与产物酰基苯中的羰基氧结合成盐 : RCOArAlCl3故为了反应的顺利进行, 就需要多加一些 Lewis 酸 : 无水 AlCl3 2. 做好制备苯乙酮试验的关键是什么? 为什么? 答 : 关键在于所用的仪器药品均要干燥无水 因为 AlCl3 能与水反应, 从而失去其催化能力 3. 在苯乙酮制备实验中, 用冰和浓盐酸来处理反应的粗产物, 目的是什么? 答 : 用酸处理是为了破坏酰基氧与 AlCl3 形成的络合物, 析出产物苯乙酮 同时, 为了防止碱式铝盐产生沉淀析出, 影响产品质量 由于分解络合物的反应是放热的, 故用冰水予以降温 4. 苯乙酮和己二酸的制备均有尾气产生, 它们的尾气吸收装置有何异同? 答 : 相同点 : 其吸收装置均装在回流冷凝管的顶端 不同点 : (1) 制备己二酸时尾气的吸收是用碱液, 而苯乙酮制备中, 尾气吸收是用水 (2) 制备己二酸时, 尾气装置连在回流冷凝管的顶端, 而苯乙酮制备中, 尾气装置和回流冷凝管之间连了干燥管 5. 在苯乙酮制备中要用到哪些仪器装置? 答 : 在苯乙酮制备中要用到 : (1) 回流装置 ( 带加料 ) (2) 电动搅拌装置 (3) 尾气吸收装置 (4) 干燥装置 44

49 (5) 萃取装置 ( 包括分离装置 ) (6) 蒸馏装置 ( 低沸点及高沸点 ) 6. 在尾气吸收装置中, 氯化氢的出口处是应该远离水面还是深入到水中? 为什么? 答 : 氯化氢的出口处既不能远离水面也不能深入到水中, 以离开水面 1 厘米左右为宜 因为远离水面, 则有相当部分的氯化氢气体不被吸收而逸出, 造成空气污染 ; 若深入到水中, 则因氯化氢在水中溶解度大 (273K 时,1 体积水可溶解 500 体积的氯化氢 ), 一旦氯化氢被吸收完 ( 或反应结束 ), 则容易造成倒吸现象, 影响反应结果 [ 实验注意事项 ] 1. 反应时, 三口烧瓶 滴液漏斗 量筒 冷凝管等必须是干燥的, 否则影响反应的顺利进行 2. 研磨无水三氯化铝时要快, 并迅速装入三口烧瓶中以防吸水, 取完无水三氯化铝后应立即将试剂瓶盖好 3. 控制好乙酸酐的滴加速度, 否则快了反应激烈沸腾产生危险 4. 要用重蒸乙酐, 收集 馏分 [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 1. 实验目的, 实验要求 ; 2. 反应式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 原料 产物和副产物的物理常数 ; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 正确地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 用图表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 现象记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 产品外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 重量 产率 讨论 [ 实验目的及要求 ] 实验十五肉桂酸的制备 通过肉桂酸的制备学习并掌握 Perkin 反应及其基本操作 掌握水蒸气蒸馏的原理 用处和操作 学习并掌握固体有机化合物的提纯方法 : 脱色 重结晶 [ 实验原理 ] 45

50 CHO + (CH 3 CO) 2 O K 2 CO 3 150~170 0 C CH=CHCOONa + CH 3 COOH HCl CH=CHCOOH 肉桂酸是生产冠心病药物 心可安 的重要中间体 其酯类衍生物是配制香精和食品香料的重要原料 它在农用塑料和感光树脂等精细化工产品的生产中也有着广泛的应用 Perkin 反应 : 芳香醛和酸酐在碱性催化剂作用下, 发生类似羟醛缩合的作用, 生成 α, β- 不饱和芳香酸的反应 [ 实验仪器及用品 ] 苯甲醛 3mL(3.2g,0.03mol) 无水碳酸钠 10.0g 浓盐酸 25mL 无水碳酸钾 4.1g(0.03mol) 乙酸酐 5.5mL(6.0g,0.05mol) 活性炭 ~1.0g 250mL 三口烧瓶 空气冷凝管 温度计 ( 250 ) 500mL 枝管烧瓶 ( 水蒸气蒸馏用 ) 75 0 蒸馏头 直形冷凝管 接受弯头 锥形瓶 烧杯 (200 ml) 喷灯 石棉网 铁环 铁架台 调压器 加热套等 [ 实验内容及步骤 ] 在 250mL 三口烧瓶中加入 4.1g 研细的无水碳酸钾, 3.0mL 新蒸馏的苯甲醛,5.5mL 乙酸酐, 振荡使其混合均匀 三口烧瓶中间口接上空气冷凝管, 侧口其一装上温度计, 另一个用塞子塞上 用加热套低电压加热使其回流, 反应液始终保持在 150~170, 使反应进行 1h( 回流 1h) 取下三口烧瓶, 向其中加入 50 ml 水,10.0g 碳酸钠, 摇动烧瓶使固体溶解 然后进行水蒸气蒸馏 用蒸馏管烧瓶作为水蒸气发生器, 用电炉加热 注意不能用电炉直接加热烧瓶, 烧瓶必须放在石棉网上 要尽可能的使蒸汽产生速度快 水蒸气蒸馏蒸到蒸出液中无油珠为止 卸下水蒸气蒸馏装置, 向三口烧瓶中加入 ~1.0g 活性炭, 加热沸腾 2~3min 然后进行热过滤 将滤液转移至干净的 200mL 烧杯中, 慢慢的用浓盐酸进行酸化至明显的酸性 ( 大约用 25mL 浓盐酸 ) 然后进行冷却至肉桂酸充分结晶, 之后进行减压过滤 晶体用少量冷水洗涤 减压抽滤, 要把水分彻底抽干, 在 100 下干燥, 可得 2~2.5g 产品 反应装置 简易水蒸气蒸馏装置 46

51 [ 思考题 ] 1. 若用苯甲醛与丙酸酐发生 Perkin 反应, 其产物是什么? 2. 在实验中, 如果原料苯甲醛中含有少量的苯甲酸, 这对实验结果会产生什么影响? 应采取什么样的措施? 3. 水蒸气蒸馏的目的是为了除去什么组分? [ 实验注意事项 ] Perkin 反应所用仪器必须彻底干燥 ( 包括称取苯甲醛和乙酸酐的量筒 ) 可以用无水碳酸钾和无水醋酸钾作为缩合剂, 但是不能用无水碳酸钠 回流时加热强度不能太大, 否则会把乙酸酐蒸出 为了节省时间, 可以在回流结束之前的 30min 开始加热蒸馏烧瓶使水沸腾, 不能用火直接加热烧瓶 进行脱色操作时一定取下烧瓶, 稍冷之后再加热活性炭 热过滤时必须是真正热过滤, 布式漏斗要事先在沸水中取出, 动作要快 进行酸化时要慢慢加入浓盐酸, 一定不要加入太快, 以免产品冲出烧杯造成产品损失 肉桂酸要结晶彻底, 进行冷过滤 ; 不能用太多水洗涤产品 [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 1. 实验目的, 实验要求 ; 2. 反应式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 原料 产物和副产物的物理常数 ; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 正确地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 用图表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 现象记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 产品外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 重量 产率 讨论 [ 实验目的及要求 ] 实验十六乙酰苯胺的制备 掌握苯胺乙酰化反应的原理和实验操作进一步熟悉固体有机物提纯的方法 ( 重结晶 ); 了解乙酰化反应为什么常用做官能团的保护 学会利用分馏进行制备反应 仪器安装正确, 反应控制得当 [ 实验原理 ] 游离脂肪胺能参与许多反应, 而乙酰胺的碱性比胺弱, 参与这些反应的倾向较小, 并且乙酰胺难氧化 ; 芳胺酰化后, 芳环上亲电取代反应的活性比苯胺小, 并且氨基很容易通过酰胺在酸或碱催化下水解重新产生 所以在有机合成中常用乙酰化反应来保护伯胺和仲胺 芳香胺 ( 或脂肪胺 ) 可用酸酐 酰氯或冰醋酸加热来进行酰化, 使用冰醋酸试剂易得, 价格便宜, 但需要较长的反应时间, 适合于规模较大的制备 酸酐一般来说是比酰氯更好的酰化试剂 其中用酸酐进行酰化反应的速度最快 本实验采用乙酸酐为酰化剂装备乙酰苯胺 47

52 用游离胺与纯乙酸酐进行酰化时, 常伴有二乙酰胺 [ArN(COCH3)2] 副产物的生成 但如果在醋酸 - 醋酸钠的缓冲溶液中进行酰化, 由于酸酐的水解速度比酰化速度慢得多, 可以得到高纯度的产物 物理常数表 1 物理常数 化合物分子量性状比重 (d ) 熔点 ( ) 沸点 ( ) 折光率 (n) 苯胺 液体 乙酰苯胺 斜方晶体 ~ 表 2 不同温度下, 乙酰苯胺在水中的溶解度数据 t ( ) g/100ml [ 实验仪器及用品 ] 仪器 : 烧杯 2 个, 玻璃棒 酒精灯 短颈漏斗 吸滤瓶 布氏漏斗 玻璃水泵 ( 公用 ) 药品 : 苯胺 5.6g( 约 5.5ml,0.06 mol) 乙酸酐 7.5ml( 约 7.3g,0.073mol) 结晶乙酸钠 9g(0.065mol) 浓盐酸 5ml 活性炭 1g [ 实验内容及步骤 ] 500ml 烧杯中 +5ml 浓盐酸 +120ml 水 +5.4ml 苯胺 溶解 +1g 活性炭 搅拌沸腾 5min 趁热抽滤 清液到入 500ml 锥型瓶中, 冷却到 50 加入 7.3ml 乙酸酐 溶解 立即加入 (9g 结晶乙酸钠 +20ml 水 ) 的溶液 充分搅拌 冰液中冷却结晶 抽滤, 冷水洗涤 干燥 称重 (5 6g) 产率计算产率 =( 实际重量 /0.06*93.12)*100% 操作要点 1 苯胺极易氧化, 使用前须重新蒸馏以除去其中的杂质, 否则将影响产品的产量和质量 另一原料乙酸酐也最好用新蒸的 2 减压过滤( 又称抽滤 ): 剪好的滤纸平铺在漏斗底板上, 先用少量溶剂润湿, 然后开动抽气泵, 使滤纸紧贴在漏斗上, 然后缓慢倒入待过滤的混合物, 一直抽气至无液体滤出为止 3 活性炭脱色: 活性炭用量的多少视反应液颜色而定, 不必准确称量, 通常加半牛角勺即可 ; 特别注意不可在溶液沸腾时加活性炭, 以防暴沸 4 热过滤: 短颈漏斗必须先在水浴中充分预热, 尽量减少产物在滤纸上结晶析出 48

53 5 扇形滤纸的折叠: 扇形滤纸的作用是增大母液与滤纸的接触面积, 加快过滤速度 在折叠扇形时要注意不要把滤纸的顶部折破 [ 思考题 ] 判断题 : 1. 制备对硝基苯胺, 硝化前必须将苯胺转化为乙酰苯胺以保护氨基. ( ) 2. 乙酰苯胺重结晶选用的最合适的溶剂为乙醇. ( ) 3. 粗产物中的杂质仅为未反应完的酸酐 ( ) 单选题 : 1. 碱性最强的是 ( ) A 苯胺 B 乙酰苯胺 C 氨 D 甲胺 2. 如果 9.3g 苯胺与过量乙酐作用, 乙酰苯胺理论产量是 ( ) A 13.5g B 14.5g C 6.75g D 6g 3. 酰化活性最弱的试剂是 ( ) A 乙酸 B 乙酐 C 乙酰卤 D 乙酰胺 4. 用乙酸酐进行乙酰化时, 加入盐酸和乙酸钠的目的是什么? 参考答案判断题 : 1 对 2 错 3 错单选题 : 1 D 2 A 3 D 4. 加入盐酸是为了生成能溶于水的苯胺盐酸盐有利益均相反应的进行和脱色 用游离胺与纯乙酸酐进行酰化时, 常伴有二乙酰胺 [ArN(COCH3)2] 副产物的生成 但如果在醋酸 - 醋酸钠的缓冲溶液中进行酰化, 由于酸酐的水解速度比酰化速度慢得多, 可以得到高纯度的产物 [ 实验注意事项 ] 1. 热过滤时要尽量减少产物在滤纸上结晶析出 ; 2. 醋酸钠的量一定要够, 要等溶解完后再到入 [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 1. 实验目的, 实验要求 ; 2. 反应式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 原料 产物和副产物的物理常数 ; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 正确地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 用图表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 现象记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 产品外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 重量 产率 讨论 49

54 [ 实验目的及要求 ] 实验十七己二酸的制备 1. 学习用环己醇氧化制备己二酸的原理和方法 ; 2. 学习带有电动搅拌装置的操作技术 ; 3. 进一步掌握重结晶 减压过滤等操作 掌握浓缩 过滤, 结晶等操作技能 学会在搅拌条件下的反应操作, 及抽滤等 [ 实验原理 ] 仲醇氧化得到酮, 酮不能被弱氧化剂所氧化, 但遇强氧化剂, 如硝酸或高锰酸钾, 则被氧化, 这时碳链断裂得到已二酸 已二酸是合成尼龙 -66 的原料 H OH [O] O [O] O O HOC(CH 2 ) 4 COH 环乙醇 : 白色针状晶体 熔化时为粘稠液体,m.P= 21.5,b.P= 161.1, d 20 = ,n 20 D= 已二酸 : 白色棱状晶体,m.P= 153,d 20 = 物理常数 : 化合物沸点分子量性状比重 (d ) 熔点 ( ) 名称 ( ) 折光率溶解度 (n) 水乙醇乙醚 环己醇 高锰酸 钾 己二酸 液体或晶体斜方晶体单斜晶棱柱体 可溶可溶 分解 - - 难溶不溶 mmHg 易溶 [ 实验仪器及用品 ] 烧杯 (250 ml 800 ml 各 1 个 ); 温度计 (1 支 ); 吸滤瓶 (1 个 ); 布氏漏斗 (1 个 ) 环己醇 2 g2.1 ml(0.02 mol); 高锰酸钾 6 g(0.038 mol);10%naoh; 浓盐酸 ( 或浓硫酸 ); 亚硫酸氢钠 [ 实验内容及步骤 ] 实验装置将 250ml 烧杯改用为 250ml 三角烧瓶 用电磁搅拌机搅拌反应 实验方法在三角烧瓶中加入研细的 6g,KMnO4 和 5ml,10%NaOH 水溶液和 50ml 水 开动搅拌机 滴加 50

55 2.1ml 环已醇, 维持反应温度约在 45 加完后升温到 50 搅拌 5min 后 ( 点滴滤纸判断 KMnO4 是否反应完, 不完的加少量的亚硫酸氢钠, 直到反应完 KMnO4) 趁热抽滤 用少量,10% 的 NaOH 溶液洗涤滤渣 滤液到入三角烧瓶中 滴加浓硫酸呈强酸性, 已二酸沉淀析出, 加热浓缩 冷却 抽滤 ( 若有颜色需重新溶在沸水中加入活性炭脱色, 热抽滤, 冷却, 抽滤 ) 干燥 称量 反应装置 : 操作要点 1.KMnO4 要研细, 以利于 KMnO4 充分反应 2. 环己醇要逐滴加入, 滴加速度不可太快 否则, 因反应强烈放热, 使温度急剧升高而难以控制 3. 严格控制反应温度, 稳定在 43~47 之间 4. 反应终点的判断 : 检验反应是否完全, 可取一滴反应混合物滴在滤纸上检查高锰酸钾是否存在. 若有未反应的高锰酸钾存在, 会在棕色二氧化锰周围出现紫色环. 假如有未反应的高锰酸钾存在, 可加少量的固体亚硫酸钠直至点滴试验呈阴性. 但在实验条件下, 反应一般都会完全. 用玻璃棒蘸一滴混合物点在平铺的滤纸上, 若无紫色存在表明已没有 KMnO4 5. 用 10% 的 NaOH 溶液或热水洗涤 MnO2 滤饼时, 每次加水量约 5~10 ml, 不可太多 6. 用浓硫酸酸化时, 要漫漫滴加, 酸化至 ph=1~3 7. 浓缩蒸发时, 加热不要过猛, 以防液体外溅 浓缩至 10 ml 左右后停止加热, 让其自然冷却 结晶 8 己二酸易溶于沸水, 但在 15 时 100 ml 水仅能溶解 1.5 g 己二酸, 因此母液应作浓缩回收处理, 以提高产率. 9 热过滤是重结晶的重要步骤, 此步如操作不当, 极易影响产率. 由于产品量很少, 此步更是实验成败之关键. 我们采用已预热的布氏漏斗趁热抽滤出无色液. 此方法效果较普通的热过滤好 51

56 得多, 使整个热过滤操作简便 快速 高效. 产率计算环已醇 已二酸 *0.96 X X= 4.99*146/100= 7.3g( 理论产率 ) 实际产率 = ( 实际产量 /7.3)*100= [ 思考题 ] 1. 本实验为什么必须控制氧化反应的温度和环己醇的滴加速度? 2. 为什么有些实验在加入最后一种反应物前要先预热 ( 本实验要预热到 50 度 )? 反应激烈的实验开始加料慢, 等反应开始后反而可以适当加快加料速度? [ 实验注意事项 ] 加入 KMnO4 后反应可能不立即开始, 可适当加热, 当反应开始, 温度上升时停止加热 [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 1. 实验目的, 实验要求 ; 2. 反应式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 原料 产物和副产物的物理常数 ; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 正确地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 用图表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 现象记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 产品外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 重量 产率 讨论 [ 实验目的及要求 ] 实验十八环己烯的制备 1. 熟悉环己烯反应原理, 学习以浓硫酸催化环己醇脱水制备环己烯的原理和方法 ; 掌握环己烯的制备 ; 2. 学习分馏原理, 分液漏斗的使用, 复习分馏操作及分馏柱的使用方法 ; 3. 巩固水浴蒸馏的基本操作技能 [ 实验原理 ] 实验室中通常可用浓硫酸或浓磷酸催化环己醇脱水制备环己烯 本实验是以浓硫酸作催化剂来制备环己烯的 主反应式 : 52

57 一般认为, 该反应历程为 E1 历程, 整个反应是可逆的 [ 实验仪器及用品 ] 15.0g(15.6ml,0.15mol) 环己醇 1ml 浓硫酸 氯化钠 无水氯化钙 5% 的碳酸钠水溶液 [ 实验内容及步骤 ] 1. 投料在 50ml 干燥的圆底烧瓶中加入 15g 环己醇 1ml 浓硫酸和几粒沸石, 充分摇振使之混合均匀, 按上图安装反应装置 2. 加热回流 蒸出粗产物产物将烧瓶在石棉网上小火空气浴缓缓加热至沸, 控制分馏柱顶部的溜出温度不超过 90, 馏出液为带水的混浊液 至无液体蒸出时, 可升高加热温度 ( 缩小石棉网与烧瓶底间距离 ), 当烧瓶中只剩下很少残液并出现阵阵白雾时, 即可停止蒸馏 3. 分离并干燥粗产物将馏出液用氯化钠饱和, 然后加入 3-4ml 5% 的碳酸钠溶液中和微量的酸 将液体转入分液漏斗中, 振摇 ( 注意放气操作 ) 后静置分层, 打开上口玻塞, 再将活塞缓缓旋开, 下层液体从分液漏斗的活塞放出, 产物从分液漏斗上口倒入一干燥的小锥形瓶中, 用 1-2g 无水氯化钙干燥 4. 蒸出产品待溶液清亮透明后, 小心滗入干燥的小烧瓶中, 投入几粒沸石后用水浴蒸馏, 收集 的馏分于一已称量的小锥形瓶中 实验关键步骤 : 1. 投料时应先投环己醇, 再投浓硫酸 ; 投料后, 一定要混合均匀 2. 反应时, 控制温度不要超过 干燥剂用量合理 4. 反应 干燥 蒸馏所涉及器皿都应干燥 或 : 在 50 毫升干燥的圆底烧瓶中, 放入 15g 环己烯 (15.6ml,0.15mol) 1ml 浓硫酸和几粒沸石, 充分振摇使混合均匀 烧瓶上装一短的分馏柱作分馏装置, 接上冷凝管, 用锥形瓶作接受器, 外用冰水冷却 将烧瓶在石棉网上用小火慢慢加热, 控制加热速度使分馏柱上端的温度不要超过 90, 馏液为带水的混合物 当烧瓶中只剩下很少量的残渣并出现阵阵白雾时, 即可停止蒸馏 全部蒸馏时间约需 lh 将蒸馏液用精盐饱和, 然后加入 3 4ml 5% 碳酸钠溶液中和微量的酸 将此液体倒入小分液漏斗中, 振摇后静置分层 将下层水溶液自漏斗下端活塞放出 上层的粗产物自漏斗的上口倒入干燥 53

58 的小锥形瓶中, 加入 1-2 克无水氯化钙干燥 将干燥后的产物滤入干燥的蒸馏瓶中, 加入沸石后用水浴加热蒸馏 收集 的馏分于一已称重的干燥小锥形瓶中 产率 7-8g 反应装置图 : ÎÂ È ¼Æ ÎÂ È¼Æ ÕôÁóÍ Ö±ÐÎ ÀäÄý¹Ü ½ÓÊÜÍäÍ Ô²µ ÉÕÆ Ö± ÐÎÀäÄý¹Ü ½Ó ÊÜÍäÍ ÖÁóÖù Ô²µ ÉÕÆ ÐÎÆ ÐÎÆ 分馏装置 蒸馏装置 或 [ 思考题 ] 1. 在粗制的环己烯中, 加入精盐使水层饱和的目的何在? 2. 在蒸馏终止前, 出现的阵阵白雾是什么? 3. 下列醇用浓硫酸进行脱水反应的主要产物是什么? 13- 甲基 -l- 丁醇 23- 甲基 -2- 丁醇 23,3- 二甲基 -2- 丁醇 [ 实验注意事项 ] 1. 环己醇在常温下是粘碉状液体, 因而若用量筒量取时应注意转移中的损失, 环己烯与硫酸应充分混合, 否则在加热过程中可能会局部碳化 ; 2. 最好用简易空气浴, 使蒸馏时受热均匀 由于反应中环己烯与水形成共沸物 ( 沸点 70.8, 含水 l0%); 环己醇与环己烯形成共沸物 ( 沸点 64.9, 含环己醇 30.5%); 环己醇与水形成共 54

59 沸物 ( 沸点 97.8, 含水 80%) 因比在加热时温度不可过高, 蒸馏速度不宜太快 以减少末作用的环己醇蒸出 ; 3. 水层应尽可能分离完全, 否则将增加无水氯化钙的用量, 使产物更多地被干燥剂吸附而招致损失, 这里用无水氯化钙干燥较适合, 因它还可除去少量环己醇 ; 4. 在蒸馏已干燥的产物时, 蒸馏所用仪器都应充分干燥 [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 1. 实验目的, 实验要求 ; 2. 反应式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 原料 产物和副产物的物理常数 ; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 正确地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 用图表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 现象记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 产品外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 重量 产率 讨论 [ 实验目的及要求 ] 实验十九甲基橙的制备 1. 通过甲基橙的制备, 掌握重氮化反应和偶合反应的实验操作, 学习重氮盐制备技术, 了解重氮盐的控制条件 ; 2. 掌握和了解重氮盐偶联反应的条件和甲基橙显色的原因 ;, 掌握甲基橙制备的原理及实验方法 ; 进一步练习过滤, 洗涤, 重结晶等基本操作 [ 实验原理 ] 甲基橙 ( 指示剂 ) 是对氨基苯磺酸进行重氮化后, 在弱酸性条件下与 N N 二甲苯胺偶合而全成的, 偶合首先得到的是嫩红色的酸式甲基橙, 称为酸性黄, 在碱性中酸性黄转变为橙黄色的钠盐, 即甲基橙 55

60 甲基橙在中性或碱性介质中呈黄色,PH=3-4.4 之间显橙色 PH<3 呈红色 [ 实验仪器及用品 ] 冰醋酸 ; 亚硝酸钠 ; N N- 二甲基苯胺 ; 浓盐酸 ; 冰 ;NaNO2;5%NaOH;10%NaOH; 饱和 NaCl; 乙醇 ; 乙醚 ; 对氨基苯磺酸 ; 淀粉 - 碘化钾试纸 ; 温度计一支 (0~200 分刻度 0.1 ); 量筒 ; 烧杯 ;; 表面皿 ; 电热套 ; 电磁加热搅拌机等 [ 实验内容及步骤 ] 1. 对氨基苯磺酸重氮盐的制备 2g 对氨基苯磺酸 +10ml5 % NaOH( 在 100ml 的烧杯中, 加热 ) 溶解 冷至室温 加 0.8g,NaNO2( 溶解 ) 将此液滴入装有 13ml 冰水和 2.5ml 浓盐酸中 ( 反应控制在 5 以下 ) 白色粒状沉淀 在冰浴中放置 15 分钟 2. 偶合 :1.3mlN N- 二甲基苯胺 +1ml 冰醋酸 ( 混合 ) 在搅拌下加到 --1 对氨基苯磺酸重氮盐的制备 -- 的产品中 加完后继续搅拌 10 分钟 黄色沉淀 在搅拌下加入 15ml10%NaOH 粗品甲基橙细粒沉淀 加热溶解 置于冰水浴中冷却 重结晶 抽滤 用饱和 NaCl 溶液洗涤两次 ( 每次 10 ml) 固体, 用 75ml 热水溶解 冰冷再重结晶 抽滤 用少量乙醇洗涤 用乙醚洗涤 干燥 称重 检验 : 取少许产品溶于水中, 加稀盐酸然后用 NaOH 中和, 观察颜色有何变化 方法二 1. 重氮盐的制备在 50ml 烧杯中 加入 1g 对氨基苯磺酸结晶和 5ml 5% 氢氧化钠溶液, 温热使结晶溶解, 用冰盐浴冷却至 0 以下 另在一试管中配制 0.4g 亚硝酸钠和 3ml 水的溶液 将此配制液也加入烧杯中 维持温度 0-5, 在搅拌下, 慢慢用滴管滴入 1.5ml 浓盐酸和 5ml 水溶液, 直至用淀粉 - 碘化钾试纸检测呈现蓝色为止, 继续在冰盐浴中放置 15 分钟, 使反应完全, 这时往往有白色细小晶体析出 2. 偶合反应在试管中加入 0.7ml N,N- 二甲基苯胺和 0.5ml 冰醋酸, 并混匀 在搅拌下将此混合液缓慢加到上述冷却的重氮盐溶液中, 加完后继续搅拌 10min 缓缓加入约 15ml 5% 氢氧化钠溶液, 直至反应物变为橙色 ( 此时反应液为碱性 ) 甲基橙粗品呈细粒状沉淀析出 将反应物置沸水浴中加热 5 分钟, 冷却后, 再放置冰浴中冷却, 使甲基橙晶体析出完全 抽滤, 依次用少量水 乙醇和乙醚洗涤, 压紧抽干 干燥后得粗品约 1.5g 56

61 粗产品用 1% 氢氧化钠进行重结晶 待结晶析出完全, 抽滤, 依次用少量水 乙醇和乙醚洗涤, 压紧抽干, 得片状结晶 产量约 1g 将少许甲基橙溶于水中, 加几滴稀盐酸, 然后再用稀碱中和, 观察颜色变化 [ 思考题 ] 1. 在重氮盐制备前为什么还要加入氢氧化钠? 如果直接将对氨基苯磺酸与盐酸混合后, 再加入亚硝酸钠溶液进行重氮化操作行吗? 为什么? 2. 制备重氮盐为什么要维持 0-5 的低温, 温度高有何不良影响? 3. 重氮化为什么要在强酸条件下进行? 偶合反应为什么要在弱酸条件下进行 [ 实验注意事项 ] 1. 对氨基苯磺酸为两性化合物, 酸性强于碱性, 它能与碱作用成盐而不能与酸作用成盐 ; 2. 重氮化过程中, 应严格控制温度, 反应温度若高于 5, 生成的重氨盐易水解为酚, 降低产率 ; 3. 若试纸不显色, 需补充亚硝酸钠溶液 ; 4. 重结晶操作要迅速, 否则由于产物呈碱性, 在温度高时易变质, 颜色变深 用乙醇和乙醚洗涤的目的是使其迅速干燥 [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 1. 实验目的, 实验要求 ; 2. 反应式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 原料 产物和副产物的物理常数 ; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 正确地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 用图表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 现象记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 产品外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 重量 产率 讨论 [ 实验目的及要求 ] 实验二十环己酮的制备 掌握氧化法制备环己酮的原理和方法 ; 熟练掌握蒸馏萃取等操作 [ 实验原理 ] 实验室制备脂肪和脂环醛 酮最常用的方法是将伯醇和仲醇用铬酸氧化 铬酸是重铬酸盐与 40-50% 硫酸的混合液 制备相对分子量低的醛, 可以将铬酸滴加到热的酸性醇溶液中, 以防止反应混合物中有过量的氧化剂存在, 同时将较低沸点的醛不断蒸出, 可以达到中等产率 尽管如此, 仍有部分醛被进一步氧化成羧酸, 并生成少量的酯 用此法制备酮, 酮对氧化剂比较稳定, 不易进一 57

62 步被氧化 铬酸氧化醇是放热反应, 必须严格控制反应温度以免反应过于剧烈 一些其它常用的将仲醇氧化成酮的方法 : 高价铬化合物 : 如重铬酸钠 - 硫酸,PDC( 重铬酸吡啶盐 ),PCC( 氯铬酸吡啶盐 ), 三氧化铬 - 吡啶等 二氧化锰, 选择性氧化苄醇或烯丙醇高碘化合物 :Dess-Martin 试剂, 副反应极少, 适合复杂分子的氧化氧气, 一般需要过渡金属配合物催化卤素或卤素氧化物, 可选择性氧化仲醇而不氧化伯醇 实验室一般都用试剂氧化, 酸性重铬酸钠是最常用的氧化剂之一, 反应式 : OH Na 2 CO 3 O H 2 SO 4 [ 实验仪器及用品 ] 园底烧瓶 ; 浓硫酸 ; 冰 ; 环己醇 ; 重铬酸钠 ; 甲醇 ; 沸石 ; 精盐 ; 分液漏斗 ; 无水硫酸镁 ; 温 度计一支 (0~200 分刻度 0.1 ); 量筒 ; 烧杯 ; 电热套 ; 电磁加热搅拌机等 [ 实验内容及步骤 ] 在 250ml 园底烧瓶内, 加入 60ml 冰水, 一边摇动烧瓶, 一边慢慢地加入 10ml 浓硫酸, 充分混 合后, 再小心地加入 10.4ml 环己醇 在上述混合液内放入一支温度计, 将溶液冷至 15 在 100ml 烧杯内, 将 10.4g 重铬酸钠水合物溶于 10ml 水中 将溶液冷却到 15, 并分批加到 环己醇的硫酸溶液中 不断地摇动烧瓶使反应物充分混合 第一批重铬酸钠溶液加入后不久, 反应 物温度会自行升高, 并且橙红色的重铬酸钠盐变成墨绿色的低价铬盐 待反应物温度达到 55 时, 可用冷水浴适当冷却 1, 控制反应温度在 55~60 待前一批重铬酸钠的橙红色完全消失后, 再加 下一批 待重铬酸钠溶液完全加完后, 继续摇动烧瓶直至反应温度出现自动下降的趋势, 再间歇摇 2 动 5~10 分钟 然后加入 1~2ml 甲醇以还原过量的氧化剂 ( 第一次实验结束 ) 在反应瓶内加入 50ml 水, 再加入几粒沸石, 安装成蒸馏装置, 将环己酮与水一并蒸馏出来 3, 4 5 直至馏出液不再混浊为止 ( 约 40ml) 在馏出液中加入约 8g 精盐, 搅拌使溶解, 将此液体移入 分液漏斗, 静置 分出有机层 ( 环己酮 ) 用无水硫酸镁干燥 蒸馏, 收集 151~156 的馏分 产 量约 6g ( 第二次实验结束 ) [ 思考题 ] 1. 在加入重铬酸钠溶液的过程中, 为什么要待反应物的橙红色完全消失后, 方能加入下一批重 铬酸钠? 2. 在整个氧化反应过程中, 为什么要控制在一定的温度范围内? 3. 氧化反应结束后, 为什么要往反应物中加入甲醇或草酸? 4. 如果从反应混合液体中蒸馏出过多的馏出液, 会有什么结果? 如何弥补? 5. 在蒸馏环己酮 收集 的馏分时, 应选用水冷却冷凝管还是空气冷凝管? 58

63 [ 实验注意事项 ] 1. 反应物不宜过于冷却, 以免积累未反应的氧化剂 当氧化剂达到一定浓度时, 氧化反应会进行的非常剧烈, 有失控的危险 2. 也可以加入 0.5~1g 的草酸 3. 这步蒸馏操作, 实质上是一种简化了的水蒸气蒸馏 环己酮与水形成恒沸混合物, 沸点 95, 含环己酮 38.4% 4. 水的馏出量不宜过多, 否则即使使用盐析, 也不可避免有少量的环己酮溶于水中而损失掉 5. 环己酮在水中的溶解度 31 时为 2.4g/100g 水 馏出液中加入食盐是为了降低环己酮的溶解度, 并有利于环己酮的分层 [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 1. 实验目的, 实验要求 ; 2. 反应式 ; 主反应, 副反应 ; 3. 原料 产物和副产物的物理常数 ; 原料用量, 计算理论产量 ; 4. 正确地画出实验装置图, 并标出仪器名称 ; 5. 用图表形式或流程形式表示实验步骤 ; 6. 现象记录 : 时间 步骤 现象 备注 条件等 ; 7. 产品外观 : 晶型 颜色等 ; 8. 重量 产率 讨论 [ 实验目的及要求 ] 实验二十一乙酰水杨酸的制备 1. 了解酰化反应及乙酰化物的制备方法 ; 2. 掌握减压过滤 重结晶等基本操作 ; 3. 学会有机物含有两种官能团的选择反应 [ 实验原理 ] 乙酰水杨酸 ( 阿司匹林 ) 是我们日常生活中常用的一种解热镇痛药, 大量服用可引起消化器官 障碍, 耳鸣, 实验室常用水杨酸同乙酸酐作用来合成 水杨酸是个双官能团化合物, 它既是酚又是羧酸 因此它能进行机种不同的酯化反应 ; 它既是 醇的反应伙伴, 也是酸的反应伙伴 在乙酸酐存在下, 形成乙酰水杨酸 ( 阿司匹灵 ), 而在过量甲醇 存在下, 产品则是水杨酸甲楷 ( 冬青油 ) 我们在本实验中将用前一种反应制备阿司匹灵 阿司匹林 ( 学名乙酰水杨酸 ) 为白色针状或片状晶体, 能溶解于温水之中, 口服后在肠内开始 1 分解为水杨酸 有退热止痛作用 通常由水杨酸和醋酐在浓硫酸催化下酰化制取乙酰水杨酸 水杨 酸具有酚羟基, 能与三氯化铁试剂呈现颜色反应, 此性质可作为阿司匹林的纯度检验 59

64 主反应 OH COOH + O CH 3 C O O CCH 3 硫酸 O OCCH 3 COOH + CH 3 COOH 副反应一 OH COO COOH O + CH 3 C O O CCH 3 O CH 3 C O COO COOH OH COOH + HO COOH OH O C-O COOH + H 2 O 措施 : 控制温度在 70 左右 副反应二 O CH 3 C O O CCH 3 + H 2 O CH 3 COOH 措施 : 量取乙酸酐时, 要快速, 要保持干燥 ( 在通风橱中进行 ) [ 实验仪器及用品 ] 仪器 : 大试管 水浴锅 温度计 烧杯 布氏漏斗 吸滤瓶 水泵 量筒 安全瓶 锥形瓶 (100mL, 干燥 ) 表面皿 100 温度计 短颈漏斗, 减压过滤装置, 大烧杯, 铁台, 铁圈, 电热套 ; 等试剂 : 水杨酸 乙酐 浓硫酸 95% 乙醇 0.06mol/L 三氯化铁 [ 实验内容及步骤 ] 1. 在 50ml 的锥形瓶中放入 6.3g 干燥的水杨酸和 9ml(9.5g) 乙酸酐, 分散均匀 ; 2. 加 10 滴浓硫酸, 充分摇动 ; 3. 水浴加热溶解, 保持约 70,20min 并时常摇动 ; 4. 稍冷后在不断搅拌下倒入 100ml 冷水中, 并用冰水冷却 15min; 5. 抽滤, 固体为粗品乙酰水杨酸, 清液弃之 ; 6. 进行重结晶 固体为乙酰水杨酸转入烧杯中, 加入少量乙醇 水的混合物 ( 约 50ml) 或稀醋酸 (1:1) 或稀盐酸 (1:1), 水浴加热,70 时如不溶解, 逐渐添加乙醇 水的混合物直到溶解, 在多加少量乙醇 水混合物 稍冷后加入适量的活性碳, 搅拌脱色 ; 7. 趁热过滤 把清液到入干净的烧杯中用冰水冷却 结晶 ; 8. 抽滤, 固体为精品乙酰水杨酸, 清液弃之 ; 9. 烘干, 称重 ; 60

65 10. 计算产率 ; 6.3g 水杨酸为 0.045mol 9.5g 乙酸酐为 0.09mol 等 mol 反应故乙酸酐过量, 乙酰水杨酸理论产量为 :0.045mol 180( 乙酰水杨酸分子量 )=8.1g 实际产率 = 实验产品重量 /8.1g 100%= 实验装置 [ 思考题 ] 1. 在硫酸存在下, 水杨酸与乙醇作用会得到什么产品? 答 : 水杨酸与乙醇反应得到水杨酸乙酯 是水杨酸的羧基与醇反应脱水, 而不是水杨酸的羟基反应 2. 试比较苄醇 苯酚 水杨酸乙酰化的速度 答 : 苄醇 > 水杨酸 > 苯酚 酰化试剂的碳带正电, 所以氧上的负电荷越多越易反应 3. 醇 酚 糖的酯化有什么不同? 答 : 酯化反应主要是羟基的氧进攻酸中羧基连的碳, 脱水反应得酯 ; 羟基中的氧负电荷越多越易反应, 故酸相同时, 反应速度为 : 醇 (3 0 除外, 机理不同 )> 糖 > 酚 [ 实验注意事项 ] 1. 浓硫酸要逐滴加入 ; 2. 保温时要时常摇动 ; 3. 重结晶时温度不能过高 乙酰水杨酸在热水中即使没有酸碱存在也部分水解, 所以乙醇的比例要高些 溶剂过量不能太多 加活性碳时要冷却, 防止爆沸 活性碳的量根据色的深浅而定 ; 4. 热过滤时把布氏漏斗加热, 滤纸大小符合要求 ; 5. 干燥时温度不能太高 ; 6. 乙酸酐要新蒸 ; 水杨酸要干燥 ; [ 实验报告要求 ] 要求含如下项目内容 : 1. 实验目的, 实验要求 ; 61