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大学基础化学实验 —— 有机化学实验

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大学基础化学实验 —— 有机化学实验. 实验室安全教育 基本仪器和装置 基本操作实验 验证性实验 综合性实验 设计性实验. 实验教材 “ 大学基础化学实验丛书:有机化学实验 ”,林桂汕,段文贵,张淑琼编,华东理工大学出版社, 2005 。 参考资料 “ 有机化学实验 ”(第二版),兰州大学、复旦大学编,高教出版社. 有机化学实验 -I (理科) ( 43+69 学时 ). 成绩评定:平时实验成绩 70% 考试实验成绩 30%. 第一学期(共 43 学时). 第二学期(共 69 学时). 有机化学实验 -II (工科) ( 42 学时 ).

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Presentation Transcript
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实验室安全教育
  • 基本仪器和装置
  • 基本操作实验
  • 验证性实验
  • 综合性实验
  • 设计性实验
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实验教材
  • “大学基础化学实验丛书:有机化学实验”,林桂汕,段文贵,张淑琼编,华东理工大学出版社,2005。
  • 参考资料
  • “有机化学实验”(第二版),兰州大学、复旦大学编,高教出版社
i 43 69
有机化学实验-I(理科)(43+69学时 )

成绩评定:平时实验成绩70%

考试实验成绩30%

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实验须知、安全教育
  • 广西大学学生实验守则
  • 实验室安全制度
  • 实验室安全事故的预防与处理
  • 返回
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三、实验前应核对自己所用的仪器、工具等,如有问题立即向指导教师报告。三、实验前应核对自己所用的仪器、工具等,如有问题立即向指导教师报告。

    四、一切准备工作就绪后,经指导教师同意后方可动用仪器设备进行实验;实验中要严格遵守操作规程,细心观察,如实记录,不得擅自离开岗位,不得抄袭他组数据。

五、实验中要注意安全,出现意外事故时要保持镇静,并迅速采取措施(切断电源、气源等),防止事故扩大,并注意保护现场,及时向指导教师报告。

    六、爱护仪器设备,节约用水、用电和实验材料,未经许可不准动用与本实验无关的仪器设备。

    七、实验过程中,若仪器设备发生故障或损坏时,应及时报告指导教师处理。凡损坏仪器设备、器皿、工具者,应主动说明原因并接受检查,填写报损单,由指导教师根据情况,按有关规定处理;对违反操作或擅自动用其它设备造成损坏者,由事故人作书面检查,并赔偿损失。同时,视情节轻重,酌情免予或给予处分。

    八、实验完成后,须整理好使用的仪器设备,清理实验场地,经指导教师同意后,方可离开实验室。

    本守则由实验设备处负责解释。

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(二)实验室安全制度

一、实验室是教学科研的重要基地,实验室的安全卫生是实验工作正常进行的基本保证。凡进入实验室工作、学习的人员必须遵守实验室安全卫生制度。

二、实验室的剧毒、易燃、易爆、放射性等物品及贵重物资器材、大精仪器设备等由专人保管,定点定位存放和使用,并按有关规定及时做好使用记录。

三、实验操作前要进行消防安全设施、设备的检查,严禁在实验过程中违章搭、截用电。

四、进入实验室的人员,必须遵守实验室规章制度;未经实验室或设备管理教师同意不得擅自启用实验室的设备、设施;实验操作时要服从指导,遵守相关实验和设备操作规程,不得擅离职守。

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实验室安全事故的预防与处理
  • 实验物品常见警告标识符号
  • 实验时的一般注意事项
  • 火灾、爆炸、中毒及触电事故的预防

火灾预防

爆炸预防

中毒预防与触电预防

  • 灭火器及其使用方法
  • 意外事故处理
  • 返回
slide19
火灾、爆炸、中毒及触电事故的预防

火灾预防

火柴用后要立即熄灭,不得乱扔;

实验完毕就立即关闭煤气(液化气)和电器开关;

注意一些能在空气中自燃的试剂的使用与保存,(如煤油中的钾、钠和水中的白磷);

使用易燃溶剂时必须远离明火,用毕立即盖紧盛放溶剂的瓶塞;

尽量不用明火直接加热盛有有机溶剂的反应装置;

不得在实验室内存放大量易燃化学试剂;

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爆炸预防

不允许随意混合各种化学药品;

混有空气的不纯氢气、CO等遇火易爆炸;有些有机化合物遇氧化剂时亦发生猛烈爆炸或燃烧;在室温时就具有较大的蒸气压的某些易燃溶剂的蒸气达到某一极限时,遇有明火即发生燃烧爆炸(常用易燃溶剂蒸汽爆炸极限见表1.2-1);

开启贮有挥发性液体的瓶塞和安瓿时,必须先充分冷却,开启时瓶口必须指向无人处;

不能研磨某些强氧化剂(如氯酸钾、硝酸钾、高锰酸钾等)或其混合物;

为防止爆沸危险,常压蒸馏或回流要加沸石或搅拌;减压蒸馏要装毛细管或搅拌;

常压操作时,不可造成密闭体系;减压操作时,不可用平底瓶;加压操作时,要有一定的防护措施;

存放药品时,应将强氧化剂和一般化学试剂分开存放。

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slide21

中毒预防与触电预防

严禁在实验室内饮水、就食、吸烟;

可能生成的有毒或有腐蚀性气体的实验应在通风橱内进行(实验中不要将头伸入橱内)。使用后的器皿应及时清洗;

不要俯视实验容器,不要直接嗅闻实验放出的气味;

接触固体或液体有毒物质时,必须戴橡皮手套,操作后立即洗手;

不要用湿的手、物接触电源。所有实验电器装置都应可靠连接地线;

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slide24
意外事故处理

火灾

发生时,要镇静。

少量溶剂可以根据危险程度处理--湿布覆盖等

大量溶剂着火时,用灭火器灭火(根据溶剂性质选用不同灭火器)。

  • 注意!!

人的生命放在第一位。必须杜绝不顾生命危险的行为。

slide25
割伤

用水冲洗伤口,清除异物,再涂上碘水。必要时上医院处理。

  • 烫伤

热烫--第一时间用冷水冲洗冷却,减少烫伤程度,然后敷药。

试剂烫伤---大量水洗,洗掉危害品,再进行敷药处理。

  • 强腐蚀性试剂

一旦触及人体及衣物,即用大量水冲洗。再进行后处理。

slide26
中毒

进入口腔尚未进入食道的有毒物马上吐出,并马上用大量水冲洗口腔。

  • 进入食道的有毒物:

酸--大量饮水,后服用氢氧化铝类药剂,或蛋白

碱--饮用大量水,后服用稀醋,酸性果汁饮料,蛋白。

  • 其他试剂不慎摄入,没有其他排除方法时要洗胃,送医院处理。
  • 吸入有毒气体,马上转移至安全地方,马上送医院。

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slide27
基本仪器和装置
  • 常用仪器
  • 常用实验仪器装置
  • 返回
slide33
常用装置
  • 蒸馏装置
  • 蒸馏是分离两种以上沸点相差较大的液体和除去有机溶剂的常用方法,下面是几种常用蒸馏的装置:

简单蒸馏装置

slide34
沸点较高液体的蒸馏装置

蒸馏较大量溶剂的装置

slide35

水蒸气蒸馏装置

减压蒸馏装置

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二. 简单分馏

对于沸点相差较小或沸点接近的液体混合物的分离和提纯则是采用分馏的办法。下图是实验室常用的简单分馏装置。

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三、 回流装置

很多有机化学反应需要在反应体系的溶剂或液体反应物的沸点进行,这时就要用回流装置,下面是几种常见的回流装置。

slide38
四 、气体吸收装置

某些反应过程中会产生刺激性或有毒的气体,我们必须除去,不可释放于空气中,以免污染空气引起中毒。下面是几种常见的气体吸收装置。

(1)和(2)可作少量气体的吸收

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五、 搅拌装置
  • 如果反应在非均相中进行,或反应物之一是逐渐滴加,为了尽可能使其迅速均匀混合,以避免因局部过浓过热而导致其它副反应的发生或有机物的分解;有时反应物是固体,如不搅拌将影响反应顺利进行,在这些情况下均需进行搅拌操作。下面是常见的几种搅拌装置,和搅拌棒密封示意图。

带有加液的回流的搅拌装置 带有测温滴液回流的搅拌装置

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六、 脂肪提取仪

脂肪提取仪(索氏(Soxhlet)提取仪)是实验中常使用的固-液萃取的装置。它利用了溶剂回流和虹吸的原理,使固体物质不断被新的纯溶剂萃取,

从而达到利用少量溶剂从固体中萃

取的效果,它萃取效率较高。右图

为脂肪提取仪的装置。

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萃取分离原理与技术

设在VmL的水中溶解W0 g的物质,每次用SmL与水不互溶的有机溶剂重复萃取。假如W1 g为萃取一次后剩留在水中的物质量,则在水中的浓度和在有机相中的浓度就分别为W1/V和(W0-W1)/S,两者之比等于K,即:

设W2 g为萃取两次后在水中的剩留量,则有:

在萃取n次后的剩留量Wn应为:

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分液漏斗振摇手法

  • 摇振中的放气;
  • 分液方法:
  • 上层溶液从漏斗口倾出
  • 下层溶液通过打开活塞放出
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薄层色谱分离原理与操作

薄层色谱示意图

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柱色谱分离原理与操作

吸附剂的含水量和活性等级关系

柱色谱分离示意

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基本操作实验
  • 实验一 蒸馏及沸点的测定
  • 实验二 熔点测定
  • 实验三 重结晶与升华
  • 实验四 减压蒸馏
  • 实验五 水蒸气蒸馏
  • 返回
slide52
实验一 蒸馏及沸点的测定

目的要求

1、初步掌握蒸馏装置的安装及其操作;

2、正确掌握常量法(即蒸馏法)和微量法测定沸点的原理及其方法。

主要仪器与药品

50ml蒸馏瓶、蒸馏头、直型冷凝管、接收尾管、锥形瓶。

工业酒精、环已烷

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原理

将液体加热,其蒸气压Pi随着温度的升高而增大,当其蒸气压增大至与外界施加于液体表面的压强Pa相等时,就会有大量的气泡从液体内部逸出,即液体沸腾,这时的温度称为液体的沸点。

注意:温度计的位置!!

蒸馏装置

slide54

常量蒸馏装置测定沸点

安装仪器顺序一般是先从热源开始,自下而上,从左到右,准确端正,稳固牢靠,无论从正面或侧面观察,全套仪器的轴线都要在同一平面内。铁架都应整齐地放在仪器的背面。

安装仪器之前,首先要根据蒸馏物的量,选择大小合适的蒸馏瓶。蒸馏物液体的体积一般不要超过蒸馏瓶容积的2/3,也不要少于1/3。蒸馏瓶宜用铁夹固定,注意瓶底应距石棉网1~2mm,不要触及石棉网;用水浴或油浴时,瓶底应距水浴(或油浴)锅底1~2cm。安装冷凝管时,应先调整它的位置使与已装好的蒸馏瓶高度相适应并与蒸馏头的支管同轴,然后松开固定冷凝管的铁夹,使冷凝管沿此轴移动与蒸馏瓶连接。注意:铁夹不可夹得太紧或太松,以夹住后稍用力尚能转动为宜。完好的铁夹内通常垫以橡皮等软性物质,以免夹破仪器。在冷凝管出口处通过接液管连接接受瓶(用锥形瓶或圆底烧瓶),接受瓶必须干净,正式接受馏液的接受瓶应事先称重并做记录。

slide55
.蒸馏操作
  • 加料:将一定体积的待蒸馏液通过玻璃漏斗小心倒入蒸馏瓶中。加入几粒助沸物,塞好温度计套管和温度计。再一次检查仪器的各部分连接是否紧密和妥善。
  • 加热:打开冷凝水开关,水从冷凝管上端流出并引入水槽,然后开始加热。加热时可以看见蒸馏瓶中液体逐渐沸腾,蒸气逐渐上升,温度计的读数也略有上升。当蒸气的顶端达到温度计水银球部位时,温度计读数就急剧上升。此时应适当调小加热速率使瓶颈上部和温度计受热,让水银球上液滴和蒸气温度达到平衡。控制加热温度,调节蒸馏速度,通常以每秒1-2滴为宜。在整个蒸馏过程中,应使温度计水银球上常有被冷凝的液滴滴下。此时的温度即为液体与蒸气平衡时的温度。温度计指示的温度即为液体(馏出液)的沸点。蒸馏时加热的火焰不能太大,否则会在蒸馏瓶的颈部造成过热现象,由温度计读得的沸点会偏高。另一方面,蒸馏也不能进行的太慢,否则由于温度计的水银球不能为馏出液蒸气充分浸润而使读数偏低或不规则。
slide56
进行蒸馏前,至少要准备两个接受瓶。因为在达到预期物质的沸点前,常有沸点较低的液体先蒸出,这部分馏出液称为“前馏分”或“馏头”。前馏分蒸完,温度趋于稳定后,蒸出的就是较纯的物质,这时应更换一个洁净干燥的接受瓶接受。并记下这部分液体开始馏出时和最后一滴时温度计的读数,即是该馏分的沸程。在所需的馏分蒸出后,若维持原来的加热温度,就不会再有馏液蒸出,温度会突然下降,这时应停止蒸馏。即使杂质含量极少,也不要蒸干,以免蒸馏瓶破裂及发生其他意外事故。进行蒸馏前,至少要准备两个接受瓶。因为在达到预期物质的沸点前,常有沸点较低的液体先蒸出,这部分馏出液称为“前馏分”或“馏头”。前馏分蒸完,温度趋于稳定后,蒸出的就是较纯的物质,这时应更换一个洁净干燥的接受瓶接受。并记下这部分液体开始馏出时和最后一滴时温度计的读数,即是该馏分的沸程。在所需的馏分蒸出后,若维持原来的加热温度,就不会再有馏液蒸出,温度会突然下降,这时应停止蒸馏。即使杂质含量极少,也不要蒸干,以免蒸馏瓶破裂及发生其他意外事故。
  • 蒸馏完毕,应先停止加热,然后停止通水,再拆除仪器。拆除仪器的顺序和装配的顺序相反,即先取下接受器,然后拆下接液管、冷凝管、蒸馏头和蒸馏瓶等。
  • 液体的沸程常可代表它的纯度,纯粹的液体沸程一般不超过1~2℃。
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实验二 熔点测定

一、目的:

1、理解熔点,熔点测定的原理、应用。2、掌握毛细管熔点测定法。

二、原理及应用

1、熔点:当晶体加热到一定温度时,随即从固态转变为液态,此时的温度可视为该物质的熔点。 熔点范围(熔距、始熔、全熔)。2、应用:A、测定固体化合物的熔点。

B、鉴定有机化合物的纯度。C、鉴别熔点相同的化合物是否同一化合物。

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毛细管熔点测定法

1、装置:热浴、温度计、熔点管装配而成。(胶塞的打孔和熔点测定装置的安装)2、测定操作:a. 样品的干燥和研磨b. 装样(把两头封闭长度约10~12cm的熔点管中间割裂,开口的一端插入样品粉末中,装样约高3~4mm,倒转填紧后,样高2~3mm)c. 把装样品的毛细管附于温度计上(样品部分在水银球中部)d. 放入热浴(温度计水银球在热浴中部,水银球不能碰瓶底也不能离开热浴液面)e. 加热、控温(开始升温可快,接近熔点10℃时,控制升温速度1~2℃/minf. 观察熔点(始熔:固体收缩,当样品开始塌落并出现液相时,即为始熔;全熔:固体完全消失而成透明的液体时,即为全熔)g. 记录结果(熔点范围,即始熔至全熔温度)。h. 要有二次以上重复的数据(通常不取平均值),第二次要用新装样品的熔点管,浴温要低于熔点20℃以上才放入。

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测准熔点必须注意的问题:

1、仪器因素:a 温度计要校正; b 熔点管要干净,管壁要薄。2、 操作因素:a 样品必须干燥并研磨细、装填紧密; b 严格控制升温速度观察准确。

3、样品不能反复使用。

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实验三 重结晶与升华

目的

  • 掌握重结晶的原理和方法,以及应用。
  • 掌握升华的原理,实验方法和应用。
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二、重结晶实验原理

1、固体有机物在不同溶剂中具有不同的溶解度。2、固体有机物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系,温度升高溶解度增大。3、把固体化合物溶解在热溶液中成近饱和溶液,该溶液冷却后成过饱和溶液并析出结晶,而杂质不溶被热过滤或溶解度大而溶在溶剂中被除去,达到分离提纯的目的,这一操作过程叫重结晶。* 重结晶适用于提纯杂质含量5%以下的固体化合物。

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三、操作步骤

1、加热溶解——圆底瓶或锥型瓶,有机溶剂不能用直接火。2、脱色——常用活性炭(用量约是被提纯物的5%;注意不能加到沸腾的溶液中)。3、趁热过滤——无颈漏斗、折叠滤纸、锥型瓶接收(仪器要预热和用热溶剂湿润滤纸,漏斗用铁环固定)。4、冷却析出结晶——静置、缓慢冷却(如结晶析出过快则要复溶); 难析出结晶时可加晶种或磨擦引导; 如析出油状物——可配成较稀的溶液而不使析出油状 物,或在搅拌下急冷(冰水)使快速析出结晶的方法处理。

slide67
5、抽滤收集结晶——布氏漏斗、抽滤瓶、滤纸;用母液把固体全部转移到布氏漏斗,把固体与母液较彻底分开。 6、洗涤——加入少量新鲜溶剂(停止抽气)洗涤固体,除净固体表面的母液(二次)。。7、干燥——空气晾干、加热烘干(温度低于固体熔点10℃以上)、干燥器干燥等。
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四、影响重结晶的几个问题

1、溶剂选择的条件——与被提纯物不起化学反应、溶解度随温度变化大、对杂质溶解度大或几乎不溶、获得结晶好、易挥发、廉价、无毒等;溶剂用量通常过量20%。2、趁热过滤在滤纸上析出较多结晶——过滤慢、滤液冷了(无预热仪器、没用热溶液湿润滤纸),溶剂量偏少,操作不规范等。3、结晶不完全——结晶时间不足、未进一步用冰水冷却等。4、洗涤溶剂过多——溶解部分结晶而损失产品。5、溶剂未抽干,烘干时易融化。

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升华

原理

固体物资直接汽化变成气体,然后由气体变成固体的过程,即为升华。用于一些化合物的分离纯化。

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实验操作

最简单的常压升华装置如图所示。在蒸发皿中放置粗萘,上面覆盖一张刺有许多小孔的滤纸(最好在蒸发皿的边缘上先放置大小合适的用石棉纸做成的窄圈,用以支持此滤纸)。然后将大小合适的玻璃漏斗倒盖在上面,漏斗的颈部塞有玻璃毛或脱脂棉花团,以减少蒸气逃逸。用水域加热,控制浴温低于被升华物质的熔点,使其慢慢升华。蒸气通过滤纸小孔上升,冷却后凝结在滤纸上或漏斗壁上。必要时外壁可用湿布冷却。

注意事项:

温度必须控制在样品的熔点以下。

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实验四 减压蒸馏
  • 目的
  • 掌握减压蒸馏的原理
  • 了解减压蒸馏的仪器装置和使用方法

减压蒸馏是分离和提纯有机化合物的一种重要方法。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。

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基本原理

液体的沸点是指它的蒸气压等于外界大气压时的温度,所以液体沸腾的温度是随外界压力的降低而降低的。因而如用真空泵连接盛有液体的容器,使液体表面上的压力降低,即可降低液体的沸点。这种在较低压力下进行蒸馏的操作称为减压蒸馏。

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减压蒸馏时因物质的沸点与压力有关,故在进行减压蒸馏之前,应先查阅待蒸馏液体在所选择的压力下相应的沸点。当压力降到2.67kPa(20mmHg)时,大多数有机物的沸点都比常压下的沸点低100~120℃左右。如苯甲醛在101.3kPa(760mmHg)时沸点为178℃;当压力降至2.67kPa时,相应的沸点为75℃。因此,当要进行减压蒸馏时,预先粗略地估计出相应的沸点,对具体操作和选择合适的温度计与热浴都有一定的参考价值。减压蒸馏时因物质的沸点与压力有关,故在进行减压蒸馏之前,应先查阅待蒸馏液体在所选择的压力下相应的沸点。当压力降到2.67kPa(20mmHg)时,大多数有机物的沸点都比常压下的沸点低100~120℃左右。如苯甲醛在101.3kPa(760mmHg)时沸点为178℃;当压力降至2.67kPa时,相应的沸点为75℃。因此,当要进行减压蒸馏时,预先粗略地估计出相应的沸点,对具体操作和选择合适的温度计与热浴都有一定的参考价值。
  • 在给定压力下的沸点还可以近似地从下列公式求出:
  • P为蒸气压,T为沸点(绝对温度),A、B为常数。如以lgp为纵坐标,1/T为横坐标作图,可以近似地得到一直线。
slide74
二 实验操作
  • 1.减压蒸馏的装置
  • 常用的减压蒸馏系统可分为蒸馏、抽气(减压)、安全系统和测压四部分,如图(减压蒸馏装置)。整套仪器必须装配紧密,所有接头需润滑并密封,防止漏气,这是保证减压蒸馏顺利进行的先决条件。

图一

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(1)蒸馏部分
  • 减压蒸馏瓶[又称克氏(Claisen)蒸馏瓶], 为了避免减压蒸馏时瓶内液体由于沸腾而冲入冷凝管,在磨口仪器中用克氏蒸馏头配圆底烧瓶,瓶的一颈中插入温度计;另一颈中插入一根毛细管。其长度恰好使其下端距瓶底1~2mm。毛细管上端连有一段带螺旋夹的橡皮管。螺旋夹用以调节进入空气的量,使有极少量的空气进入液体,呈微小气泡冒出,作为液体沸腾的气化中心,使蒸馏平稳进行。接受器可用蒸馏瓶或抽滤瓶代替,注意切不可用平底烧瓶或锥形瓶。蒸馏时若要收集不同的馏分而又不中断蒸馏,则可选用两尾或多尾接液管,多尾接液管与圆底烧瓶连接起来。 根据蒸出液体的沸点不同,选择适当的热浴和冷凝管。如果蒸馏的液体量不多而且沸点很高,或是低熔点的固体,也可以不用冷凝管,而将克氏瓶的支管通过接液管直接插入接受瓶的球形部分中。蒸馏沸点较高的物质时,最好用石棉绳或石棉布包裹蒸馏瓶的两颈,以减少散热。热浴的温度一般控制在比液体的沸点高20℃~30℃左右。
slide77
(2)减压部分
  • 实验室通常用水泵或油泵进行减压。
  • 水泵: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0.93~1.07kPa;在夏天,若水温为30℃,则水蒸气压为4.2kPa左右。用水循环泵代替简单的水泵,方便、实用和节水。
  • 油泵:好的油泵能抽至真空度为133.3Pa,一般使用油泵时,系统的压力常控制在0.67-1.33kPa之间,因为在沸腾液体表面上要获得0.67kPa以下的压力比较困难。这是由于蒸气从瓶内的蒸发面逸出而经过瓶颈和支管(内径为4~5mm)时,需要有0.13~1.07kPa的压力差,如果要获得较低的压力,可选用短颈和支管粗的克氏蒸馏瓶。
slide78
当用油泵进行减压时,为了防止易挥发的有机溶剂、酸性物质和水汽进入油泵,必须在接受器和油泵之间顺次安装冷却阱和几种吸收塔,以免污染油泵用油,腐蚀机件致使真空度降低。冷却阱的构造如图所示,将它置于盛有冷却剂的广口保温瓶中,冷却剂的选择随需要而定,可选择冰-水、冰-盐、冰、干冰与丙酮等。后者能使温度降至-78℃。吸收塔(又称干燥塔)依次为无水CaCl2(或硅胶)吸收塔、NaOH吸收塔和石蜡片吸收塔。当用油泵进行减压时,为了防止易挥发的有机溶剂、酸性物质和水汽进入油泵,必须在接受器和油泵之间顺次安装冷却阱和几种吸收塔,以免污染油泵用油,腐蚀机件致使真空度降低。冷却阱的构造如图所示,将它置于盛有冷却剂的广口保温瓶中,冷却剂的选择随需要而定,可选择冰-水、冰-盐、冰、干冰与丙酮等。后者能使温度降至-78℃。吸收塔(又称干燥塔)依次为无水CaCl2(或硅胶)吸收塔、NaOH吸收塔和石蜡片吸收塔。
slide79
(3)压力测定装置
  • 实验室通常采用水银压力计来测量减压系统的压力。图2为开口式水银压力计,两臂汞柱高度之差,即为大气压力与系统中压力之差。因此蒸馏系统内的实际压力(真空度)应是大气压力减去这一压力差。其优点是量压较准确,装水银也较容易,缺点是比较笨重,读数方式比较麻烦。封闭式水银压力计[图1],两臂液面高度之差即为蒸馏系统中的真空度。测定压力时,可将管后木座上的滑动标尺的零点调整到右臂的汞柱顶端线上,这时左臂的汞柱顶端线所指示的刻度即为系统的真空度。其优点是比较轻巧,读数方便,比较安全,缺点是较麻烦,如果汞内混有少许空气,则导致读数不够准确,需用开口式来校正。
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2.减压蒸馏操作
  • 将待蒸馏液体装入克氏蒸馏烧瓶中,不得超过蒸馏瓶容积的1/2。按图2.2所示安装好仪器。
  • 仪器安装好后,需先检查系统是否漏气,方法是:旋紧毛细管上的螺旋夹D,将安全瓶上的安全阀G打开,然后开泵抽气(如用水泵,这时应开至最大流量)。再逐渐关闭安全阀G,从压力计F上观察系统所能达到的真空度。如果是因为漏气(而不是因水泵、油泵本身效率的限制)而不能达到所需的真空度,可检查各部分塞子和橡皮管的连接是否紧密等。必要时可用熔融的固体石蜡密封(密封应在解除真空后才能进行)。如果超过所需的真空度,可小心的旋转活塞G,慢慢地引进少量空气,以调节到所需的真空度。调节螺旋夹D,使液体中有连续平稳的小气泡通过(如无气泡可能因毛细管已阻塞,应予更换)。
  • 开启冷凝水,选用合适的热浴加热蒸馏。加热时,克氏瓶的圆球部位至少应有2/3浸入浴液中。
  • 在浴液中放一温度计,控制浴温比待蒸馏液体的沸点约高20~30℃,使每秒馏出1滴~2滴,在整个蒸馏过程中都要注意瓶颈上的温度计和压力的读数。
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乙酰乙酸乙酯的减压蒸馏

[实验]

1.乙酰乙酸乙酯的蒸馏

市售的乙酰乙酸乙酯中常含有少量的乙酸乙酯、乙酸和水,由于乙酰乙酸乙酯在常压蒸馏时容易分解产生去水乙酸,故必须通过减压蒸馏进行提纯。

在50mL蒸馏瓶中,加入20mL乙酰乙酸乙酯,按减压蒸馏装置图2.2装好仪器,通过减压蒸馏进行纯化。

2.苯甲醛、呋喃甲醛或苯胺的蒸馏

用蒸馏乙酰乙酸乙酯同样的方法,通过减压蒸馏提纯苯甲醛、呋喃甲醛或苯胺。减压蒸馏苯甲醛时,要避免被空气中的氧所氧化。

在蒸馏之前,应先从手册上查出它们在不同压力下的沸点,供减压蒸馏时参考。

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注意事项

[1]在减压蒸馏装置中,从克氏蒸馏头直插蒸馏瓶底的是末端如细针般的毛细管,它起到引入气化中心的作用,使蒸馏平稳。在减压蒸馏中加入沸石一般对防止暴沸是无效的。蒸馏时,为了控制毛细管的进气量,可在露于瓶外的毛细玻璃管上套一段乳胶管,并夹一螺旋夹,最好在橡皮管中插入一段细铁丝,以免因螺旋夹夹紧后不通气,或夹不紧进气量过大。

[2]减压蒸馏时,可用水浴、油浴、空气浴等方法进行均匀加热。一般浴温要高出待蒸馏物在减压时的沸点30℃左右。

[3]在使用水泵时应特别注意因水压突然降低而使水泵不能维持已经达到的真空度,蒸馏系统中的真空度比此时水泵所产生的真空度高,因此,水会流入蒸馏系统玷污产品。为了防止这种情况,需在水泵和蒸馏系统间安装安全瓶。

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思考题

1.具有什么性质的化合物需用减压蒸馏进行提纯?

2.在减压蒸馏的操作中,为什么必须先抽真空后加热?

3.当减压蒸完所要的化合物后,应如何停止减压蒸馏?为什么?

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实验五 水蒸气蒸馏
  • 目的

掌握水蒸气蒸馏的原理

了解水蒸气蒸馏的仪器

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水蒸气蒸馏是分离和纯化有机化合物的常用方法之一,尤其是在反应产物中有大量树脂状杂质的情况下,效果较一般蒸馏或重结晶为好。使用这种方法时,被提纯物质应该具备下列条件:不溶(或几乎不溶)于水;在沸腾下与水长时间共存而不起化学变化;在100℃左右时必须具有一定蒸气压(一般不小于1.33kPa,即10mmHg)。水蒸气蒸馏是分离和纯化有机化合物的常用方法之一,尤其是在反应产物中有大量树脂状杂质的情况下,效果较一般蒸馏或重结晶为好。使用这种方法时,被提纯物质应该具备下列条件:不溶(或几乎不溶)于水;在沸腾下与水长时间共存而不起化学变化;在100℃左右时必须具有一定蒸气压(一般不小于1.33kPa,即10mmHg)。
  • 许多不溶于水或微溶于水的有机化合物,无论是固体还是液体,只要在100℃左右具有一定的蒸气压,即有一定的挥发性时,若与水在一起加热就能与水同时蒸馏出来,这就称为水蒸气蒸馏。利用水蒸气蒸馏可把这些化合物同其它挥发性更低的物质分开而达到分离提纯的目的。水蒸气蒸馏也是从动植物中提取芳香油等天然产物最常用的方法之一。
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基本原理

当与水不相混溶的物质与水一起存在时,根据道尔顿(Dalton)分压定律,整个体系的蒸气压应为各组份蒸气压之和。对于二组份体系,有:

P=PA+PB

式中:P为总的蒸气压;PA为水的蒸气压;PB为与水不相溶物质的蒸气压。当混合物中各组分蒸气压总和等于外界大气压时,这时的温度即为它们的沸点。此沸点必定较任一组分的沸点都低。因此,在常压下应用水蒸气蒸馏,就能在低于100℃的温度下将高沸点组分与水一起安全地蒸出来。

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此法特别适用于分离那些在其沸点附近易分解的物质;也适用于从难挥发物质或不需要的树脂状物质中分离出所需的组分。蒸馏时混合物的沸点保持不变,直到其中一组分几乎全部蒸出(因总的蒸气压与混合物中二者间的相对量无关),温度才上升到留在瓶中液体的沸点。此法特别适用于分离那些在其沸点附近易分解的物质;也适用于从难挥发物质或不需要的树脂状物质中分离出所需的组分。蒸馏时混合物的沸点保持不变,直到其中一组分几乎全部蒸出(因总的蒸气压与混合物中二者间的相对量无关),温度才上升到留在瓶中液体的沸点。
  • 根据理想气体状态方程:pV=nRT,在一定容积(V)和温度(T)下,混合物蒸气中各气体分压(PA,PB)之比等于它们的物质的量之比。即:
  • 而; 。其中mA、mB为各物质在一定容积中蒸气的质量。MA、MB为物质A和B的相对分子质量。因此:
  • 可见,这两种物质在馏出液中的相对质量(就是它们在蒸气中的相对质量)与它们的蒸气压和摩尔质量的乘积成正比。
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若已知被提纯物与水的共沸温度以及水在此温度下的分压,就可以计算出馏出液中被提纯物与水的质量之比。若已知被提纯物与水的共沸温度以及水在此温度下的分压,就可以计算出馏出液中被提纯物与水的质量之比。
  • 例如,溴苯的沸点为135℃,且和水不相混溶。当和水用水蒸气蒸馏时,其共沸腾温度为95.5℃,在此温度下水的蒸气压是86.1kPa,溴苯的蒸气压是15.2kPa,溴苯的摩尔质量为157g/mol,代入上式:
  • 即蒸出6.5g水能够带出10g溴苯。溴苯在溶液中的组分占61%。上述关系式只适用于与水互不相溶的物质。而实际上很多化合物在水中或多或少有些溶解。因此这样的计算只是近似的。
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这时馏出液中苯甲醛的含量就可达到:
  • 应用过热水蒸气还具有使水蒸气冷凝少的优点,这样可以省去在盛蒸馏物的容器下加热等操作。为了防止过热蒸气冷凝,可在盛物的容器下以油浴保持和蒸气相同的温度。
  • 在实验操作中,过热蒸气可应用在100℃时具有0.13-0.67kPa的物质。例如在分离苯酚的硝化产物中,邻硝基苯酚可用一般的水蒸气蒸馏蒸出。在蒸完邻位异构体后,如果提高蒸气温度,也可以蒸馏出对位产物。
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水蒸气蒸馏的装置和操作
  • 依序安装水蒸气发生器A、圆底烧瓶D、克氏蒸馏头、温度计、冷凝管、接液管和接受瓶H(见图)。水蒸气发生器内的盛水量以其容积的3/4为宜,如果太满,沸腾时水将冲至烧瓶。长玻璃管为安全管,管的下端几乎插到发生器的底部。
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发生器的支管和水蒸气导管之间用一个T形管G相连接。在T形管的支管上套一段短橡皮管,用螺旋夹旋紧,它可以用来除去水蒸气中冷凝下来的水分。在操作中,如果发生不正常现象,应立刻打开夹子,使与大气相通。发生器的支管和水蒸气导管之间用一个T形管G相连接。在T形管的支管上套一段短橡皮管,用螺旋夹旋紧,它可以用来除去水蒸气中冷凝下来的水分。在操作中,如果发生不正常现象,应立刻打开夹子,使与大气相通。
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操作
  • 进行水蒸气蒸馏时,先将要蒸馏的物质倒入烧瓶中。
  • 开始蒸馏时,先把T形管上的夹子打开,加热水蒸气发生器,直至接近沸腾后才将夹子夹紧,使水蒸气均匀地进入烧瓶中。
  • 为了使蒸气不至于在烧瓶中冷凝而积聚过多,必要时可在烧瓶底部放一石棉网,用小火加热。
  • 必须控制加热速度,使蒸气能全部在冷凝管中冷凝下来。如果随水蒸气挥发的物质具有较高的熔点,在冷凝后易于析出固体,则应调小冷凝水的流速,使它冷凝后仍然保持液态。假如已有固体析出,并且接近阻塞时,可暂时停止冷凝水的流通,甚至需要将冷凝水暂时放去,以使物质熔融后随水流入接受器中。必须注意,当冷凝管夹套中要重新通入冷却水时,要小心而缓慢,以免冷凝管因骤冷而破裂。万一冷凝管已被阻塞,应立即停止蒸馏,并设法疏通(如用玻棒将阻塞的晶体捅出或用电吹风的热风吹化结晶,也可在冷凝管夹套中灌以热水使之熔出)。
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水蒸气蒸馏过程中,可以看见一滴滴混浊液随热蒸气冷凝聚集在接收瓶中,当被蒸物质全部蒸出后,蒸出液由混浊变澄清,此时不要结束蒸馏,要再多蒸出10-20mL的透明馏出液方可停止蒸馏。水蒸气蒸馏过程中,可以看见一滴滴混浊液随热蒸气冷凝聚集在接收瓶中,当被蒸物质全部蒸出后,蒸出液由混浊变澄清,此时不要结束蒸馏,要再多蒸出10-20mL的透明馏出液方可停止蒸馏。
  • 在中断或结束蒸馏时,一定要先打开T形管的螺旋夹,使体系通大气,然后再停止加热,拆下接收瓶后,再按顺序拆除各部分装置。
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注意事项

[1]水蒸气发生器中一定要配置安全管。可选用一根长玻璃管作安全管,管子下端接近水蒸气发生器底部。使用时,注入的水不要过多,一般不要超出其容积的2/3。

[2]水蒸气发生器与烧瓶之间的连接管路应尽可能短,以减少水蒸气在导入过程中的热损耗。

[3]导入水蒸气的玻璃管应尽量接近圆底烧瓶底部,以利提高蒸馏效率。

[4]在蒸馏过程中,如果有较多的水蒸气因冷凝而积聚在烧瓶中,可以用小火隔着石棉网在烧瓶底部加热。

[5]实验中,应经常注意观察安全管。如果其中的水柱出现不正常上升,应立即打开T形管,停止加热,找出原因,排除故障后再重新蒸馏。

[6]停止蒸馏时,一定要先打开T形管,然后停止加热。如果先停止加热,水蒸气发生器因冷却而产生负压,会使烧瓶内的混合液发生倒吸。

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验证性实验
  • 实验一 正溴丁烷的制备
  • 实验二 环已酮的制备
  • 实验三 乙酸乙酯的制备
  • 实验四 环己烯的制备
  • 实验五 从茶叶中提取咖啡因
  • 实验六 二苯酮制备
  • 实验七 2-硝基-1,3-苯二酚的制备
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实验一 正溴丁烷的制备

一、实验目的

1、了解由正丁醇制备1-溴丁烷的原理和有气体吸收的回流反应装置;2、理解蒸馏原理,学会蒸馏装置的安装和练习蒸馏操作;3、理解有机液体的萃取与洗涤原理,学会分液漏斗的使用;4、了解有机液体的干燥剂及其使用;

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实验原理

在实验室中,脂肪族卤代烃通常是由醇和氢卤酸、三卤化磷和氯化亚砜共热来制备。将正丁醇与溴化钠、浓硫酸共热即得正溴丁烷。

1、反应 CH3CH2CH2CH2OH + HBr ————→ CH3CH2CH2CH2Br + H2OKBr + H2SO4 ————→ HBr + KHSO42、副反应 CH3CH2CH2CH2OH ————→ CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3; 及 CH3CH2CH=CH2;CH3CH2CH2CHO;CH3CH2CH2CO2H等氧化物。3、减少副反应的措施① 稀释硫酸,减小硫酸的氧化性、脱水性;② 室温混合原料,并摇荡均匀(防止局部试剂浓度过大,引发副反应)。

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三、反应装置:

1、增加反应速度则提高反应温度——用回流装置(回流蒸气在第一个冷凝球以下);

2、反应有HBr气体放出——气体吸收装置(要防止倒吸)3、仪器的安装顺序

按自下而上、再接气体吸收系统的原则。先铁环(离灯斗3~4cm),圆底瓶,球形冷凝管(冷凝水下进上出),气体吸收导管、吸收瓶(管口离吸收液液面0.5cm)。拆卸装置顺序相反。

制备正溴丁烷装置

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四、实验应注意的问题
  • 1、稀释硫酸要注意安全2、混合原料时每加入一个都应摇均匀,在加入正丁醇时溶液应先经冷却。3、最后加完KBr固体,粘在烧瓶磨口的固体应清除干净,以防漏气。

4、加热前要加入沸石5、反应发生及产物生成的判断-生成不溶于水的油层。

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五、产物的分离提纯

1-溴丁烷,99~103℃

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实验中使用的方法
  • 蒸馏
  • 1、原理:液体的气化、沸腾、沸点、蒸馏;沸点是一个常数,对吗?把液体加热沸腾气化为蒸气,蒸气被冷凝再形成原来的液体,并收集起来,这一操作称为蒸馏。2、应用:① 分离不同沸点的液体混合物(相差大于30℃);② 测沸点(常量法);③ 提纯液体及低熔点固体,以除去不挥发的杂质;④ 回收溶剂;浓缩溶液。3、蒸馏装置① 组成:蒸馏瓶——装液量1/3~2/3,最好为1/2。冷凝管——bp<130℃用直型冷凝管,bp>130℃用空气冷凝管。接收器——接收高沸点物可敞口,如遇易挥发、易燃物时,接收瓶要用冰水冷却,并要接上尾气管。② 热浴——比蒸出物沸点高20℃以上。
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4、蒸馏操作① 安装装置(仪器的安装顺序由下而上,从左至右。最后装温度计(示范)。仪器须干燥;装置不能是密闭系统)。② 加入被蒸液体(用有颈漏斗和棉花直接滤入蒸馏瓶)。③ 加入沸石及装上温度计(温度计水银球上端应在蒸馏瓶支管管口下方的水平延线上)。④ 加热和控制蒸出速度(1~2d/s)。⑤ 收集各馏分。(接收瓶要预先称重)⑥ 注意,不能蒸干。⑦ 从反应液中蒸出粗产品时,判断是否被完全蒸出的方。5、蒸馏记录:第一滴温度;前馏分、馏分的温度范围;各馏分及残留液的外观和重量。(记在报告六:实验步骤与现象的现象拦中)6、提醒: ① 蒸完粗1-溴丁烷后烧瓶中的残留液要回收。② 蒸完粗1-溴丁烷后蒸产品前必须干燥仪器。③ 由于温度计不标准,如何正确接收产品馏分。
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液体的萃取与洗涤——分液漏斗的使用

1、液体的萃取原理:被分离物在两不相溶的液相中具有不同的溶解度或分配比。2、实验室常用萃取与洗涤的仪器——分液漏斗。3、分液漏斗的使用:(示范) ① 检查(是否匹配)、存放(长放活塞垫纸片)、洗涤(用后即洗干净)、烘干(把活塞和塞盖取下放入烘箱)。② 装液(总装液量≤2/3,萃取液一般是被萃取液的1/5~1/3)。③ 振摇(常用旋摇方法,振摇时要注意放气,放气时不对人、不对火,为什么?)。

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静置(放于铁环上,明显分层后再分开两层液体)。⑤ 分液(下层液体由活塞放出,上层液体由上口倒出)。4、注意问题① 未拿到所要物质前,不要丢弃分出液。② 乳浊液的处理方法:a.长时间静置;b.若碱性,加少量酸破坏;c.加入少量无机电解质或几滴乙醇。③ 盐析可加速萃取。④ 用浓硫酸洗涤要用干燥的分液漏斗。洗涤后的硫酸应倒到指定的回收瓶。⑤ 使用低沸点有机溶剂进行萃取操作时,应熄灭附近的火源。
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有机液体的干燥

1、干燥剂种类——与水结合可逆和与水作用反应不可逆两大类。2、与水结合可逆干燥剂的用量是否合适的判断方法:① 液体由浊变清;② 干燥剂不附着在瓶壁上并不互相粘结。3、注意问题① 乘液瓶要干燥。② 干燥剂的适用性(考虑不与被干燥物作用、结合;考虑吸水能力和干燥效能等)。③ 干燥时间大于30分钟,并加盖(防止空气中的水汽进入)。④ 已吸水干燥剂受热后又会脱水,故蒸馏之前要滤去干燥剂。

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实验二 环已酮的制备

一、目的:

1、理解用氧化剂氧化环己醇制备环己酮的原理及操作。2、学习搅拌反应操作3、懂得回流反应、滴加原料、测量反应温度、有毒气体吸收装置的应用。

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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。

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仪器和药品
  • 仪器:三颈瓶、搅拌器、Y型管、球形冷凝管、恒压滴液漏斗、温度计、圆底烧瓶、蒸馏头、直形冷凝管、接收尾管、锥形瓶。
  • 药品:浓硫酸,环已醇,10g(约10.5ml,0.1mol),重铬酸钠10.5g,(Na2Cr2O7·2H2O,0.35mol),草酸、氯化钠,无水碳酸钾
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三 实验步骤
  • 在250mL圆底烧瓶内,放入60mL冰水,一边摇动烧瓶,一边慢慢地加入10mL浓硫酸,再小心地加入10。4mL环已醇。将溶液冷却至15℃。
  • 在100mL烧杯内,将10。4g重铬酸钠水合物溶于10mL水中。将此溶液冷却到15℃,并分几批加到环己醇的硫酸溶液中。要不断地摇动烧瓶,使反应物充分混合。第一批重铬酸钠溶液加入后,不久反应物温度自行上升,反应物由橙红色变成墨绿色。待反应物温度升到55℃时,可用冷水浴适当冷却[1],控制反应温度在55~60℃。待反应物的橙红色完全消失后,方可加下一批。蒋重铬酸钠溶液全部加完后,继续摇动烧瓶,直至反应温度出现下降趋势。再问歇摇动5~10min。然后加入1~2mL甲醇[2],以还原过量的氧化剂。
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注意事项
  • [1]反应物不宜过于冷却,以免积累起朱反应的铬酸。当铬酸达到一定浓度时,氧化反应会进行得非常剧烈,有失控的危脸。
  • [2]也可以加入O.5~lg草酸出去过量氧化剂。
  • [3]这步蒸馏操作,实质上是一种筒化了的水熬气蒸馏。环己酮和水形成恒沸混合物,沸点95℃,含环己酮38.4%。
  • [4]环已酮在水中的溶解度3l℃时为2.45g/lOOg水.馏出液中加入食盐是为了降低环-己酮的溶解度,并有利于环已酮的分层。
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实验三 乙酸乙酯的制备

一、目的

掌握酯化反应的特点,并利用酯化反应制备乙酸乙酯。理解共沸蒸馏的原理和应用。

复习萃取与洗涤、有机液体的干燥、蒸馏操作。

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二、实验原理

在浓硫酸催化下,乙酸和乙醇生成乙酸乙酯,这一反应叫做酯化反应。生成的酯又能水解为原来的酸和醇,所以酯化反应与水解反应形成动态平衡:

为了提高酯的产量,本实验采取加入过量乙醇及不断把反应中生成的酯和水蒸出的方法。在工业生产中,一般采用加入过量的乙酸,以便使乙醇转化完全,避免由于乙醇和乙酸乙酯形成二元或三元恒沸物,给分离带来困难。

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三、操作与观察
  • 在250ml的三口瓶中,加入9ml 乙醇,摇动下慢慢加入12 ml浓硫酸,加完后再充分摇振混合均匀[1],并加入几粒沸石。三口瓶一侧口连接蒸馏装置,另一侧口安装温度计,中间口安装滴液漏斗,温度计的水银泡和滴液漏斗的末端均应插到液面以下[2],距瓶底约0.5-1cm(如图3.4)。
  • 将14ml乙醇和14.3ml冰醋酸混合均匀,倒入滴液漏斗中。将三口瓶在石棉网上用小火加热到110-120℃左右,再自滴液漏斗慢慢地滴入其余的混合液,这时蒸馏管口应有液体流出,控制滴加速度和馏出速度大致相等,并维持反应液温度在110-120℃之间[3]。滴加完毕后,继续加热约15 min,直至反应液温度升高到130℃并不再有液体馏出为止。
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往馏出液中徐徐地加入饱和碳酸钠溶液,边加边搅拌,直至无二氧化碳气体逸出,用pH试纸检验,酯层应呈中性。将此混合液转移到分液漏斗中,充分摇荡(注意及时放气!)后静置,分去下层水相。酯层用10 ml饱和食盐水洗涤后[4],再每次用10 ml饱和氯化钙溶液洗涤两次。弃去下层废液。从分液漏斗上口将乙酸乙酯倒入干燥的锥形瓶中,加入无水硫酸镁干燥[5]。在此期间要间歇振荡锥形瓶。
  • 将干燥的粗乙酸乙酯滤入蒸馏瓶中,加入沸石后在水浴上进行蒸馏,收集73-78℃的馏分。
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注意事项

[1] 硫酸加入过快会使温度迅速上升超过乙醇的沸点。若不及时摇振均匀,则在硫酸与乙醇的界面处会产生局部过热碳化,反应液变为棕黄色,同时产生较多的副产物。

[2] 如所用滴液漏斗不是等压滴液漏斗,加料时常由于液面下的压力大于外界气压而加不进瓶中,这时可将漏斗末端向上提至接近液面,以确保物料顺利滴加。如所用漏斗为分液漏斗,务须使漏斗末端在液面之上,否则不仅滴加物料常发生困难,而且还无法观察滴加的速度。

[3] 温度不宜过高,否则会增加副产物乙醚的含量。滴加速度太快会使醋酸和乙醇来不及作用而被蒸出。

[4] 为减少酯在水中的溶解度,这里采用饱和食盐水洗涤。洗涤后的食盐水中含有碳酸钠,必须彻底分离干净,否则在后步用饱和氯化钙溶液洗涤时会产生絮状的碳酸钙沉淀,给进一步分离造成困难。如果遇到了发生絮状沉淀的情况,应先将其滤除,然后再重新转入分液漏斗中静止分层

[5] 为提高乙酸乙酯的产率,必须充分洗涤和干燥。因为乙酸乙酯与水或醇能形成二元和三元恒沸混合物,使产物沸点下降而影响产率。

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实验四 环己烯的制备

目的

了解醇脱水制备烯烃的原理的方法。

掌握分馏装置的使用。

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实验原理

反应式:

试剂

环己醇15.0g(15.6mL,0.15mol)

浓硫酸lmL

食盐,无水氯化钙,5%碳酸钠水溶液

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实验步骤

在50mL干燥的圆底烧瓶中,放入15.6mL环己醇及1mL浓硫酸[1],充分摇振使两种液体混合均匀[2],再投入几粒沸石,安装分馏装置,接受瓶浸在冷水中冷却。将烧瓶在石棉网上用小火慢慢加热至沸,控制分馏柱顶部的馏出温度不超过90℃[3),馏出液为带水的混浊液。当蒸至无液体蒸出时,可把火加大,继续蒸馏,当烧瓶中只剩下很少量残液并出现阵阵白雾时,即可停止蒸馏。全部蒸馏时间约需1h左右。

分馏实验装置图

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将馏出液用食盐饱和,然后加入3~4mL5%的碳酸钠溶液中和微量的酸。将馏出液用食盐饱和,然后加入3~4mL5%的碳酸钠溶液中和微量的酸。

  • 用分液漏斗分出有机相,用1~2g无水氯化钙干燥有机相。
  • 将干燥后所得的清亮透明液体水浴蒸馏[4),收集80~85℃的馏分。
  • 产物的简单分析
  • 纯环己烯为无色透明液体,沸点为83℃,密度d4200.8102,折光率D201.4465。
  • 测定其沸点及折光率。
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注意问题

(1)本实验也可用3mL85%的磷酸代替浓硫酸作脱水剂,其余步骤相同。

(2)环己醇在常温下是粘稠液体(mp24℃),若用量筒量取时,应注意转移中的损失。环己醇与浓硫酸应充分混合,否则在加热过程中会局部炭化。

(3)最好用简易空气浴,即将烧瓶底部向上移动,稍微离开石棉网进行加热,使蒸馏瓶受热均匀。由于反应中环己烯与水形成共沸物(沸点70.8℃,含水10%),环己醇与环己烯形成共沸物(沸点64.9℃,含环己醇30.5%),环己醇与水形成共沸物(沸点97.8℃,含水80%)。因此,在加热时温度不可过高,蒸馏速度不宜太快,以减少未作用的环己醇蒸出。

(4)所用蒸馏仪器应事先充分干燥。

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实验五 从茶叶中提取咖啡因

一、目的

1、了解固体的萃取原理,学会连续萃取的操作方法。2、理解升华的原理,掌握升华操作。

二、萃取原理

1、固体中的各物质在同一溶剂中具有不同的溶解度(应选好溶剂)。2、萃取方法:浸泡法;连续萃取法。3、影响因素:溶解度(主)、温度、接触时间。

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含结晶水的咖啡因系无色针状结晶,味苦,能溶于水、乙醇、氯仿等。在100℃时即失去结晶水,并开始升华,120℃时升华显著,至178℃时升华很快。无水咖啡因的熔点为234.5℃。

  • 为了提取茶叶中的咖啡因,往往利用适当的溶剂(氯仿、乙醇、苯等)在脂肪提取器中连续提取(固-液萃取),然后蒸去溶剂,即得含有咖啡因的总提取物。
  • 总提取物碱化,利用升华,可以分离得到咖啡因晶体。
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三、连续萃取装置——250ml三颈瓶、恒压分液漏斗三、连续萃取装置——250ml三颈瓶、恒压分液漏斗

或索氏提取器、球型冷凝管。

提取装置

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四、实验操作

1、 提取 ① 粉碎茶叶增加提取效率;② 选好溶剂,先用溶剂浸泡茶叶。(95%乙醇120mL)③ 加快溶剂回流速度,在一定时间内使提取较完全。(可用直接火在石棉网上加热,但要注意防火)④ 注意活塞是否紧密,不漏液。2、 纯化 ① 蒸馏回收溶剂,尽量除去乙醇。蒸去乙醇后,乘热倒出瓶内液体,并立即用水泡着,最好马上把瓶洗净。② 加碱(CaO或Ca(OH)2),起填充和中和作用,以除去部分质;并用蒸气浴炒干(尽可能除去水),并把混合物磨细。③ 升华(慢火加热,温度应低于化合物的熔点)。

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实验结果判断:

可以看到滤纸的一面小孔边缘出现针状晶体。

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实验六 二苯酮制备
  • 目的
  • 掌握Friedel -Crafts反应的原理
  • 了解实验装置和使用方法
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反应原理
  • 反应式
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试剂
  • 无水三氯化铝7.5g(0.055mol)
  • 无水苯30mL(0.34mol)
  • 苯甲酰氯7.3g(6mL,0.05mol)
  • 浓盐酸
  • 5%氢氧化钠
  • 无水硫酸镁
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实验步骤
  • 在250mL三颈瓶(1)上分别装置搅拌器、冷凝管和滴液漏斗,冷凝管上端装—氯化钙干燥管,后者再接气体吸收装置。
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产物的简单分析
  • 纯二苯酮的熔点为49℃。
  • 测定产物熔点。
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六 注意问题

[1]本实验所用仪器和试剂均需充分干燥,否则严重影响实验结果或使反应难于进行,

[2]无水三氯化铝暴露在空气中,极易吸水而失效。应当用新升华过的或严密包装的试剂。称取时动作要迅速。块状的无水三氯化铝在称取前需研细。

[3]冷却后有时不易立即得到结晶,这是由于形成低熔点(26℃)β型二苯酮之故。也可用石油醚(60—60℃)进行重结晶,代替减压蒸馏。

[4]二苯酮有多种晶形,α型熔点49℃,β型熔点26℃,γ型熔点45—48℃,δ型熔点51℃。

七 思考题

  • 为什么要用过量的苯和无水三氯化铝?
  • 为什么要逐渐地滴加苯甲酰氯?
  • 为会么要用含盐酸的冰水来分解反应混合物?
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2 1 3
实验七 2-硝基-1,3-苯二酚的制备

目的

掌握反应原理

熟练掌握水汽蒸馏的方法

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实验原理

在有机合成上常利用体积大的磺酸基占据环上某些位置使此位置不被其他基取代,在指定合成结束后再利用磺酸基的良好离合性将其水解除去,而2-硝基-1,3-苯二酚的制备就是一个巧妙地利用磺酸基的占位和定位的双重作用的例子。1,3-苯二酚中的酚羟基为强的邻对位定位基,磺酸基为强的间位定位基,间苯二酚磺化时,磺酸基先进入最容易起反应的4和6位,接着再硝化时,受定位规律支配,硝基只能进入原来位阻较大的而此时位阻较小的2位,硝化结束后,将产物水解,磺酸基离去,即可得到产物。

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二 试剂
  • 间苯二酚、浓硫酸、浓硝酸、尿素、乙醇

三 仪器

  • 250mL烧杯、锥形瓶、500mL圆底、抽滤装置
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四 实验步骤
  • 在250mL烧杯中放置5.5g已研成粉状的间苯二酚(1),在充分搅拌下小心地滴加25mL浓硫酸,此时反应液发热,并生成白色的磺化产物(2),在室温放置15min,然后在冰水浴中冷至10℃以下。
  • 在锥形瓶中加入4mL浓硝酸,在摇荡下加入5.6mL浓硫酸制成混合酸并置于冰水浴中冷却。用滴管将冷却好的混合酸在不断搅拌下逐滴滴加到上述磺化后的反应物中,控制反应超过30℃,此时反应物呈黄色粘稠状(不应为棕色或紫色)。滴加完毕后,混和液变紫红色,在室温放置15min,然后小心加入15mL冰水稀释,(不能过多加水),保持反应不超过50℃。
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将反应物转移到500mL圆底烧瓶中,加入约0.1g尿素(3),然后按下图装置仪器进行水蒸气蒸馏,冷凝管壁和馏出液中有桔红色固体产生,一段时间后,通过调节冷凝水速度的方法,使固体全部被蒸汽冲下,在此后约5min内,冷凝管壁上无桔红色固体时,即可停止蒸馏。将馏出液在水浴中冷却后,减压抽滤,粗产物用乙醇-水(约需10mL50%乙醇)重结晶,得桔红色片状结晶,产量2~2.5g。将反应物转移到500mL圆底烧瓶中,加入约0.1g尿素(3),然后按下图装置仪器进行水蒸气蒸馏,冷凝管壁和馏出液中有桔红色固体产生,一段时间后,通过调节冷凝水速度的方法,使固体全部被蒸汽冲下,在此后约5min内,冷凝管壁上无桔红色固体时,即可停止蒸馏。将馏出液在水浴中冷却后,减压抽滤,粗产物用乙醇-水(约需10mL50%乙醇)重结晶,得桔红色片状结晶,产量2~2.5g。
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七 注意问题

[1]间苯二酚需在研钵中研成粉状,否则磺化不完全。间苯二酚有腐蚀性,注意勿使接触皮肤。

[2]如无有色磺化产物形成,可将反应物加热到60--65℃。

[3]加入尿素的目的,是使多余的硝酸与尿素反应生成络盐[CO(NH2)2 HNO3 ],从而减少二氧化氮气体的污染。

八 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先要用冰水稀释?

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综合性实验
  • 实验一 正溴丁烷制备和2-甲基-2-己醇制备
  • 实验二 苯甲醇和苯甲酸制备和苯甲酸乙酯的制备
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实验一 正溴丁烷的制备2-甲基-2-己醇制备

目的

  • 掌握连续实验的过程
  • 掌握反应原理
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实验原理

以正丁醇为原料,制备2-甲基-2-己醇,先由正丁醇经过溴化生成正溴丁烷,再由正溴丁烷经过Grignard反应,制得正溴丁基溴化镁,然后进行水解而制备2-甲基-2-己醇。

卤代烷可由结构相应的醇与氢卤酸发生亲核取代反应来制备。正溴丁烷就是通过正丁醇与氢溴酸反应制备而成的。

  • 主反应:
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实验

第一部分 正溴丁烷的制备

为了尽量使正丁醇作用完全,加入过量的硫酸和溴化钠。由于在浓硫酸的作用下,正丁醇容易脱水形成正丁烯,因此,加入少量水以降低硫酸的浓度。

  • 试剂

正丁醇 7.4g (9.2ml ,0.10mol)

无水溴化钠 13 g (约0.13 mol)

浓硫酸,饱和碳酸钠溶液,无水氯化钙

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三 仪器

圆底烧瓶,蒸馏烧瓶,蒸馏头,回流冷凝管,直形冷凝管,接引管,分液漏斗,玻璃漏斗,锥形瓶。

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四 实验步骤
  • 在100ml圆底烧瓶中加入10ml水,并小心地加入14ml 浓硫酸,混合均匀并冷却至室温[1]。再依次加入9.2ml正丁醇和13g研细的溴化钠,充分振摇后,加入1-2粒沸石。烧瓶上装一回流冷凝管,在冷凝管的上口连接气体吸收装置以吸收逸出的溴化氢气体[2](见图3.7)。将烧瓶放在石棉网上用小火加热至沸,保持平稳回流30min并间歇摇动反应装置[3],以使反应物充分接触。
  • 反应完成后,将反应物冷却,移去回流冷凝管,再加入1-2粒沸石,改为蒸馏装置,蒸出粗产物正溴丁烷[4]。
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将馏出液倒入分液漏斗中,加入等体积的水洗涤[5](判断产物在上层还是下层?),将粗产物分至另一干燥的小锥形瓶中,加入等体积的浓硫酸并充分摇匀[6],冷却后将混合物慢慢倒入分液漏斗中,静置并尽量分去硫酸层(哪一层?)。余下的有机层依次用等体积的水、饱和碳酸钠溶液和水进行洗涤后,将下层的粗产物放入干燥的小锥形瓶中,用适量的块状无水氯化钙干燥,间歇摇动锥形瓶,直至液体澄清为止。将馏出液倒入分液漏斗中,加入等体积的水洗涤[5](判断产物在上层还是下层?),将粗产物分至另一干燥的小锥形瓶中,加入等体积的浓硫酸并充分摇匀[6],冷却后将混合物慢慢倒入分液漏斗中,静置并尽量分去硫酸层(哪一层?)。余下的有机层依次用等体积的水、饱和碳酸钠溶液和水进行洗涤后,将下层的粗产物放入干燥的小锥形瓶中,用适量的块状无水氯化钙干燥,间歇摇动锥形瓶,直至液体澄清为止。
  • 将干燥好的产物滤到蒸馏烧瓶中,(注意勿使氯化钙掉入烧瓶中。)。加入1-2粒沸石,安装好蒸馏装置[7],在石棉网上用小火加热蒸馏,收集99-103℃的馏分。
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五 产物的定性分析
  • 纯粹正溴丁烷为无色透明液体,沸点为101.6℃,d204为1.276,折光率 n20D 1.4339。
  • 硝酸银试验:在试管中加入1ml 5%的硝酸银的醇溶液,再加入2滴产物,摇荡后,在室温下静置5min,观察有无沉淀产生。若无沉淀产生,将反应混合物煮沸片刻,生成白色或黄色沉淀,加入1滴5% HNO3,振荡后,沉淀不溶解视为正反应;若煮沸后只稍微出现浑浊,而无沉淀(加5%硝酸又会发生溶解),则视为负反应。
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七 注意问题

[1] 要充分摇动,并冷至室温,否则加入溴化钠后,溶液往往呈红色,即有溴游离出来,将影响产率。

[2] 注意不要使漏斗全部埋入水或5%氢氧化钠溶液中,以免突然发生倒吸或造成密闭体系。

[3] 摇动时要一手握持铁架台的铁杆,另一手扶着底座和其上的酒精灯,稍稍掀起铁架台的底座,使底座的三支脚抬起,只有一支脚支撑在台面上,然后两手协同用力,将整台装置连同铁架台一起顺同一方向做轻微的摇动,并注意避免漏斗埋入水中和打翻仪器。

[4] 正溴丁烷是否蒸完,可从下列几方面判断:

馏出液是否由浑浊变为澄清;

反应瓶液体上层的油层是否消失

取一表面皿收集几滴馏出液,加入少量水摇动,观察有无油珠出现。如无,表示馏出液中已无有机物,蒸馏完成。蒸馏不溶于水的有机物时,常可用此法检验。

[5] 如水洗后产物呈红色,是由于浓硫酸的氧化作用生成游离溴的缘故,可加入几毫升饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤除去。

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[6] 浓硫酸能溶解存在于粗产物中少量未反应的正丁醇及副产物正丁醚等杂质。若此时不除去,则正丁醇在以后的蒸馏中,将和正溴丁烷形成共沸物(沸点98.6℃,含正丁醇13%)而难以除去。因此在用浓硫酸洗涤时,应充分振荡。
  • [7] 所用仪器均需干燥,否则蒸出产品因有水分而呈浑浊,影响纯度。
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八、思考题

(1)加料时,是否可以先使溴化钠与浓硫酸混合,然后加正丁醇和水?为什么?

(2)本实验中硫酸的作用是什么?硫酸的用量和浓度过大或过小有什么不好?

(3)反应后的粗产物含有哪些杂质?各步洗涤的目的何在?

(4)用分液漏斗洗涤产物时,正溴丁烷时而在上层,时而在下层,如不知道产物的密度时,可用什么简便的方法加以判别?

(5)为什么液体有机物干燥时需放置一定时间?为什么在蒸馏前应滤除干燥剂?

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第二部分实验 2-甲基-2-己醇的制备
  • 试剂

镁屑3.1g(0.13mol)

正溴丁烷17g(13.5mL,约0.13mol)

丙酮7.9g(10mL,0.14mol)

无水乙醚,乙醚,10%硫酸溶液,5%碳酸钠溶液,无水碳酸钾、硝酸铈铵、Lucas试剂、二氧六环

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主要仪器

三颈瓶(250mL),球形冷凝管,滴液漏斗,氯化钙干燥管,搅拌器,蒸馏仪器

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实验步骤
  • 1.正溴丁基溴化镁的制备
  • 在250mL三颈瓶上分别装置搅拌器、冷凝管及滴液漏斗,在冷凝管及滴液漏斗的上口装置氯化钙干燥管(见图)。
  • 瓶内放置3.1g镁屑或除去氧化膜的镁条、15mL无水乙醚及一小粒碘片。
  • 在滴液漏斗中混合13.5mL正溴丁烷和16mL无水乙醚。先向瓶内滴入约5mL混合液,数分钟后即见溶液呈微沸腾状态,碘的颜色消失。若不发生反应,可用温水浴加热,反应开始比较剧烈,必要时可用冷水浴冷却。待反应缓和后,自冷凝管上端加入25mL无水乙醚。开始搅拌,并滴入其余的正溴丁烷醚混合液。控制滴加速度维持反应液呈微沸状态。滴加完毕后,在水浴回流20min,使镁屑几乎作用完全。
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2. 2-甲基-2-己醇的制备
  • 将上面制好的Grignard试剂在冰水浴冷却和搅拌下,自滴液漏斗中滴入10mL丙酮和15mL无水乙醚的混合液,控制滴加速度,勿使反应过于猛烈。加完后,在室温继续搅拌15min。溶液中可能有白色粘稠状固体析出。
  • 将反应瓶在冷水浴冷却和搅拌下,自滴液漏斗分批加入100mL10%硫酸溶液,分解产物(开始滴入宜慢,以后可逐渐加快)。待分解完全后,将溶液倒入分液漏斗中,分出醚层。水层每次用25mL乙醚萃取两次,合并醚层,用30mL5%碳酸钠溶液洗涤一次,用无水碳酸钾干燥。
  • 将干燥后的粗产物醚溶液滤入25mL蒸馏瓶,用温水浴蒸去乙醚,再在石棉网上直接加热蒸出产品收集137~141 ℃的馏分。
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产物的定性分析
  • 纯粹2-甲基-2-己醇的沸点为143 ℃,折光率1.4175。
  • 1.羟基的鉴定
      • 酸铈铵试验
  • 取2滴样品干燥的试管中,加入2mL二氧六环制成溶液,在加入0.5mL硝酸铈铵,振荡后观察颜色变化,溶液呈红色表示有醇存在,并做空白试验对比。
      • ucas试验
  • 取样品5~6滴于干燥的试管中,加入Lucas试剂(盐酸-氯化锌试剂)2mL,在水浴中温热数分钟,塞住管口激烈振荡后,静置,溶液慢慢出现混浊,最后出现分成,则有醇存在。
  • 2.沸点测定
  • 3.折射率测定
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注意问题
  • [1]如需替换,可用17.7(12mL,0.16mol)溴乙烷代替正溴丁烷,其余步骤相同,产物为2-甲基-2-丁醇。蒸馏收集95~105 ℃馏分,产量约5g。纯粹2-甲基-2-丁醇沸点为102℃,折光率1.4052。
  • [2]本实验所用仪器及试剂必须充分干燥。正溴丁烷用无水氯化钙干燥并蒸馏纯化;丙酮用无水碳酸钾干燥,亦经蒸馏纯化。所用仪器,在烘箱中烘干后,取出稍冷却放入干燥器中冷却。或将仪器取出后,在开口处用塞子塞紧,以防止在冷却过程中玻璃壁吸附空气中的水分。
  • [3]镁屑不宜采用长期放置的。如长期放置,镁屑表面常有一层氧化膜,可采用下法除去:
  • 用5%盐酸溶液作用数分钟,抽滤除去酸液后,依次用水、乙醇、乙醚洗涤。抽干后置于干燥器内备用。也可用镁带代替镁屑,使用前用细砂纸将其表面擦亮,剪成小段。
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[4]为了使开始时溴丁烷局部浓度较大,易于发生反应,故搅拌应在反应开始后进行。若5min后反应仍不开始,可用温水浴热,或在前加入一小粒碘促使反应开始。[4]为了使开始时溴丁烷局部浓度较大,易于发生反应,故搅拌应在反应开始后进行。若5min后反应仍不开始,可用温水浴热,或在前加入一小粒碘促使反应开始。

[5]2-甲基-2-己醇与水形成共沸物,因此必须很好干燥,否则前馏分将大大地增加。

[6]由于醚溶液体积较大,可采用分批过滤蒸去乙醚。

八 思考题

(1)本实验在将Grignard试剂加成物水解前的各步中,为什么使用的药品仪器须绝对干燥?为此你采取了什么措施?

(2)如反应未开始前,加入大量正溴丁烷有什么不好?

(3)本实验可能的副反应,如何避免?

(4)为什么本实验得到的粗产物不能用无水氯化钙干燥?

(5)用Grignard试剂法制备2-甲基-2-己醇,还可采取什么原料?写出反应式并对几种不同的路线加以比较。

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实验二 苯甲醇和苯甲酸制备和苯甲酸乙酯的制备

以苯甲醛为原料,经过Cannizzaro反应制备苯甲醇和苯甲酸,然后苯甲酸和乙醇反应进行酯化反应制备苯甲酸乙酯。

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第一部分 苯甲酸和苯甲醇的制备

实验原理

芳香醛和其它无α-活泼氢的醛(如甲醛、三甲基乙醛等)与浓的强碱溶液作用时,发生自身氧化还原反应,一分子醛被氧化为酸,另一分子醛被还原为醇,此反应称为Cannizzaro反应。

由于苯甲醛无α-活泼氢,在浓碱(氢氧化钠或氢氧化钾)中发生Cannizzaro反应,一分子苯甲醛被氧化为苯甲酸,一分子苯甲醛被还原为苯甲醇,反应如下:

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二 试剂

苯甲醛(新蒸)21g(20mL,0.2mol)

氢氧化钾18g(0.32mol)

乙醚,10%碳酸钠溶液,浓盐酸

三 仪器

125mL锥形瓶、布氏漏斗、抽滤瓶、简单蒸馏装置

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四 实验步骤

1、反应

在125mL锥形瓶中配制18g氢氧化钾和18mL水的溶液,冷至室温后,加入20mL新蒸过的苯甲醛。用橡皮塞塞紧瓶口,用力振摇,使反应物充分混合,最后成为白色糊状物,放置24小时以上。

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2、分离提纯苯甲醇
  • 相反应混合物中逐渐加入足够量的水(约60mL),不断振摇使其中的苯甲酸盐全部溶解。将溶液倒入分液漏斗中,每次用20mL乙醚萃取三次。合并乙醚萃取液,依次用5mL饱和亚硫酸氢钠溶液、10mL10%碳酸钠溶液及10mL水洗涤,最后用无水硫酸镁或无水硫酸钾干燥。
  • 干燥后的乙醚溶液,先蒸去乙醚,再蒸馏苯甲醇,收集204~2060C的馏份(纯粹的苯甲醇的沸点为205.350C,折射率1.5396)。

3、分离提纯苯甲酸

乙醚萃取后的水溶液,用浓盐酸酸化至使刚果红试纸变蓝。充分冷却使苯甲酸析出完全,抽滤,粗产品用水重结晶,干燥得苯甲酸。(纯粹苯甲酸的熔点:122.40C)

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五 产物的简单分析

1.苯甲醇

测定折射率。

2.苯甲酸

测定熔点。

六 注意问题

本实验充分振摇使反应的关键。

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第二部分 苯甲酸乙酯的制备

一 实验原理

苯甲酸和乙醇在硫酸的催化作用下,进行酯化反应,得到苯甲酸乙酯

为了提高产率,本实验采用外加苯的方法,使苯-水-乙醇形成三元共沸物,将水从反应体系中移去。

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二 试剂
  • 苯甲酸 8g (0.066mol)
  • 无水乙醇 20ml (0.34mol)
  • 苯,浓硫酸,碳酸钠,乙醚,无水氯化钙

三 仪器

  • 圆底烧瓶,分水器,
  • 回流冷凝管,分液漏斗,
  • 蒸馏烧瓶,直形冷凝管
  • 接液管,锥形瓶,烧杯
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在100ml圆底烧瓶中加入8g苯甲酸、20ml无水乙醇、15ml苯、3ml浓硫酸和几粒沸石,摇荡使混合均匀。在烧瓶上装上分水器,从分水器上端通过一长颈漏斗小心地加水至水面恰与分水器支管口下沿相平齐。撤去漏斗,然后通过分水器下端活塞放去6ml水[1],在其上端安装一回流冷凝管
  • 将烧瓶在水浴上加热至回流,开始时回流速度要慢些[2],随着回流的进行,分水器中出现上、中、下三层液体[3],且中层体积越来越大。约3h后,当分水器中的中层液体已达5-6ml左右时,即可停止加热。放出中、下层液体并记录其体积。继续用水浴加热,使多余的乙醇和苯蒸至分水器中(每当快要充满时可由活塞放出,放时注意移去火源)。
  • 将反应瓶中的残液冷却后,倒入盛有60ml冷水的烧杯中,在搅拌下分批加入碳酸钠粉末[4],中和至无二氧化碳气体产生,用pH试纸检验呈中性为止。
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将中和后的残液转移到分液漏斗中,静置,分出有机层。用20ml乙醚萃取水层。将乙醚萃取液和有机层合并,用无水氯化钙干燥。水层则倒入公用的回收瓶回收未反应的苯甲酸[5]。将中和后的残液转移到分液漏斗中,静置,分出有机层。用20ml乙醚萃取水层。将乙醚萃取液和有机层合并,用无水氯化钙干燥。水层则倒入公用的回收瓶回收未反应的苯甲酸[5]。
  • 用简单蒸馏装置,先用水浴加热,直型冷凝管冷却,蒸去乙醚。然后在石棉网上加热,空气冷凝管冷却,蒸馏收集210-213℃的馏分。
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五 产物的定性分析
  • 纯粹苯甲酸乙酯为无色液体,m.p.-34.6℃,b.p.212.6℃,d204 1.047, n20D 1.5001。
  • 羟肟酸铁试验:在试管中加入1ml 0.5mol/L盐酸羟氨的乙醇溶液,0.2 ml 6mol/L氢氧化钠溶液和2滴样品。将溶液煮沸,稍冷后加入2 ml 1mol/L的盐酸,如溶液浑浊,加入约2 ml乙醇使其变清。然后加入1滴5%三氯化铁溶液。如果产生的颜色很快褪去,继续滴加三氯化铁溶液直至溶液不变色为止。深的洋红色表示正性试验。
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七 注意问题

[1] 根据计算带出的总水量(包括95%乙醇的含水量)约2g左右。因本反应是通过共沸蒸馏带出反应中生成的水,根据注意问题[3]计算,共沸物下层的总体积约为6ml。

[2] 回流的速度以气雾上升的高度不超过冷凝管的两个球泡,且在分水器的支管内不产生液泛为宜。

[3] 下层为原来加入的水。由反应瓶中蒸出的馏液为三元共沸物(沸点为64.6℃,,含苯74.1%、乙醇18.5%、水7.4%)。它从冷凝管流入分水器后分成两层,上层占84%(含苯86.0%、乙醇12.7%、水1.3%),下层占16%(含苯4.8%、乙醇52.1%、水43.1%),此下层即为 分水器中的中层。

[4] 加碳酸钠是为了除去硫酸和未作用的苯甲酸,开始要慢慢加,以免产生大量的泡沫而使液体溢出。

[5] 可用盐酸小心酸化用碳酸钠中和后分出的水溶液,至溶液对pH试纸呈酸性,抽滤析出的苯甲酸沉淀,并用少量冷水洗涤后干燥。

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设计性实验
  • 通过基本操作、合成实验的训练,已初步掌握有机实验的基本知识与技能。学生已经能通过查阅相关的文献,自行设计实验的能力。本设计实验就是要求学生通过查阅相关文献,结合指导老师的研究方向或学生自行选定课题,由学生自己设计实验方案,通过指导老师审定后进行的实验。
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为了顺利进行设计性实验,请注意以下几点:

1.结合研究方向在开学第三周必须把题目及所用到的试剂报给实验室。

2.学生进行分组(拟每2人同一题目)

3.要求学生通过查阅相关文献并在在实验前一周向指导老师提交实验方案。

4.指导老师审定后发可进行实验。

5.原则上不允许学生选做毒性高、危险性大的实验。

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实验方案内容包括:

1.实验目的

2.实验原理

3.所需仪器

4.试剂的用量及规格

5.实验步骤

6.主要装置图

7.简单的产物分析方法

8.预期目标

9.主要参考文献

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