》实验课教案《有机化学有机化学》实验》实验课教案
(第一学期)
实验一有机化学实验的一般知识
一、教学目的、任务
1. 使学生掌握有机化学实验的基本操作技术,培养学生能力以小量规模正确地进行制备试验和性质实验,分离和鉴定制备的产品的能力。
2. 了解红外光谱等仪器的使用。
3. 培养能写出合格的实验报告,初步会查阅文献的能力。
4. 培养良好的实验工作方法和工作习惯,以及实事求是和严谨的科学态度。为此,我们首先介绍有机化学实验的一般知识,学生在进行有机化学实验之前,应当认真学习和领会这部分内容。
二、有机化学实验室的一般知识
1-1有机化学实验室规则
为了保证机化学实验正常进行,培养良好的实验方法,并保证实验室的安全,学生必须严格遵守有机化学实验室规则。
1. 切实做好实验前的准备工作
2. 进入实验室时,应熟悉实验室灭火器材,急救药箱的放置地点和使用方法。
3. 实验时应遵守纪律,保持安静。
4. 遵从教师的指导,按照实验教材所规定的步骤、仪器及试剂的规格和用量进行实验。
5. 应经常保持实验室的整洁。
6. 爱护公共仪器和工具,应在指定地点使用,并保持整洁。
7. 实验完毕离开实验室时,应把水、电和煤气开关关闭。
1-2有机化学实验室安全知识
由于有机化学实验室所用的药品多数是有毒、可燃有腐蚀性或有爆炸性的,所用的仪器设备大部分是玻璃制品,故在实验室工作,若粗心大意,就易发生事故。必须认识到化学实验室是潜在危险场所,必须经常重视安全问题,提高警惕,严格遵守操作规程,加强安全措施,事故是可以避免的。
下面介绍实验室的安全守则和实验室事故的预防和处理。
一、实验室安全守则。
二、实验室事故的预防
①火灾的预防
②爆炸的预防
③中毒的预防
④触电的预防
三、事故的处理和急救
①火灾的处理
②玻璃割伤
③烫伤
④药品灼伤
⑤中毒
四、急救用具
1-3有机化学实验室常用的仪器和装置
一、有机化学实验室常用普通玻璃仪器
二、有机化学实验室常用标准接口玻璃仪器
三、有机化学实验室常用装置
四、仪器的装备
1-4常用玻璃器皿的洗涤和保养
一、玻璃器皿的洗涤
二、玻璃仪器的干燥
三、常用仪器的保养
1-5实验预习、实验记录和实验报告的基本要求。
学生在本课程开始时,必须认真地本书第一部分有机化学实验的一般知识,在每个实验时,必须做好预习,实验记录和实验报告。
一、预习
无预习报告,不得进入实验室
二、实验记录
三、实验报告基本要求
1-6有机化学实验文献
一、工具书
二、参考书
三、期刊杂志
四、化学文摘
1-7搞实验室卫生(注意:水泵中的水要换掉)
1-8实验分组
由学习委员将本班学生按人数平均分为两大组(星期一组和星期四组),每组内在分成小组,每小组2人,并安排值日表(负责实验室卫生和仪器药品的领取等),将分组名单交给指导教师,将值日表贴在实验室.
实验二简单玻璃工操作
一、实验目的
练习玻璃管的简单加工
二、实验仪器与药品
锉刀、酒精喷灯、玻璃管、石棉网、酒精
三、实验步骤
玻璃管的截断1.玻璃管的截断1.
玻璃截断操作:一是锉痕,二是折断
锉痕的操作是:把玻璃平放在桌子边缘上,拇指按住要截断的地方,用三角
1锉刀棱边用力锉出一道凹痕,约占管周,锉痕时只向一个方向即向前或向后锉6
去,不能来回拉锉。
折断的操作:两手分别握住凹痕的两边,凹痕向外,两个大拇指分别按住凹
痕后面的两侧,用力急速轻轻一压带拉,折成两段。
玻璃的弯曲2.玻璃的弯曲2.
弯曲的操作:双手持玻璃管,手心向外把需要弯曲的地方放在火焰上预热,然后在鱼尾焰中加热,宽约5cm。在火焰中使玻璃管缓慢、均匀而不停地向同一个方向转动,至玻璃受热(变黄)即从火焰中取出,轻轻弯成所需要的角度。注:①在火眼上加热尽量不要往外拉。
②弯成角度之后,在管口轻轻2吹气。
③放在石棉网上自然冷却。
熔点管和沸点管的拉制3.熔点管和沸点管的拉制3.
拉细的操作:两肘搁在桌面上,两手执著玻璃管两端,掌心相对,加热方向和弯曲相同,只不过加热程度强些(玻璃管烧成红黄色),才从火眼中取出,两肘仍搁在桌面上,两手平稳地沿水平方向做相反方向移动,开始时慢些,逐步加快拉成内径约为1mm 的毛细管。
(注:在拉细过程中要边拉边旋转)。
沸点管的拉制:将内径3-4cm 的毛细管截成7-8cm 长,在小火上封闭一端作外管,将内径越为10mm 的毛细管截成8-9cm 长,封闭其一端为内管,这样就可组成沸点管了。
四、问题讨论
1. 选用塞子的时候要注意什么?如果钻孔器不垂直于塞子的平面结果会怎么样?怎样才能使钻嘴垂直于塞子的平面?为什么塞子打孔要两面打?
2. 截断玻璃管时候要注意哪些问题?怎样弯曲和拉细玻璃管?在火焰上加热玻璃管时怎样才能防止玻璃管被拉歪?
3. 弯曲和拉细玻璃管时候软化玻璃管的温度有什么不同?为什么要不同呢?弯制好的曲玻璃管如果要立即和冷的物件接触会发生什么不良的后果?应该怎样才能避免?
4. 把玻璃管插入塞子孔道中时要注意些什么?怎样才不会割破皮肤?拔出时要怎样操作才安全?
实验三熔点的测定
一、实验目的
了解熔点测定的意义,掌握测定熔点的操作
二、实验原理
利用化合物熔化时固液两相蒸汽压一致时候的温度就是该化合物熔点的原理
三、实验意义
1. 测定有机化合物的熔点
2. 判断化合物的纯度
四、实验仪器与药品
数显微熔点测定仪、b形管、酒精灯、温度计、浓硫酸、尿素。
五、实验步骤
1. 点管拉熔制
用内径为1mm,长约60-70mm 二端封闭的毛细管作为熔点管。
2. 样品的填装2.样品的填装
取0.1-0.2g 样品,放在干净的表面皿上,用玻棒研成粉末,装入熔点管中,至高度2-3mm
注:①样品研得很细
②装样品要迅速
③样品结实均匀无空隙
熔点测定方法3.熔点测定方法3.
①先快速加热,测化合物大概熔点。
②细测测定前,先待热浴温度降至熔点约300C 以下,换一根样品管,慢慢加热,一开始50C/min,当达到熔点下约150C 时,以1-20C/min升温,接近熔点时,以0.2-0.30C/min升温,当毛细管中样品开始塌落和有湿润现象,出现下滴液体时,表明样品已开始熔化,为始熔,记下温度,继续微热,至成透明液体,记下温度为全熔。
熔点测定,至少有两次重复的数据,每一次测定都必须更换新的熔点管(为什么)
实验结束处理4.实验结束处理4.
把温度计放好,让其自然冷却至室温,用废纸擦去硫酸,才可用水冲洗,浓硫酸冷却后,方可倒回瓶中。
六、问题讨论
1. 若样品研磨的不细,对装样品有什么影响?对测定有机物的熔点数据是否可靠?
2. 加热的快慢为什么会影响熔点?在什么情况下加热可以快一些,而在什么情况下加热则要慢一些?
3. 是否可以使用第一次测定熔点时已经熔化了的有机化合物再做第二次测定呢?为什么?
实验3
一、实验目的
1、了解熔点测定的意义;
2、掌握熔点测定的操作方法;熔点的测定
二、实验原理
1、熔点
熔点是固体有机化合物固液两态在大气压力下达成平衡的温度,纯净的固体有机化合物一般都有固定的熔点,固液两态之间的变化是非常敏锐的,自初熔至全熔(称为熔程)温度不超过0.5-1℃。
加热纯有机化合物,当温度接近其熔点范围时,升温速度随时间变化约为恒定值,此时用加热时间对温度作图(如图
1)。
图1相随时间和温度的变化
化曲线图2物质蒸气压随温度变
化合物温度不到熔点时以固相存在,加热使温度上升,达到熔点.开始有少量液体出现,而后固液相平衡.继续加热,温度不再变化,此时加热所提供的热量使固相不断转变为液相,两相间仍为平衡,最后的固体熔化后,继续加热则温度线性上升。因此在接近熔点时,加热速度一定要慢,每分钟温度升高不能超过2℃,只有这样,才能使整个熔化过程尽可能接近于两相平衡条件,测得的熔点也越精确。
当含杂质时(假定两者不形成固溶体),根据拉乌耳定律可知,在一定的压力和温度条件下,在溶剂中增加溶质,导致溶剂蒸气分压降低(图2中M´L´),固液两相交点M´即代表含有杂质化合物达到熔点时的固液相平衡共存点,TM ´为含杂质时的熔点,显然,此时的熔点较纯粹者低。
2、混合熔点
在鉴定某未知物时,如测得其熔点和某已知物的熔点相同或相近时,不能认为它们为同一物质。还需把它们混合,测该混合物的熔点,若熔点仍不变,才能认为它们为同一物质。若混合物熔点降低,熔程增大,则说明它们属于不同的物质。故此种混合熔点试验,是检验两种熔点相同或相近的有机物是否为同一物质的最简便方法。多数有机物的熔点都在400℃以下,较易测定。但也有一些有机物在其熔化以前就发生分解,只能测得分解点。
三、药品和仪器
药品:浓硫酸苯甲酸乙酰苯胺萘未知物
仪器:温度计B 型管(Thiele管)
四、实验操作
1、样品的装入
将少许样品放于干净表面皿上,用玻璃棒将其研细并集成一堆。把毛细管开口一端垂直插人堆集的样品中,使一些样品进入管内,然后,把该毛细管垂宜桌面轻轻上下振动,使样品进人管底,再用力在桌面上下振动,尽量使样品装得紧密。或将装有样品,管口向上的毛细管,放入长约50一60C m 垂直桌面的玻璃管中,管下可垫一表面皿,使之从高处落于表面皿上,如此反复几次后,可把样品装实,样品高度2—3mm。熔点管外的样品粉末要擦干净以免污染热浴液体。装入的样品一定要研细、夯实。否则影响测定结果。
2、测熔点
按图搭好装置,放入加热液(浓硫酸),用温度计水银球蘸取少量加热液,小心地将熔点管粘附于水银球壁上,或剪取一小段橡皮圈套在温度计和熔点管的上部(如下图)。将粘附有熔点管的温度计小心地插入加热浴中,以小火在图示部位加热。开始时升温速度可以快些,当传热液温度距离该化合物熔点约10一15℃时,调整火焰使每分钟上升约1—2℃,愈接近熔点,升温速度应愈缓慢,每分钟约0.2一0.3℃。为了保证有充分时间让热量由管外传至毛细管内使固体熔化,升温速度是准确测定熔点的关键;另一方面,观察者不可能同时观察温度计所示读数和试祥的变化情况,只有缓慢加热才可使此项误差减小。记下试样开始塌落并有液相产生时(初熔)和固体完全消失时(全熔)的温度读数,即为该化合物的熔距。要注意在加热过程中试祥是否有萎缩、变色、发泡、升华、碳化等现象,均应如实记录。
熔点测定,至少要有两次的重复数据。每一次测定必须用新的熔点管另装试样,不得将已测过熔点的熔点管冷却,使其中试样固化后再做第二次测定。因为有时某些化合物部分分解,有些经加热会转变为具有不同熔点的其他结晶形式。
如果测定未知物的熔点,应先对试祥粗测一次,加热可以稍快,知道大致的熔距.待浴温冷至熔点以下30℃左右,再另取一根装好试样的熔点管做准确的测定。
熔点测定后,温度计的读数须对照校正图进行校正。
一定要等熔点浴冷却后,方可将硫酸(或液体石蜡)倒回瓶中。温度汁冷却后,用纸擦去硫酸方可用水冲洗,以免硫酸遏水发热温度计水银球破裂。
3、温度计校正
测熔点时,温度计上的熔点读数与真实熔点之间常有一定的偏差。这可能由于以下原因,首先,温度计的制作质量差,如毛细孔径不均匀,刻度不准确。其次,温度计有全浸式和半浸式两种,全浸式温度计的刻度是在温度计汞线全部均匀受热的情况下刻出来的,而测熔点时仅有部分汞线受热,因而露出的汞线温度较全部受热者低。为了校正温度计,可选用纯有机化合物的熔点作为标准或选用一标准温度计校正。
选择数种已知熔点的纯化合物为标推,测定它们的熔点,以观察到的熔点作纵坐标,测得熔点与已知熔点差值作横坐标,画成曲线,即可从曲线上读出任一温度的校正值。
常用标准样品(表
1)
五、实验注意事项
1、熔点管必须洁净。如含有灰尘等,能产生4—10O C 的误差。
2、熔点管底未封好会产生漏管。
3、样品粉碎要细,填装要实,否则产生空隙,不易传热,造成熔程变大。
4、样品不干燥或含有杂质,会使熔点偏低,熔程变大。
5、样品量太少不便观察,而且熔点偏低;太多会造成熔程变大,熔点偏高。
6、升温速度应慢,让热传导有充分的时间。升温速度过快,熔点偏高。
7、熔点管壁太厚,热传导时间长,会产生熔点偏高。
8、使用硫酸作加热浴液要特别小心,不能让有机物碰到浓硫酸,否则使浴液颜色变深,有碍熔点的观察。若出现这种情况,可加人少许硝酸钾晶体共热后使之脱色。采用浓硫酸作热浴,适用于测熔点在220℃以下的样品。若要测熔点在220℃以上的样品可用其它热浴液。
六、思考题
测熔点时,若有下列情况将产生什么结果?
(1)熔点管壁太厚。
(2)熔点管底部未完全封闭,尚有一针孔。
(3)熔点管不洁净。
(4)样品未完全干燥或含有杂质。
(5)样品研得不细或装得不紧密。
(6)加热太快。
实验四蒸馏及沸点的测定
一、实验目的
1、熟悉蒸馏和测定沸点的原理,了解蒸馏和测定沸点的意义;
2、掌握蒸馏和测定沸点的操作要领和方法。
二、实验原理
液体的分子由于分子运动有从表面逸出的倾向,这种倾向随着温度的升高而增大,进而在液面上部形成蒸气。当分子由液体逸出的速度与分子由蒸气中回到液体中的速度相等,液面上的蒸气达到饱和,称为饱和蒸气。它对液面所施加的压力称为饱和蒸气压。实验证明,液体的蒸气压只与温度有关。即液体在一定温度下具有一定的蒸气压。
当液体的蒸气压增大到与外界施于液面的总压力(通常是大气压力)相等时,就有大量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。
纯粹的液体有机化合物在一定的压力下具有一定的沸点(沸程0.5-1.5o C)。利用这一点,我们可以测定纯液体有机物的沸点。又称常量法。
但是具有固定沸点的液体不一定都是纯粹的化合物,因为某些有机化合物常和其它组分形成二元或三元共沸混合物,它们也有一定的沸点。
蒸馏是将液体有机物加热到沸腾状态,使液体变成蒸汽,又将蒸汽冷凝为液体的过程。通过蒸馏可除去不挥发性杂质,可分离沸点差大于30o C 的液体混合物,还可以测定纯液体有机物的沸点及定性检验液体有机物的纯度。
三、药品和仪器
药品
仪器乙醇蒸馏瓶温度计直型冷凝管尾接管锥形瓶量筒
四、实验装置
主要由气化、冷凝和接收三部分组成
,如下图所示:
1、蒸馏瓶:蒸馏瓶的选用与被蒸液体量的多少有关,通常装入液体的体积应为蒸馏瓶容积1/3-2/3。液体量过多或过少都不宜。(为什么)?在蒸馏低沸点液体时,选用长颈蒸馏瓶;而蒸馏高沸点液体时,选用短颈蒸馏瓶。
2、温度计:温度计应根据被蒸馏液体的沸点来选,低于100o C,可选用100o C 温度计;高于100o C,应选用250-300o C 水银温度计。
3、冷凝管:冷凝管可分为水冷凝管和空气冷凝管两类,水冷凝管用于被蒸液体沸点低于140o C;空气冷凝管用于被蒸液体沸点高于140o C(为什么)。
4、尾接管及接收瓶:尾接管将冷凝液导入接收瓶中。常压蒸馏选用锥形瓶为接收瓶,减压蒸馏选用圆底烧瓶为接收瓶。
仪器安装顺序为:先下后上,先左后右。卸仪器与其顺序相反。
五、实验步骤
1、加料:将待蒸乙醇40ml 小心倒入蒸馏瓶中,不要使液体从支管流出。加入几粒沸石(为什么),塞好带温度计的塞子,注意温度计的位置。再检查一次装置是否稳妥与严密。
2、加热:先打开冷凝水龙头,缓缓通入冷水,然后开始加热。注意冷水自下而上,蒸汽自上而下,两者逆流冷却效果好。当液体沸腾,蒸气到达水银球部位时,温度计读数急剧上升,调
节热源,让水银球上液滴和蒸气温度达到平衡,使蒸馏速度以每秒1—2滴为宜。此时温度计读数就是馏出液的沸点。
蒸馏时若热源温度太高,使蒸气成为过热蒸气,造成温度计所显示的沸点偏高;若热源温度太低,馏出物蒸气不能充分浸润温度计水银球,造成温度计读得的沸点偏低或不规则。
3、收集馏液:准备两个接受瓶,一个接受前馏分或称馏头,另一个(需称重)接受所需馏分,并记下该馏分的沸程:即该馏分的第一滴和最后一滴时温度计的读数。
在所需馏分蒸出后,温度计读数会突然下降。此时应停止蒸馏。即使杂质很少,也不要蒸干,以免蒸馏瓶破裂及发生其它意外事故。
4、拆除蒸馏装置:蒸馏完毕,先应撤出热源,然后停止通水,最后拆除蒸馏装置(与安装顺序相反)。
六、实验注意事项
1、冷却水流速以能保证蒸汽充分冷凝为宜,通常只需保持缓缓水流即可。
2、蒸馏有机溶剂均应用小口接收器,如锥形瓶。
七、思考题
1、什么叫沸点?液体的沸点和大气压有什么关系?文献里记载的某物质的沸点是否即为你们那里的沸点温度?
2、蒸馏时加入沸石的作用是什么?如果蒸馏前忘记加沸石,能否立即将沸石加至将近沸腾的液体中?当重新蒸馏时,用过的沸石能否继续使用?
3、为什么蒸馏时最好控制馏出液的速度为1-2滴/S为宜?
4、如果液体具有恒定的沸点,那么能否认为它是单纯物质?
实验五重结晶及过滤
一、实验目的
了解重结晶原理,初步学会用重结晶方法提纯固体有机化合物。掌握热过滤和抽滤操作。通常反应生成的固体有机物含有杂质——副产物、没反应的原料、催化剂等。需选用适当的
溶剂进行重结晶提纯。
二、基本原理
固体有机物在溶剂中的溶解度一般随温度的生高而增大。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。
注意——重结晶只适宜杂质含量在5%以下的固体有机混合物的提纯。从反应粗产物直接重结晶是不适宜的,必须先采取其他方法初步提纯,然后再重结晶提纯。
三、实验步骤
1、溶剂的选择
P 68理想溶剂具备的条件,查手册、资料或通过实验来决定。
2、制饱和溶液
在溶剂沸点温度下,将被提纯物制成饱和溶液。怎么制?然后再多加20%的溶剂。(过多会损失,过少会析出。有机溶剂需要回流装置)。
若溶液含有色杂质,要加活性炭脱色。(用量为粗产品质量的1%—5%)——待溶液稍冷后加活性炭!!煮沸5~10分钟。
3、热过滤
方法一:用热水漏斗趁热过滤,见装置。(预先加热漏斗,叠菊花滤纸P71,准备锥形瓶接收滤液,减少溶剂挥发用的表面皿)。若用有机溶剂,过滤时应先熄灭火焰或使用档火板。方法二:可把布氏漏斗预先烘热,然后便可趁热过滤。可避免晶体析出而损失。
上述两种方法在过滤时,应先用溶剂润湿滤纸,以免结晶析出而阻塞滤纸孔。
4、结晶
滤液放置冷却,析出结晶。静大动小。
5、抽滤
介绍循环水泵,安全瓶,滤纸的直径应小于布氏漏斗内径!!抽滤后,打开安全伐停止抽滤。用少量溶剂润湿晶体,继续抽滤,干燥。
待提纯物
溶剂乙酰苯胺2g 水70ml
实验六减压蒸馏
1、减压蒸馏
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。
减压蒸馏是分离可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。
2、装置
减压蒸馏装置主要由蒸馏、抽气(减压)、安全保护和测压四部分组成。蒸馏部分由蒸馏瓶、克氏蒸馏头、毛细管、温度计及冷凝管、接受器等组成。克氏蒸馏头可减少由于液体暴沸而溅入冷凝管的可能性;而毛细管的作用,则是作为气化中心,使蒸馏平稳,避免液体过热而产生暴沸冲出现象。毛细管口距瓶底约1~2mm,为了控制毛细管的进气量,可在毛细玻璃管上口套一段软橡皮管,橡皮管中插入一段细铁丝,并用螺旋夹夹住。蒸出液接受部分,通常用多尾接液管连接两个或三个梨形或圆形烧瓶,在接受不同馏分时,只需转动接液管,在减压蒸馏系统中切勿使用有裂缝或薄鄙的玻璃仪器。尤其不能用不耐压的平底瓶(如锥形瓶等),以防止内向爆炸。抽气部分用减压泵,最常见的减压泵有水泵和油泵两种。安全保护部分一般有安全瓶,若使用油泵,还必须有冷阱、及分别装有粒状氢氧化钠、块状石蜡及活性炭或硅胶、无水氯化钙等吸收干燥塔,以避免低沸点溶剂,特别是酸和水汽进入油泵而降低泵的真空效能。所以在油泵减压蒸馏前必须在常压或水泵减压下蒸除所有低沸点液体和水以及酸、碱性气体。测压部分采用测压计,常用的测压计。
3、操作方法
仪器安装好后,先检查系统是否漏气,方法是:关闭毛细管,减压至压力稳定后,夹住连接系统的橡皮管,观察压力计水银柱有否变化,无变化说明不漏气,有变化即表示漏气。
为使系统密闭性好,磨口仪器的所有接口部分都必须用真空油脂润涂好,检查仪器不漏气后,加入待蒸的液体,量不要超过蒸馏瓶的一半,关好安全瓶上的活塞,开动油泵,调节毛细管导入的空气量,以能冒出一连串小气泡为宜。当压力稳定后,开始加热。液体沸腾后,应注意控制温度,并观察沸点变化情况。待沸点稳定时,转动多尾接液管接受馏分,蒸馏速度以0.5~1滴/S为宜.蒸馏完毕,除去热源,慢慢旋开夹在毛细管上的橡皮管的螺旋夹,待蒸馏瓶稍冷后再慢慢开启安全瓶上的活塞,平衡内外压力,(若开得太快,水银柱很快上升,有冲破测压计的可能),然后才关闭抽气泵.
实验七液态有机化合物折光率的测定
一、实验目的及基本要求
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。
通过实验让学生
(1)了解阿贝折光仪的构造和折光率测定的基本原理。
(2)掌握用阿尔折光仪测定液态有机化合物折光率的方法。
二、基本原理
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。
三、操作要点和说明
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 20D =1.33299,n 25D =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。
5、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3.5-5.5×10-4
实验七液态有机化合物折光率的测定
一、实验目的
学习有机化合物折光率的测定
二、实验原理
折射定律n=sin α
sin β
化合物折射率随入射光线波长不同而变,也随温度不同而变,T每上升10,折光率下降(3.5-5.5)×10-4,常用n D t 来表示。
三、实验仪器与药品
Abbe 折光仪、超级恒温水浴锅、丙酮、乙醇、擦镜纸
四、实验步骤
1. 介绍Abbe 折光仪的构造(1.3000-1.7000)
2. 介绍超级恒温水浴锅的构造
3. Abbe 折光仪的使用与维护
①校正
Abbe 折光仪校正后才能作测定用
校正的方法:从仪器盒中取出仪器,置于清洁干净的台面上,在棱镜外套上装好温度计,用超级恒温水浴锅相连,通入恒温水,一般为200C 或250C,当恒温后,松开锁钮,开启下面棱镜,使其镜面处于水平位置,滴入1-2滴丙酮于镜面上,合上棱镜,促使难挥发的污物溢走,再打开棱镜,用丝巾或擦镜纸轻轻揩拭镜面,但不能用滤纸!(操作是严禁油手或汗手触及光学零件)
用标准折光玻璃块校正
打开棱镜,用少许1-溴代萘(n=1.66)置光滑棱镜上,玻璃块就粘附于镜面上,使+玻璃块直接对准反射镜,转动左面刻度盘,使读数镜内标尺读数为标准玻璃块读数,调节反射镜,使入射光进入棱镜组,从测量望远镜中观察,使视场最清晰,转动消色散镜调节器,消除色散。再用一特制小螺丝刀旋转右面镜筒下方的方型螺旋,使明暗界线和“十”字交叉重合,校正工作结束。
②测定
准备工作做好后,打开棱镜,用滴管把待测液体2-3滴均匀滴在磨砂棱镜上,要求液体充满整个视场。关紧棱镜,转动反射镜,使视场最亮。轻轻转动左面刻度盘,并在右镜筒内找到明暗分界或彩色光带,再转动消色调节器,至看到一个明晰分界线,转动左面刻度盘,是分界线对准“十”字交叉点上,并读折光率。重复2-3次。
③维护
a. Abbe 折光仪在使用前后,均需要用丙酮洗净,用擦镜纸吸干液体。b. 用完后,流尽金属套恒温水。
c. 不能放在日光直射或靠近热源的地方。
d. 酸、碱等腐蚀性液体不得使用Abbe 折光仪。
e. 折光仪不用时应放在箱内,放入干燥剂,放在空气流通的室内。
实验八
1、水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏
水蒸气蒸馏是分离和纯化与水不相混溶的挥发性有机物常用的方法。适用范围
(1)从大量树脂状杂质或不挥发性杂质中分离有机物;
(2)除去不挥发性的有机杂质;
(3)从固体多的反应混合物中分离被吸附的液体产物;
(4)水蒸气蒸馏常用于蒸馏那些沸点很高且在接近或达到沸点温度时易分解、变色的挥发性液体或固体有机物,除去不挥发性的杂质。但是对于那些与水共沸腾时会发生化学反应的或在100度左右时蒸气压小于1.3KPa 的物质,这一方法不适用。
2、装置
常用的水蒸气蒸馏装置,它包括蒸馏、水蒸气发生器、冷凝和接受器四个部分。
水蒸汽导出管与蒸馏部分导管之间由一T 形管相联结。T 形管用来除去水蒸气中冷凝下来的水,有时在操作发生不正常的情况下,可使水蒸气发生器与大气相通。蒸馏的液体量不能超过其容积的1/3。水蒸气导入管应正对烧瓶底中央,距瓶底约8~10mm,导出管连接在一直形冷凝管上。见图。
水蒸气蒸馏装置
3、操作
在水蒸气发生瓶中,加入约占容器3/4的水,待检查整个装置不漏气后,旋开T 形管的螺旋夹,加热至沸。当有大量水蒸气产生并从T 形管的支管冲出时,立即旋紧螺旋夹,水蒸气便进入蒸馏部分,开始蒸馏。在蒸馏过程中,通过水蒸气发生器安全管中水面的高低,可以判断水蒸气蒸馏系统是否畅通,若水平面上升很高,则说明某一部分被阻塞了,这时应立即旋开螺旋夹,然后移去热源,拆下装置进行检查(通常是由于水蒸气导入管被树脂状物质或焦油状物堵塞)和处理。如由于水蒸气的冷凝而使蒸馏瓶内液体量增加,可适当加热蒸馏瓶。但要控制蒸馏速度,以2~3滴为宜,以免发生以外。
当馏出液无明显油珠,澄清透明时,便可停止蒸馏。其顺序是先旋开螺旋夹,然后移去热源,否则可能发生倒吸现象。
实验九萃取与洗涤
1、基本原理
萃取是利用物质在两种不互溶(或微溶)溶剂中溶解度或分配比的不同来达到分离。提取或纯化目的的一种操作。萃取是有机化学实验中用来提取或纯化有机化合物的常用方法之一。应用萃取可以从固体或液体混合物中提取出所需物质,也可以用来洗去混合物中少量杂杂质。通常称前者为“抽取”或萃取,后者为“洗涤”。
2、仪器的选择
液体萃取最通常的仪器是分液漏斗,一般选择容积较被萃取液大1-2倍的分液漏斗.
3、萃取溶剂
萃取溶剂的选择,应根据被萃取化合物的溶解度而定,同时要易于和溶质分开,所以最好用低沸点溶剂。一般难溶于水的物质用石油醚等萃取;较易溶者,用苯或乙醚萃取;易溶于水的物质用乙酸乙酯等萃取。
每次使用萃取溶剂的体积一般是被萃取液体的1/5~1/3,两者的总体积不应超过分液漏斗总体积的2/3
4、操作方法
在活塞上涂好润滑脂,塞后旋转数圈,使润滑脂均匀分布,再用小像皮圈套住活塞尾部的小槽,防止活塞滑脱。关好活塞,装入待萃取物和萃取溶剂。塞好塞子,旋紧。先用右手食指末节将漏斗上端玻塞顶住,再用大拇指及食指和中指握住漏斗,用左手的食指和中指蜷握在活塞的柄上,上下轻轻振摇分液漏斗,使两相之间充分接触,以提高萃取效率。每振摇几次后,就要将漏斗尾部向上倾斜(朝无人处)打开活塞放气,以解除漏斗中的压力。如此重复至放气时只有很小压力后,再剧烈振摇2~3min,静置,待两相完全分开后,打开上面的玻塞,再将活塞缓缓旋开,下层液体自活塞放出,有时在两相间可能出现一些絮状物也应同时放去。然后将上层液体从分液漏斗上口倒出,却不可也从活塞放出,以免被残留在漏斗颈上的另一种液体所沾污。乳化现象解决的方法:
(1)较长时间静置;
(2)若是因碱性而产生乳化,可加入少量酸破坏或采用过滤方法除去;
(3)若是由于两种溶剂(水与有机溶剂)能部分互溶而发生乳化,可加入少量电解质(如氯化钠等),利用盐析作用加以破坏。另外,加入食盐,可增加水相的比重,有利于两相比重相差很小时的分离;
(4)加热以破坏乳状液,或滴加几滴乙醇、磺化蓖麻油等以降低表面张力。
注意:使用低沸点易燃溶剂进行萃取操作时,应熄灭附近的明火。
5、化学萃取
化学萃取(利用萃取剂与被萃取物起化学反应)也是常用的分离方法之一,主要用于洗涤或分离混合物,操作方法和前面的分配萃取相同。例如,利用碱性萃取剂从有机相中萃取出有机酸,用稀酸可以从混合物中萃取出有机碱性物质或用于除去碱性杂质,用浓硫酸从饱和烃中除去不饱和烃,从卤代烷中除去醇及醚等。
6、液-固萃取
自固体中萃取化合物,通常是用长期浸出法或采用脂肪提取器,前者是靠溶剂长期的浸润溶解而将固体物质中的需要成分浸出来,效率低,溶剂量大
脂肪提取器是利用溶剂回流和虹吸原理,是固体物质每一次都能被纯的溶剂所萃取,因而效率较高,为增加液体浸溶的面积,萃取前应先将物质研细,用滤纸套包好置于提取器中,提取器下端接盛有萃取剂的烧瓶,上端接冷凝管,当溶剂沸腾时,冷凝下来的溶剂滴入提取器中,待液面超过虹吸管上端后,即虹吸流回烧瓶,因而萃取出溶于溶剂的部分物质。就这样利用溶剂回流和虹吸作用,是固体中的可溶物质富集到烧瓶中,提取液浓缩后,将所得固体进一步提纯。
实验10
一、实验目的环己烯的制备
1、熟悉环己烯反应原理,掌握环己烯的制备方法。
2、学习分液漏斗的使用,复习分馏操作。
二、实验原理
三、试剂
环己烯浓硫酸食盐无水氯化钙5%碳酸钠
四、实验步骤
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—4ml5%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80-85℃的馏分于一已称重的干燥小锥形瓶中。产率7-8g。
· ·
¿
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分馏装置蒸馏装置
五、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。
六、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11
一、实验目的1-溴丁烷的制备
1. 学习以溴化钠、浓H 2SO 4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。
二、实验原理
主:
+H 2SO 4
n--C 4H 9OH +
HBr NaBr HBr +NaHSO 4n--C 4H 9Br +H 2O
副:
CH 3CH 2CH 2CH 2OH
2CH 3CH 2CH 2CH 2OH CH 3CH 2CH=CH2+CH 3CH=CHCH3+H 2O CH 3CH 2CH 2CH 2OCH 2CH 2CH 2CH 3+H 2O
三、实验仪器与药品
电热套、回流冷凝管、圆底烧瓶、蒸馏装置、分液漏斗、浓H 2SO 4、正丁醇、NaBr、NaOH、CaCl2、NaHCO3、折光仪
四、实验步骤
1. 在100ml 圆底烧瓶中,加入10ml 水,慢慢加入12ml 浓H 2SO 4,混匀冷至室温。
2. 加入正丁醇7.5ml,混合后加入10g 研细的溴化钠,充分振荡。
3. 按装置图[图1-8(2)]装好,用5%NaOH作吸收剂。
4. 加热回流0.5h(经常摇动)冷却后,改作蒸馏装置,在石棉网上加热蒸出所有溴丁烷。
5. 馏出液转入分液的,用10ml 水洗涤,小心地将粗品转入到另一干燥的分液漏斗中,用5ml 浓H 2SO 4洗涤。
有机层依次分别用水、饱和NaHCO 3和水各10ml 洗涤。6. 尽量分去硫酸层,
7. 产物移入干燥小三角烧瓶中,加入无水CaCl 2干燥,间隙摇动,至液体透明。
8. 蒸馏、收集99-1030C 馏分。
五、问题讨论
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?
第二学期
实验一、己二酸的制备(6学时)
实验目的
1. 学习用环己醇制取己二酸的原理和方法。
2. 掌握抽滤、洗涤、浓缩、重结晶、机械搅拌等基本操作。
实验原理OH +NaOOC(CH2) 4COONa HOOC(CH2) 4COOH
需用药品
环己醇:3.2ml 或3g (0.033mol )
高锰酸钾:9g
1.2%氢氧化钠溶液,浓盐酸
实验步骤
250ml 三口烧瓶上装置电动搅拌器和150℃温度计,加入75ml 1.2%氢氧化钠溶液。开动搅拌器,在搅拌下加入9g 研细的高锰酸钾,使之溶解。然后用滴管慢慢滴加3.2ml 环己醇,维持瓶内反应物温度在43~49℃之间。环己醇滴加完毕,反应物温度降至43℃左右时,用沸水浴加热烧瓶数分钟,使反应生成的二氧化锰沉淀完全。
趁热抽滤,收集滤液。滤渣用少量热水洗涤两次,每次均用玻璃塞挤压,尽量除去滤渣中的水分。将滤液和洗涤液合并,在搅拌下加入浓盐酸酸化,直到溶液呈强酸性,小心加热蒸发浓缩至约15ml 左右。在冷水浴中冷却,析出己二酸结晶。抽滤,将结晶晾干,称量。
产量:约3g ,产率:64%。产品可用水重结晶。
纯己二酸为无色棱状结晶,mp153℃
实验中的技巧与细节问题
(1)温度计的水银球要浸在反应液中。
(2)环己醇mp24℃,常温下为粘稠状液体,容易粘附在量筒内壁。为减少损
失,加完后可用少量水冲洗量筒,加入三口烧瓶中。
(3)此反应是放热反应,若反应温度过高,可用冷水浴冷却,防止反应物冲出
三口烧瓶。
(4)15℃己二酸在水中的溶解度为1.5g 。浓缩母液可增加产量。
实验二
一、实验目的肉桂酸的制备
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。
二、试剂
苯甲醛3mL (3.2g,0.03mol )
无水碳酸钠10.0g
25mL
三、反应原理
CHO
+ (CH3CO) 2O K 2CO 3
150~170C 无水碳酸钾4.1g(0.03mol)乙酸酐5.5mL(6.0g,0.05mol)活性炭~1.0g + CH3COOH CH=CHCOOH
四、实验仪器
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)、750蒸馏头、直形冷凝管、接受弯头、锥形瓶、烧杯(200mL )、喷灯、石棉网、铁环、铁架台、调压器。加热套等。
五、操作步骤
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50mL 水,10.0g 碳酸钠,摇动烧瓶使固体溶解。然后进行水蒸气蒸馏。用枝管烧瓶作为水蒸气发生器,用喷灯加热。注意不能用喷灯直接加热烧瓶,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。
六、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 开始加热枝管烧瓶使水沸腾,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。
实验三
一、实验目的乙酸乙酯的制备
了解从有机酸合成酯的一般原理及方法。
掌握蒸馏、分液漏斗的使用等操作。
二、实验原理
CH 3COOH +CH 3CH 2
OH CH 3COOCH 2CH 3+H 2O
三、仪器与药品
无水乙醇、冰醋酸、浓H2SO4、饱和Na2CO3、饱和NaCl 、饱和CaCl2、无水MgSO4、电热套、球形冷凝管、圆底烧瓶、分液漏斗
四、实验步骤
1. 在50ml 圆底烧瓶中加入9.5ml (0.2mol )无水乙醇和6ml (0.1mol )冰醋酸,再小心加入2.5ml 浓H2SO4,混匀后,加入沸石,装上冷凝管。
2. 小心加热反应瓶,缓慢回流1/2h,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。
3. 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。
4. 将混合液转入分液漏斗,分去水溶液,有机层用5ml 饱和NaCl 洗涤,再用5mlCaCl2洗涤,最后用水洗涤一次,分去下层液体。
5. 有机层倒入干燥三角烧瓶中,用无水MgSO4干燥。
6. 蒸馏10%H2SO4、收集72-780C 馏分。
7. 测折光率,计算产率。
五、问题讨论
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?
本实验若才用醋酸过量的做法是否合适?为什么?
蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些杂质?如何除去?
实验四
一、实验目的乙酰苯胺的制备
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。
二、实验原理NH 2NHCOCH 3
+CH 3COOH +H 2O
三、仪器与药品
苯胺、冰醋酸、Zn 粉、电热套、分馏柱
四、实验步骤
在50ml 圆底烧瓶中,放置10ml 新蒸馏过的苯胺和15ml 冰醋酸及少许锌粉。装上分馏柱,插入温度计,入图3-24所示。
回流加热约1h 。
反应结束搅拌下,趁热将反应物倒入盛有250ml 冷水烧杯中,冷却抽滤,洗涤粗产品。
将粗产品重结晶、抽滤。
计算产率。
问题讨论
假设用8ml 苯胺和9ml 乙酸酐制备乙酰苯胺,哪种试剂是过量的?乙酰苯胺的理论产量是多少?
反应时为什么要控制冷凝管上端的温度在105℃?
用苯胺做原料进行苯环上的一些取代反应时,为什么常常首先要进行酰化?乙酰苯胺的制备
一、目的和要求
1、掌握苯胺乙酰化反应的原理和实验操作;
2、掌握固体有机化合物提纯的方法--重结晶。
二、反应原理
胺的酰化在有机合成中有着重要的作用。作为一种保护措施,一级和二级芳胺在合成中通常被转化为它们的乙酰基衍生物以降低胺对氧化降解的敏感性,使其不被反应试剂破坏;同时氨基酰化后降低了氨基在亲电取代反应(特别是卤化)中的活化能力,使其由很强的第Ⅰ类定位基变为中等强度的第Ⅰ类定位基,使反
应由多元取代变为有用的一元取代,由于乙酰基的空间位阻, 往往选择性的生成
对位取代物。
三、药品试剂、操作步骤(略)
四、操作重点及注意事项
制备完成后要趁热将瓶内混合物倒入盛有冷水的烧杯中,否则固体析出沾在瓶壁上不易处理。
五、思考题
1、本反应为什么要控制分馏柱顶端温度在105℃?
答:主要由原料CH3COOH (b.p.118℃)生成物水(b.p.100℃)的沸点所决定。控制在105℃这样可以保证原料CH3COOH 充分反应而不被蒸出,生成的水立即移走促使反应向生成物方向移动,有利于提高产率。
2、用苯胺作原料进行苯环上的一些取代时,为什么常常要先进行酰化呢?答:防止苯胺的氧化,减少副产物生成。
实验名称五:呋喃甲醇和呋喃甲酸的制备
实验目的
1、学习呋喃甲醛在浓碱条件下进行坎尼扎罗(Cannizzaro )反应制得相应的醇和酸的原理和方法。
2、了解芳香杂环衍生物的性质。
实验原理
在浓的强碱作用下,不含α-活泼氢的醛类可以发生分子间自身氧化还原反应,一分子醛被氧化成酸,而另一分子醛则被还原为醇,此反应称为坎尼查罗(Cannizzaro)反应。
反应实质是羰基的亲核加成。反应涉及了羟基负离子对一分子不含α-H 的醛的亲核加成,加成物的负氢向另一分子醛的转移和酸碱交换反应,其反应机
理表示如下:
在坎尼查罗(Cannizzaro)反应中,通常使用50%的浓碱,其中碱的物质的量比醛的物质量多一倍以上,否则反应不完全,未反应的醛与生成的醇混在一起,通过一般蒸馏很难分离。
基本操作训练:(含仪器装置和主要流程)萃取、减压蒸馏、热过滤
实验关键及注意事项
反应温度若高于12oC ,则反应物温度极易升高而难以控制,致使反应物变成深红色;若低于8oC ,则反应过慢,可能积累一些氢氧化物。一旦发生反应,则过于猛烈,易使温度迅速上升,增加副反应,影响产量及纯度。由于氧化还原是在两相间进行的,因此必须充分搅拌。
呋喃甲醇也可用减压蒸馏收集88℃/4.666kPa的馏分。
酸要加够,以保证pH=3左右,使呋喃甲酸充分游离出来,这是影响呋喃甲酸收率的关键。
主要试剂及产品的物理常数:(文献值)名称
分子量
性状
折光率
比重
熔点℃
沸点℃
溶解度:克/100ml溶剂水
呋喃甲醛
96. 09102.
酸
08
无色液体白色晶体
1.4990
1.160
129-130
230-232162
醇
醚
呋喃甲醇
98. 10
无色透明液体
1.4860
1.135
-29170
产品性状、外观、物理常数:(与文献值对照)呋喃甲醇:无色透明液体呋喃甲酸:白色晶体产率计算:
=
*100%
提问纲要
1、乙醚萃取后的水溶液用盐酸酸化,为什么要用刚果红试纸?如不用刚果红试纸,怎样知道酸化是否恰当?
2、本实验根据什么原理来分离呋喃甲酸和呋喃甲醇?主要试剂用量、规格
苯甲醛0.6mL 、乙酸酐1.8mL 、碳酸钾0.82g 、10%氢氧化钠溶液、1:1盐酸、刚果红试纸
实验六
【实验目的】
制备乙酰水杨酸(阿斯匹林)
1学习酚酰化成酯的原理及方法,了解有关药物制备的知识;2复习重结晶和测熔点的操作。
【实验原理】主反应
+CH 33
3
COOH
+CH 3COOH
副反应一
+CH 33
CH 3COO
+HO
-O
+H 2
O
措施:控制温度在70℃左右。
副反应二
CH 33+H 2O
CH 3COOH
措施:量取乙酸酐时,要快速,要保持干燥(在通风橱中进行)。
【实验步骤及装置】一
实验装置
二实验步骤
【注意事项】
1保持瓶内温度在70℃。
2重结晶:70℃水浴,溶剂是稀醋酸(1∶1,已配),用量视各组产量而定,一般在100~140mL之间。
3最后一次抽滤,应洗至没有醋酸味。4实验步骤1. 制取与提纯
在锥形瓶中加入6.3g 干燥的水杨酸、9mL 乙酐、10滴浓硫酸,
充分振荡使水杨酸溶解
↓
80℃水浴加热20分钟,不断振荡
↓
冷却,加5mL 水,用冰水冷却5分钟
↓出现白色结晶↓抽滤↓
滤渣粗制
滤液(弃去)
所得滤渣为粗制的乙酰水杨酸,转入干燥的小烧杯中,并用10mL 乙醇把粘附在布氏漏斗及滤纸上的产品洗入小烧杯中。
水浴加热;热抽滤
↓
滤液(转入小烧杯)
↓
加水30mL ,冷却15分钟,等结晶完全析出;抽滤;洗涤结晶两次;抽干↓
残渣(弃去)
纯乙酰水杨酸
2. 检验
粗品乙酰水杨酸(用乙醇溶解),滴入三氯化铁1~2滴,观察颜色变化,鉴定产品纯度【实验结果】
M
1. =
2.
熔距:
M
×100%
【问题与讨论】1第1题【小资料】
2实验结果分析
阿司匹林Aspirin(德文) ,亦称乙酰水杨酸、醋柳酸。
解热镇痛药。用于治疗感冒、发热、头痛、牙痛、关节痛和风湿病,且能抑制血小板凝集,预防术后血栓形成,心肌梗塞。副作用少。六、实验思考题
1.重结晶的原理是什么?
2.前后两次用三氯化铁溶液检查,其结果说明了什么?
实验七甲基橙的制备
一、实验目的
熟悉重氮化反应和偶合反应的原理,掌握甲基橙的制备方法。二、实验原理1、重氮化反应
2
、偶合反应
三、药品和仪器
药品:对氨基苯磺酸氢氧化钠5%亚硝酸钠浓盐酸冰醋酸N,N-二甲基苯胺乙醇乙醚淀粉-碘化钾试纸仪器:烧杯温度计表面皿
四、实验操作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 。
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。本实验约需4-6小时。
五、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。
六、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
实验八
一、实验原理萃取提纯法二、仪器与药品
从茶叶中提取咖啡因
Soxhlet 提纯器、蒸发皿、茶叶、乙醇、KI-I2、盐酸、KClO3三、实验步骤
1.Soxhlet 提取法:称取10g 茶叶,放入150ml Soxhlet 提纯器中,在圆底烧瓶中加入80-100ml95%乙醇,水浴加热回流提取。直到提取液颜色较浅为止,待冷凝液刚刚虹吸下去时,即可停止加热。稍冷却后,改成蒸馏装置,把提取液中大部分乙醇蒸出(回收),趁热把瓶中剩余液倒入蒸发皿中,留作升华法提取咖啡因。2. 提取液及咖啡因的定性检验
(1)提取液的定性检验:取样品液2滴于干燥白色瓷板上,喷上酸性碘-碘化
钾试剂,可见到棕色、红紫色和蓝紫色化合物生成。
(2)咖啡因的定性检验:取上述任一样品液2-4ml 置于瓷皿中,加热蒸去溶剂,加盐酸1ml 溶解,加入KClO30.1g ,在通风橱内加热蒸发,待干,冷却后滴加氨水数滴,残渣即变为紫色。
3. 升华法提取咖啡因
向提取液中加入4g 生石灰粉,搅成浆状,在蒸汽浴上蒸干,除去水分,使成粉状,然后移至石棉网上用酒精灯小火加热,焙炒片刻,除去水分。在蒸发皿上盖一张刺有许多小孔且孔刺向上的滤纸,再罩一个合适漏斗,漏斗颈部塞一小团疏松棉花,用酒精灯隔着石棉网小心加热,适当控温,当发现有棕色烟雾时,即升华完毕,停止加热。冷却后,取下漏斗,轻轻揭开滤纸,刮下咖啡因,残渣经搅拌后,用较大火再加热片刻,使升华完全。合并几次升华的咖啡因。
》实验课教案《有机化学有机化学》实验》实验课教案
(第一学期)
实验一有机化学实验的一般知识
一、教学目的、任务
1. 使学生掌握有机化学实验的基本操作技术,培养学生能力以小量规模正确地进行制备试验和性质实验,分离和鉴定制备的产品的能力。
2. 了解红外光谱等仪器的使用。
3. 培养能写出合格的实验报告,初步会查阅文献的能力。
4. 培养良好的实验工作方法和工作习惯,以及实事求是和严谨的科学态度。为此,我们首先介绍有机化学实验的一般知识,学生在进行有机化学实验之前,应当认真学习和领会这部分内容。
二、有机化学实验室的一般知识
1-1有机化学实验室规则
为了保证机化学实验正常进行,培养良好的实验方法,并保证实验室的安全,学生必须严格遵守有机化学实验室规则。
1. 切实做好实验前的准备工作
2. 进入实验室时,应熟悉实验室灭火器材,急救药箱的放置地点和使用方法。
3. 实验时应遵守纪律,保持安静。
4. 遵从教师的指导,按照实验教材所规定的步骤、仪器及试剂的规格和用量进行实验。
5. 应经常保持实验室的整洁。
6. 爱护公共仪器和工具,应在指定地点使用,并保持整洁。
7. 实验完毕离开实验室时,应把水、电和煤气开关关闭。
1-2有机化学实验室安全知识
由于有机化学实验室所用的药品多数是有毒、可燃有腐蚀性或有爆炸性的,所用的仪器设备大部分是玻璃制品,故在实验室工作,若粗心大意,就易发生事故。必须认识到化学实验室是潜在危险场所,必须经常重视安全问题,提高警惕,严格遵守操作规程,加强安全措施,事故是可以避免的。
下面介绍实验室的安全守则和实验室事故的预防和处理。
一、实验室安全守则。
二、实验室事故的预防
①火灾的预防
②爆炸的预防
③中毒的预防
④触电的预防
三、事故的处理和急救
①火灾的处理
②玻璃割伤
③烫伤
④药品灼伤
⑤中毒
四、急救用具
1-3有机化学实验室常用的仪器和装置
一、有机化学实验室常用普通玻璃仪器
二、有机化学实验室常用标准接口玻璃仪器
三、有机化学实验室常用装置
四、仪器的装备
1-4常用玻璃器皿的洗涤和保养
一、玻璃器皿的洗涤
二、玻璃仪器的干燥
三、常用仪器的保养
1-5实验预习、实验记录和实验报告的基本要求。
学生在本课程开始时,必须认真地本书第一部分有机化学实验的一般知识,在每个实验时,必须做好预习,实验记录和实验报告。
一、预习
无预习报告,不得进入实验室
二、实验记录
三、实验报告基本要求
1-6有机化学实验文献
一、工具书
二、参考书
三、期刊杂志
四、化学文摘
1-7搞实验室卫生(注意:水泵中的水要换掉)
1-8实验分组
由学习委员将本班学生按人数平均分为两大组(星期一组和星期四组),每组内在分成小组,每小组2人,并安排值日表(负责实验室卫生和仪器药品的领取等),将分组名单交给指导教师,将值日表贴在实验室.
实验二简单玻璃工操作
一、实验目的
练习玻璃管的简单加工
二、实验仪器与药品
锉刀、酒精喷灯、玻璃管、石棉网、酒精
三、实验步骤
玻璃管的截断1.玻璃管的截断1.
玻璃截断操作:一是锉痕,二是折断
锉痕的操作是:把玻璃平放在桌子边缘上,拇指按住要截断的地方,用三角
1锉刀棱边用力锉出一道凹痕,约占管周,锉痕时只向一个方向即向前或向后锉6
去,不能来回拉锉。
折断的操作:两手分别握住凹痕的两边,凹痕向外,两个大拇指分别按住凹
痕后面的两侧,用力急速轻轻一压带拉,折成两段。
玻璃的弯曲2.玻璃的弯曲2.
弯曲的操作:双手持玻璃管,手心向外把需要弯曲的地方放在火焰上预热,然后在鱼尾焰中加热,宽约5cm。在火焰中使玻璃管缓慢、均匀而不停地向同一个方向转动,至玻璃受热(变黄)即从火焰中取出,轻轻弯成所需要的角度。注:①在火眼上加热尽量不要往外拉。
②弯成角度之后,在管口轻轻2吹气。
③放在石棉网上自然冷却。
熔点管和沸点管的拉制3.熔点管和沸点管的拉制3.
拉细的操作:两肘搁在桌面上,两手执著玻璃管两端,掌心相对,加热方向和弯曲相同,只不过加热程度强些(玻璃管烧成红黄色),才从火眼中取出,两肘仍搁在桌面上,两手平稳地沿水平方向做相反方向移动,开始时慢些,逐步加快拉成内径约为1mm 的毛细管。
(注:在拉细过程中要边拉边旋转)。
沸点管的拉制:将内径3-4cm 的毛细管截成7-8cm 长,在小火上封闭一端作外管,将内径越为10mm 的毛细管截成8-9cm 长,封闭其一端为内管,这样就可组成沸点管了。
四、问题讨论
1. 选用塞子的时候要注意什么?如果钻孔器不垂直于塞子的平面结果会怎么样?怎样才能使钻嘴垂直于塞子的平面?为什么塞子打孔要两面打?
2. 截断玻璃管时候要注意哪些问题?怎样弯曲和拉细玻璃管?在火焰上加热玻璃管时怎样才能防止玻璃管被拉歪?
3. 弯曲和拉细玻璃管时候软化玻璃管的温度有什么不同?为什么要不同呢?弯制好的曲玻璃管如果要立即和冷的物件接触会发生什么不良的后果?应该怎样才能避免?
4. 把玻璃管插入塞子孔道中时要注意些什么?怎样才不会割破皮肤?拔出时要怎样操作才安全?
实验三熔点的测定
一、实验目的
了解熔点测定的意义,掌握测定熔点的操作
二、实验原理
利用化合物熔化时固液两相蒸汽压一致时候的温度就是该化合物熔点的原理
三、实验意义
1. 测定有机化合物的熔点
2. 判断化合物的纯度
四、实验仪器与药品
数显微熔点测定仪、b形管、酒精灯、温度计、浓硫酸、尿素。
五、实验步骤
1. 点管拉熔制
用内径为1mm,长约60-70mm 二端封闭的毛细管作为熔点管。
2. 样品的填装2.样品的填装
取0.1-0.2g 样品,放在干净的表面皿上,用玻棒研成粉末,装入熔点管中,至高度2-3mm
注:①样品研得很细
②装样品要迅速
③样品结实均匀无空隙
熔点测定方法3.熔点测定方法3.
①先快速加热,测化合物大概熔点。
②细测测定前,先待热浴温度降至熔点约300C 以下,换一根样品管,慢慢加热,一开始50C/min,当达到熔点下约150C 时,以1-20C/min升温,接近熔点时,以0.2-0.30C/min升温,当毛细管中样品开始塌落和有湿润现象,出现下滴液体时,表明样品已开始熔化,为始熔,记下温度,继续微热,至成透明液体,记下温度为全熔。
熔点测定,至少有两次重复的数据,每一次测定都必须更换新的熔点管(为什么)
实验结束处理4.实验结束处理4.
把温度计放好,让其自然冷却至室温,用废纸擦去硫酸,才可用水冲洗,浓硫酸冷却后,方可倒回瓶中。
六、问题讨论
1. 若样品研磨的不细,对装样品有什么影响?对测定有机物的熔点数据是否可靠?
2. 加热的快慢为什么会影响熔点?在什么情况下加热可以快一些,而在什么情况下加热则要慢一些?
3. 是否可以使用第一次测定熔点时已经熔化了的有机化合物再做第二次测定呢?为什么?
实验3
一、实验目的
1、了解熔点测定的意义;
2、掌握熔点测定的操作方法;熔点的测定
二、实验原理
1、熔点
熔点是固体有机化合物固液两态在大气压力下达成平衡的温度,纯净的固体有机化合物一般都有固定的熔点,固液两态之间的变化是非常敏锐的,自初熔至全熔(称为熔程)温度不超过0.5-1℃。
加热纯有机化合物,当温度接近其熔点范围时,升温速度随时间变化约为恒定值,此时用加热时间对温度作图(如图
1)。
图1相随时间和温度的变化
化曲线图2物质蒸气压随温度变
化合物温度不到熔点时以固相存在,加热使温度上升,达到熔点.开始有少量液体出现,而后固液相平衡.继续加热,温度不再变化,此时加热所提供的热量使固相不断转变为液相,两相间仍为平衡,最后的固体熔化后,继续加热则温度线性上升。因此在接近熔点时,加热速度一定要慢,每分钟温度升高不能超过2℃,只有这样,才能使整个熔化过程尽可能接近于两相平衡条件,测得的熔点也越精确。
当含杂质时(假定两者不形成固溶体),根据拉乌耳定律可知,在一定的压力和温度条件下,在溶剂中增加溶质,导致溶剂蒸气分压降低(图2中M´L´),固液两相交点M´即代表含有杂质化合物达到熔点时的固液相平衡共存点,TM ´为含杂质时的熔点,显然,此时的熔点较纯粹者低。
2、混合熔点
在鉴定某未知物时,如测得其熔点和某已知物的熔点相同或相近时,不能认为它们为同一物质。还需把它们混合,测该混合物的熔点,若熔点仍不变,才能认为它们为同一物质。若混合物熔点降低,熔程增大,则说明它们属于不同的物质。故此种混合熔点试验,是检验两种熔点相同或相近的有机物是否为同一物质的最简便方法。多数有机物的熔点都在400℃以下,较易测定。但也有一些有机物在其熔化以前就发生分解,只能测得分解点。
三、药品和仪器
药品:浓硫酸苯甲酸乙酰苯胺萘未知物
仪器:温度计B 型管(Thiele管)
四、实验操作
1、样品的装入
将少许样品放于干净表面皿上,用玻璃棒将其研细并集成一堆。把毛细管开口一端垂直插人堆集的样品中,使一些样品进入管内,然后,把该毛细管垂宜桌面轻轻上下振动,使样品进人管底,再用力在桌面上下振动,尽量使样品装得紧密。或将装有样品,管口向上的毛细管,放入长约50一60C m 垂直桌面的玻璃管中,管下可垫一表面皿,使之从高处落于表面皿上,如此反复几次后,可把样品装实,样品高度2—3mm。熔点管外的样品粉末要擦干净以免污染热浴液体。装入的样品一定要研细、夯实。否则影响测定结果。
2、测熔点
按图搭好装置,放入加热液(浓硫酸),用温度计水银球蘸取少量加热液,小心地将熔点管粘附于水银球壁上,或剪取一小段橡皮圈套在温度计和熔点管的上部(如下图)。将粘附有熔点管的温度计小心地插入加热浴中,以小火在图示部位加热。开始时升温速度可以快些,当传热液温度距离该化合物熔点约10一15℃时,调整火焰使每分钟上升约1—2℃,愈接近熔点,升温速度应愈缓慢,每分钟约0.2一0.3℃。为了保证有充分时间让热量由管外传至毛细管内使固体熔化,升温速度是准确测定熔点的关键;另一方面,观察者不可能同时观察温度计所示读数和试祥的变化情况,只有缓慢加热才可使此项误差减小。记下试样开始塌落并有液相产生时(初熔)和固体完全消失时(全熔)的温度读数,即为该化合物的熔距。要注意在加热过程中试祥是否有萎缩、变色、发泡、升华、碳化等现象,均应如实记录。
熔点测定,至少要有两次的重复数据。每一次测定必须用新的熔点管另装试样,不得将已测过熔点的熔点管冷却,使其中试样固化后再做第二次测定。因为有时某些化合物部分分解,有些经加热会转变为具有不同熔点的其他结晶形式。
如果测定未知物的熔点,应先对试祥粗测一次,加热可以稍快,知道大致的熔距.待浴温冷至熔点以下30℃左右,再另取一根装好试样的熔点管做准确的测定。
熔点测定后,温度计的读数须对照校正图进行校正。
一定要等熔点浴冷却后,方可将硫酸(或液体石蜡)倒回瓶中。温度汁冷却后,用纸擦去硫酸方可用水冲洗,以免硫酸遏水发热温度计水银球破裂。
3、温度计校正
测熔点时,温度计上的熔点读数与真实熔点之间常有一定的偏差。这可能由于以下原因,首先,温度计的制作质量差,如毛细孔径不均匀,刻度不准确。其次,温度计有全浸式和半浸式两种,全浸式温度计的刻度是在温度计汞线全部均匀受热的情况下刻出来的,而测熔点时仅有部分汞线受热,因而露出的汞线温度较全部受热者低。为了校正温度计,可选用纯有机化合物的熔点作为标准或选用一标准温度计校正。
选择数种已知熔点的纯化合物为标推,测定它们的熔点,以观察到的熔点作纵坐标,测得熔点与已知熔点差值作横坐标,画成曲线,即可从曲线上读出任一温度的校正值。
常用标准样品(表
1)
五、实验注意事项
1、熔点管必须洁净。如含有灰尘等,能产生4—10O C 的误差。
2、熔点管底未封好会产生漏管。
3、样品粉碎要细,填装要实,否则产生空隙,不易传热,造成熔程变大。
4、样品不干燥或含有杂质,会使熔点偏低,熔程变大。
5、样品量太少不便观察,而且熔点偏低;太多会造成熔程变大,熔点偏高。
6、升温速度应慢,让热传导有充分的时间。升温速度过快,熔点偏高。
7、熔点管壁太厚,热传导时间长,会产生熔点偏高。
8、使用硫酸作加热浴液要特别小心,不能让有机物碰到浓硫酸,否则使浴液颜色变深,有碍熔点的观察。若出现这种情况,可加人少许硝酸钾晶体共热后使之脱色。采用浓硫酸作热浴,适用于测熔点在220℃以下的样品。若要测熔点在220℃以上的样品可用其它热浴液。
六、思考题
测熔点时,若有下列情况将产生什么结果?
(1)熔点管壁太厚。
(2)熔点管底部未完全封闭,尚有一针孔。
(3)熔点管不洁净。
(4)样品未完全干燥或含有杂质。
(5)样品研得不细或装得不紧密。
(6)加热太快。
实验四蒸馏及沸点的测定
一、实验目的
1、熟悉蒸馏和测定沸点的原理,了解蒸馏和测定沸点的意义;
2、掌握蒸馏和测定沸点的操作要领和方法。
二、实验原理
液体的分子由于分子运动有从表面逸出的倾向,这种倾向随着温度的升高而增大,进而在液面上部形成蒸气。当分子由液体逸出的速度与分子由蒸气中回到液体中的速度相等,液面上的蒸气达到饱和,称为饱和蒸气。它对液面所施加的压力称为饱和蒸气压。实验证明,液体的蒸气压只与温度有关。即液体在一定温度下具有一定的蒸气压。
当液体的蒸气压增大到与外界施于液面的总压力(通常是大气压力)相等时,就有大量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。
纯粹的液体有机化合物在一定的压力下具有一定的沸点(沸程0.5-1.5o C)。利用这一点,我们可以测定纯液体有机物的沸点。又称常量法。
但是具有固定沸点的液体不一定都是纯粹的化合物,因为某些有机化合物常和其它组分形成二元或三元共沸混合物,它们也有一定的沸点。
蒸馏是将液体有机物加热到沸腾状态,使液体变成蒸汽,又将蒸汽冷凝为液体的过程。通过蒸馏可除去不挥发性杂质,可分离沸点差大于30o C 的液体混合物,还可以测定纯液体有机物的沸点及定性检验液体有机物的纯度。
三、药品和仪器
药品
仪器乙醇蒸馏瓶温度计直型冷凝管尾接管锥形瓶量筒
四、实验装置
主要由气化、冷凝和接收三部分组成
,如下图所示:
1、蒸馏瓶:蒸馏瓶的选用与被蒸液体量的多少有关,通常装入液体的体积应为蒸馏瓶容积1/3-2/3。液体量过多或过少都不宜。(为什么)?在蒸馏低沸点液体时,选用长颈蒸馏瓶;而蒸馏高沸点液体时,选用短颈蒸馏瓶。
2、温度计:温度计应根据被蒸馏液体的沸点来选,低于100o C,可选用100o C 温度计;高于100o C,应选用250-300o C 水银温度计。
3、冷凝管:冷凝管可分为水冷凝管和空气冷凝管两类,水冷凝管用于被蒸液体沸点低于140o C;空气冷凝管用于被蒸液体沸点高于140o C(为什么)。
4、尾接管及接收瓶:尾接管将冷凝液导入接收瓶中。常压蒸馏选用锥形瓶为接收瓶,减压蒸馏选用圆底烧瓶为接收瓶。
仪器安装顺序为:先下后上,先左后右。卸仪器与其顺序相反。
五、实验步骤
1、加料:将待蒸乙醇40ml 小心倒入蒸馏瓶中,不要使液体从支管流出。加入几粒沸石(为什么),塞好带温度计的塞子,注意温度计的位置。再检查一次装置是否稳妥与严密。
2、加热:先打开冷凝水龙头,缓缓通入冷水,然后开始加热。注意冷水自下而上,蒸汽自上而下,两者逆流冷却效果好。当液体沸腾,蒸气到达水银球部位时,温度计读数急剧上升,调
节热源,让水银球上液滴和蒸气温度达到平衡,使蒸馏速度以每秒1—2滴为宜。此时温度计读数就是馏出液的沸点。
蒸馏时若热源温度太高,使蒸气成为过热蒸气,造成温度计所显示的沸点偏高;若热源温度太低,馏出物蒸气不能充分浸润温度计水银球,造成温度计读得的沸点偏低或不规则。
3、收集馏液:准备两个接受瓶,一个接受前馏分或称馏头,另一个(需称重)接受所需馏分,并记下该馏分的沸程:即该馏分的第一滴和最后一滴时温度计的读数。
在所需馏分蒸出后,温度计读数会突然下降。此时应停止蒸馏。即使杂质很少,也不要蒸干,以免蒸馏瓶破裂及发生其它意外事故。
4、拆除蒸馏装置:蒸馏完毕,先应撤出热源,然后停止通水,最后拆除蒸馏装置(与安装顺序相反)。
六、实验注意事项
1、冷却水流速以能保证蒸汽充分冷凝为宜,通常只需保持缓缓水流即可。
2、蒸馏有机溶剂均应用小口接收器,如锥形瓶。
七、思考题
1、什么叫沸点?液体的沸点和大气压有什么关系?文献里记载的某物质的沸点是否即为你们那里的沸点温度?
2、蒸馏时加入沸石的作用是什么?如果蒸馏前忘记加沸石,能否立即将沸石加至将近沸腾的液体中?当重新蒸馏时,用过的沸石能否继续使用?
3、为什么蒸馏时最好控制馏出液的速度为1-2滴/S为宜?
4、如果液体具有恒定的沸点,那么能否认为它是单纯物质?
实验五重结晶及过滤
一、实验目的
了解重结晶原理,初步学会用重结晶方法提纯固体有机化合物。掌握热过滤和抽滤操作。通常反应生成的固体有机物含有杂质——副产物、没反应的原料、催化剂等。需选用适当的
溶剂进行重结晶提纯。
二、基本原理
固体有机物在溶剂中的溶解度一般随温度的生高而增大。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。
注意——重结晶只适宜杂质含量在5%以下的固体有机混合物的提纯。从反应粗产物直接重结晶是不适宜的,必须先采取其他方法初步提纯,然后再重结晶提纯。
三、实验步骤
1、溶剂的选择
P 68理想溶剂具备的条件,查手册、资料或通过实验来决定。
2、制饱和溶液
在溶剂沸点温度下,将被提纯物制成饱和溶液。怎么制?然后再多加20%的溶剂。(过多会损失,过少会析出。有机溶剂需要回流装置)。
若溶液含有色杂质,要加活性炭脱色。(用量为粗产品质量的1%—5%)——待溶液稍冷后加活性炭!!煮沸5~10分钟。
3、热过滤
方法一:用热水漏斗趁热过滤,见装置。(预先加热漏斗,叠菊花滤纸P71,准备锥形瓶接收滤液,减少溶剂挥发用的表面皿)。若用有机溶剂,过滤时应先熄灭火焰或使用档火板。方法二:可把布氏漏斗预先烘热,然后便可趁热过滤。可避免晶体析出而损失。
上述两种方法在过滤时,应先用溶剂润湿滤纸,以免结晶析出而阻塞滤纸孔。
4、结晶
滤液放置冷却,析出结晶。静大动小。
5、抽滤
介绍循环水泵,安全瓶,滤纸的直径应小于布氏漏斗内径!!抽滤后,打开安全伐停止抽滤。用少量溶剂润湿晶体,继续抽滤,干燥。
待提纯物
溶剂乙酰苯胺2g 水70ml
实验六减压蒸馏
1、减压蒸馏
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。
减压蒸馏是分离可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。
2、装置
减压蒸馏装置主要由蒸馏、抽气(减压)、安全保护和测压四部分组成。蒸馏部分由蒸馏瓶、克氏蒸馏头、毛细管、温度计及冷凝管、接受器等组成。克氏蒸馏头可减少由于液体暴沸而溅入冷凝管的可能性;而毛细管的作用,则是作为气化中心,使蒸馏平稳,避免液体过热而产生暴沸冲出现象。毛细管口距瓶底约1~2mm,为了控制毛细管的进气量,可在毛细玻璃管上口套一段软橡皮管,橡皮管中插入一段细铁丝,并用螺旋夹夹住。蒸出液接受部分,通常用多尾接液管连接两个或三个梨形或圆形烧瓶,在接受不同馏分时,只需转动接液管,在减压蒸馏系统中切勿使用有裂缝或薄鄙的玻璃仪器。尤其不能用不耐压的平底瓶(如锥形瓶等),以防止内向爆炸。抽气部分用减压泵,最常见的减压泵有水泵和油泵两种。安全保护部分一般有安全瓶,若使用油泵,还必须有冷阱、及分别装有粒状氢氧化钠、块状石蜡及活性炭或硅胶、无水氯化钙等吸收干燥塔,以避免低沸点溶剂,特别是酸和水汽进入油泵而降低泵的真空效能。所以在油泵减压蒸馏前必须在常压或水泵减压下蒸除所有低沸点液体和水以及酸、碱性气体。测压部分采用测压计,常用的测压计。
3、操作方法
仪器安装好后,先检查系统是否漏气,方法是:关闭毛细管,减压至压力稳定后,夹住连接系统的橡皮管,观察压力计水银柱有否变化,无变化说明不漏气,有变化即表示漏气。
为使系统密闭性好,磨口仪器的所有接口部分都必须用真空油脂润涂好,检查仪器不漏气后,加入待蒸的液体,量不要超过蒸馏瓶的一半,关好安全瓶上的活塞,开动油泵,调节毛细管导入的空气量,以能冒出一连串小气泡为宜。当压力稳定后,开始加热。液体沸腾后,应注意控制温度,并观察沸点变化情况。待沸点稳定时,转动多尾接液管接受馏分,蒸馏速度以0.5~1滴/S为宜.蒸馏完毕,除去热源,慢慢旋开夹在毛细管上的橡皮管的螺旋夹,待蒸馏瓶稍冷后再慢慢开启安全瓶上的活塞,平衡内外压力,(若开得太快,水银柱很快上升,有冲破测压计的可能),然后才关闭抽气泵.
实验七液态有机化合物折光率的测定
一、实验目的及基本要求
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。
通过实验让学生
(1)了解阿贝折光仪的构造和折光率测定的基本原理。
(2)掌握用阿尔折光仪测定液态有机化合物折光率的方法。
二、基本原理
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。
三、操作要点和说明
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 20D =1.33299,n 25D =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。
5、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3.5-5.5×10-4
实验七液态有机化合物折光率的测定
一、实验目的
学习有机化合物折光率的测定
二、实验原理
折射定律n=sin α
sin β
化合物折射率随入射光线波长不同而变,也随温度不同而变,T每上升10,折光率下降(3.5-5.5)×10-4,常用n D t 来表示。
三、实验仪器与药品
Abbe 折光仪、超级恒温水浴锅、丙酮、乙醇、擦镜纸
四、实验步骤
1. 介绍Abbe 折光仪的构造(1.3000-1.7000)
2. 介绍超级恒温水浴锅的构造
3. Abbe 折光仪的使用与维护
①校正
Abbe 折光仪校正后才能作测定用
校正的方法:从仪器盒中取出仪器,置于清洁干净的台面上,在棱镜外套上装好温度计,用超级恒温水浴锅相连,通入恒温水,一般为200C 或250C,当恒温后,松开锁钮,开启下面棱镜,使其镜面处于水平位置,滴入1-2滴丙酮于镜面上,合上棱镜,促使难挥发的污物溢走,再打开棱镜,用丝巾或擦镜纸轻轻揩拭镜面,但不能用滤纸!(操作是严禁油手或汗手触及光学零件)
用标准折光玻璃块校正
打开棱镜,用少许1-溴代萘(n=1.66)置光滑棱镜上,玻璃块就粘附于镜面上,使+玻璃块直接对准反射镜,转动左面刻度盘,使读数镜内标尺读数为标准玻璃块读数,调节反射镜,使入射光进入棱镜组,从测量望远镜中观察,使视场最清晰,转动消色散镜调节器,消除色散。再用一特制小螺丝刀旋转右面镜筒下方的方型螺旋,使明暗界线和“十”字交叉重合,校正工作结束。
②测定
准备工作做好后,打开棱镜,用滴管把待测液体2-3滴均匀滴在磨砂棱镜上,要求液体充满整个视场。关紧棱镜,转动反射镜,使视场最亮。轻轻转动左面刻度盘,并在右镜筒内找到明暗分界或彩色光带,再转动消色调节器,至看到一个明晰分界线,转动左面刻度盘,是分界线对准“十”字交叉点上,并读折光率。重复2-3次。
③维护
a. Abbe 折光仪在使用前后,均需要用丙酮洗净,用擦镜纸吸干液体。b. 用完后,流尽金属套恒温水。
c. 不能放在日光直射或靠近热源的地方。
d. 酸、碱等腐蚀性液体不得使用Abbe 折光仪。
e. 折光仪不用时应放在箱内,放入干燥剂,放在空气流通的室内。
实验八
1、水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏
水蒸气蒸馏是分离和纯化与水不相混溶的挥发性有机物常用的方法。适用范围
(1)从大量树脂状杂质或不挥发性杂质中分离有机物;
(2)除去不挥发性的有机杂质;
(3)从固体多的反应混合物中分离被吸附的液体产物;
(4)水蒸气蒸馏常用于蒸馏那些沸点很高且在接近或达到沸点温度时易分解、变色的挥发性液体或固体有机物,除去不挥发性的杂质。但是对于那些与水共沸腾时会发生化学反应的或在100度左右时蒸气压小于1.3KPa 的物质,这一方法不适用。
2、装置
常用的水蒸气蒸馏装置,它包括蒸馏、水蒸气发生器、冷凝和接受器四个部分。
水蒸汽导出管与蒸馏部分导管之间由一T 形管相联结。T 形管用来除去水蒸气中冷凝下来的水,有时在操作发生不正常的情况下,可使水蒸气发生器与大气相通。蒸馏的液体量不能超过其容积的1/3。水蒸气导入管应正对烧瓶底中央,距瓶底约8~10mm,导出管连接在一直形冷凝管上。见图。
水蒸气蒸馏装置
3、操作
在水蒸气发生瓶中,加入约占容器3/4的水,待检查整个装置不漏气后,旋开T 形管的螺旋夹,加热至沸。当有大量水蒸气产生并从T 形管的支管冲出时,立即旋紧螺旋夹,水蒸气便进入蒸馏部分,开始蒸馏。在蒸馏过程中,通过水蒸气发生器安全管中水面的高低,可以判断水蒸气蒸馏系统是否畅通,若水平面上升很高,则说明某一部分被阻塞了,这时应立即旋开螺旋夹,然后移去热源,拆下装置进行检查(通常是由于水蒸气导入管被树脂状物质或焦油状物堵塞)和处理。如由于水蒸气的冷凝而使蒸馏瓶内液体量增加,可适当加热蒸馏瓶。但要控制蒸馏速度,以2~3滴为宜,以免发生以外。
当馏出液无明显油珠,澄清透明时,便可停止蒸馏。其顺序是先旋开螺旋夹,然后移去热源,否则可能发生倒吸现象。
实验九萃取与洗涤
1、基本原理
萃取是利用物质在两种不互溶(或微溶)溶剂中溶解度或分配比的不同来达到分离。提取或纯化目的的一种操作。萃取是有机化学实验中用来提取或纯化有机化合物的常用方法之一。应用萃取可以从固体或液体混合物中提取出所需物质,也可以用来洗去混合物中少量杂杂质。通常称前者为“抽取”或萃取,后者为“洗涤”。
2、仪器的选择
液体萃取最通常的仪器是分液漏斗,一般选择容积较被萃取液大1-2倍的分液漏斗.
3、萃取溶剂
萃取溶剂的选择,应根据被萃取化合物的溶解度而定,同时要易于和溶质分开,所以最好用低沸点溶剂。一般难溶于水的物质用石油醚等萃取;较易溶者,用苯或乙醚萃取;易溶于水的物质用乙酸乙酯等萃取。
每次使用萃取溶剂的体积一般是被萃取液体的1/5~1/3,两者的总体积不应超过分液漏斗总体积的2/3
4、操作方法
在活塞上涂好润滑脂,塞后旋转数圈,使润滑脂均匀分布,再用小像皮圈套住活塞尾部的小槽,防止活塞滑脱。关好活塞,装入待萃取物和萃取溶剂。塞好塞子,旋紧。先用右手食指末节将漏斗上端玻塞顶住,再用大拇指及食指和中指握住漏斗,用左手的食指和中指蜷握在活塞的柄上,上下轻轻振摇分液漏斗,使两相之间充分接触,以提高萃取效率。每振摇几次后,就要将漏斗尾部向上倾斜(朝无人处)打开活塞放气,以解除漏斗中的压力。如此重复至放气时只有很小压力后,再剧烈振摇2~3min,静置,待两相完全分开后,打开上面的玻塞,再将活塞缓缓旋开,下层液体自活塞放出,有时在两相间可能出现一些絮状物也应同时放去。然后将上层液体从分液漏斗上口倒出,却不可也从活塞放出,以免被残留在漏斗颈上的另一种液体所沾污。乳化现象解决的方法:
(1)较长时间静置;
(2)若是因碱性而产生乳化,可加入少量酸破坏或采用过滤方法除去;
(3)若是由于两种溶剂(水与有机溶剂)能部分互溶而发生乳化,可加入少量电解质(如氯化钠等),利用盐析作用加以破坏。另外,加入食盐,可增加水相的比重,有利于两相比重相差很小时的分离;
(4)加热以破坏乳状液,或滴加几滴乙醇、磺化蓖麻油等以降低表面张力。
注意:使用低沸点易燃溶剂进行萃取操作时,应熄灭附近的明火。
5、化学萃取
化学萃取(利用萃取剂与被萃取物起化学反应)也是常用的分离方法之一,主要用于洗涤或分离混合物,操作方法和前面的分配萃取相同。例如,利用碱性萃取剂从有机相中萃取出有机酸,用稀酸可以从混合物中萃取出有机碱性物质或用于除去碱性杂质,用浓硫酸从饱和烃中除去不饱和烃,从卤代烷中除去醇及醚等。
6、液-固萃取
自固体中萃取化合物,通常是用长期浸出法或采用脂肪提取器,前者是靠溶剂长期的浸润溶解而将固体物质中的需要成分浸出来,效率低,溶剂量大
脂肪提取器是利用溶剂回流和虹吸原理,是固体物质每一次都能被纯的溶剂所萃取,因而效率较高,为增加液体浸溶的面积,萃取前应先将物质研细,用滤纸套包好置于提取器中,提取器下端接盛有萃取剂的烧瓶,上端接冷凝管,当溶剂沸腾时,冷凝下来的溶剂滴入提取器中,待液面超过虹吸管上端后,即虹吸流回烧瓶,因而萃取出溶于溶剂的部分物质。就这样利用溶剂回流和虹吸作用,是固体中的可溶物质富集到烧瓶中,提取液浓缩后,将所得固体进一步提纯。
实验10
一、实验目的环己烯的制备
1、熟悉环己烯反应原理,掌握环己烯的制备方法。
2、学习分液漏斗的使用,复习分馏操作。
二、实验原理
三、试剂
环己烯浓硫酸食盐无水氯化钙5%碳酸钠
四、实验步骤
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—4ml5%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80-85℃的馏分于一已称重的干燥小锥形瓶中。产率7-8g。
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分馏装置蒸馏装置
五、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。
六、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11
一、实验目的1-溴丁烷的制备
1. 学习以溴化钠、浓H 2SO 4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。
二、实验原理
主:
+H 2SO 4
n--C 4H 9OH +
HBr NaBr HBr +NaHSO 4n--C 4H 9Br +H 2O
副:
CH 3CH 2CH 2CH 2OH
2CH 3CH 2CH 2CH 2OH CH 3CH 2CH=CH2+CH 3CH=CHCH3+H 2O CH 3CH 2CH 2CH 2OCH 2CH 2CH 2CH 3+H 2O
三、实验仪器与药品
电热套、回流冷凝管、圆底烧瓶、蒸馏装置、分液漏斗、浓H 2SO 4、正丁醇、NaBr、NaOH、CaCl2、NaHCO3、折光仪
四、实验步骤
1. 在100ml 圆底烧瓶中,加入10ml 水,慢慢加入12ml 浓H 2SO 4,混匀冷至室温。
2. 加入正丁醇7.5ml,混合后加入10g 研细的溴化钠,充分振荡。
3. 按装置图[图1-8(2)]装好,用5%NaOH作吸收剂。
4. 加热回流0.5h(经常摇动)冷却后,改作蒸馏装置,在石棉网上加热蒸出所有溴丁烷。
5. 馏出液转入分液的,用10ml 水洗涤,小心地将粗品转入到另一干燥的分液漏斗中,用5ml 浓H 2SO 4洗涤。
有机层依次分别用水、饱和NaHCO 3和水各10ml 洗涤。6. 尽量分去硫酸层,
7. 产物移入干燥小三角烧瓶中,加入无水CaCl 2干燥,间隙摇动,至液体透明。
8. 蒸馏、收集99-1030C 馏分。
五、问题讨论
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?
第二学期
实验一、己二酸的制备(6学时)
实验目的
1. 学习用环己醇制取己二酸的原理和方法。
2. 掌握抽滤、洗涤、浓缩、重结晶、机械搅拌等基本操作。
实验原理OH +NaOOC(CH2) 4COONa HOOC(CH2) 4COOH
需用药品
环己醇:3.2ml 或3g (0.033mol )
高锰酸钾:9g
1.2%氢氧化钠溶液,浓盐酸
实验步骤
250ml 三口烧瓶上装置电动搅拌器和150℃温度计,加入75ml 1.2%氢氧化钠溶液。开动搅拌器,在搅拌下加入9g 研细的高锰酸钾,使之溶解。然后用滴管慢慢滴加3.2ml 环己醇,维持瓶内反应物温度在43~49℃之间。环己醇滴加完毕,反应物温度降至43℃左右时,用沸水浴加热烧瓶数分钟,使反应生成的二氧化锰沉淀完全。
趁热抽滤,收集滤液。滤渣用少量热水洗涤两次,每次均用玻璃塞挤压,尽量除去滤渣中的水分。将滤液和洗涤液合并,在搅拌下加入浓盐酸酸化,直到溶液呈强酸性,小心加热蒸发浓缩至约15ml 左右。在冷水浴中冷却,析出己二酸结晶。抽滤,将结晶晾干,称量。
产量:约3g ,产率:64%。产品可用水重结晶。
纯己二酸为无色棱状结晶,mp153℃
实验中的技巧与细节问题
(1)温度计的水银球要浸在反应液中。
(2)环己醇mp24℃,常温下为粘稠状液体,容易粘附在量筒内壁。为减少损
失,加完后可用少量水冲洗量筒,加入三口烧瓶中。
(3)此反应是放热反应,若反应温度过高,可用冷水浴冷却,防止反应物冲出
三口烧瓶。
(4)15℃己二酸在水中的溶解度为1.5g 。浓缩母液可增加产量。
实验二
一、实验目的肉桂酸的制备
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。
二、试剂
苯甲醛3mL (3.2g,0.03mol )
无水碳酸钠10.0g
25mL
三、反应原理
CHO
+ (CH3CO) 2O K 2CO 3
150~170C 无水碳酸钾4.1g(0.03mol)乙酸酐5.5mL(6.0g,0.05mol)活性炭~1.0g + CH3COOH CH=CHCOOH
四、实验仪器
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)、750蒸馏头、直形冷凝管、接受弯头、锥形瓶、烧杯(200mL )、喷灯、石棉网、铁环、铁架台、调压器。加热套等。
五、操作步骤
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50mL 水,10.0g 碳酸钠,摇动烧瓶使固体溶解。然后进行水蒸气蒸馏。用枝管烧瓶作为水蒸气发生器,用喷灯加热。注意不能用喷灯直接加热烧瓶,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。
六、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 开始加热枝管烧瓶使水沸腾,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。
实验三
一、实验目的乙酸乙酯的制备
了解从有机酸合成酯的一般原理及方法。
掌握蒸馏、分液漏斗的使用等操作。
二、实验原理
CH 3COOH +CH 3CH 2
OH CH 3COOCH 2CH 3+H 2O
三、仪器与药品
无水乙醇、冰醋酸、浓H2SO4、饱和Na2CO3、饱和NaCl 、饱和CaCl2、无水MgSO4、电热套、球形冷凝管、圆底烧瓶、分液漏斗
四、实验步骤
1. 在50ml 圆底烧瓶中加入9.5ml (0.2mol )无水乙醇和6ml (0.1mol )冰醋酸,再小心加入2.5ml 浓H2SO4,混匀后,加入沸石,装上冷凝管。
2. 小心加热反应瓶,缓慢回流1/2h,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。
3. 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。
4. 将混合液转入分液漏斗,分去水溶液,有机层用5ml 饱和NaCl 洗涤,再用5mlCaCl2洗涤,最后用水洗涤一次,分去下层液体。
5. 有机层倒入干燥三角烧瓶中,用无水MgSO4干燥。
6. 蒸馏10%H2SO4、收集72-780C 馏分。
7. 测折光率,计算产率。
五、问题讨论
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?
本实验若才用醋酸过量的做法是否合适?为什么?
蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些杂质?如何除去?
实验四
一、实验目的乙酰苯胺的制备
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。
二、实验原理NH 2NHCOCH 3
+CH 3COOH +H 2O
三、仪器与药品
苯胺、冰醋酸、Zn 粉、电热套、分馏柱
四、实验步骤
在50ml 圆底烧瓶中,放置10ml 新蒸馏过的苯胺和15ml 冰醋酸及少许锌粉。装上分馏柱,插入温度计,入图3-24所示。
回流加热约1h 。
反应结束搅拌下,趁热将反应物倒入盛有250ml 冷水烧杯中,冷却抽滤,洗涤粗产品。
将粗产品重结晶、抽滤。
计算产率。
问题讨论
假设用8ml 苯胺和9ml 乙酸酐制备乙酰苯胺,哪种试剂是过量的?乙酰苯胺的理论产量是多少?
反应时为什么要控制冷凝管上端的温度在105℃?
用苯胺做原料进行苯环上的一些取代反应时,为什么常常首先要进行酰化?乙酰苯胺的制备
一、目的和要求
1、掌握苯胺乙酰化反应的原理和实验操作;
2、掌握固体有机化合物提纯的方法--重结晶。
二、反应原理
胺的酰化在有机合成中有着重要的作用。作为一种保护措施,一级和二级芳胺在合成中通常被转化为它们的乙酰基衍生物以降低胺对氧化降解的敏感性,使其不被反应试剂破坏;同时氨基酰化后降低了氨基在亲电取代反应(特别是卤化)中的活化能力,使其由很强的第Ⅰ类定位基变为中等强度的第Ⅰ类定位基,使反
应由多元取代变为有用的一元取代,由于乙酰基的空间位阻, 往往选择性的生成
对位取代物。
三、药品试剂、操作步骤(略)
四、操作重点及注意事项
制备完成后要趁热将瓶内混合物倒入盛有冷水的烧杯中,否则固体析出沾在瓶壁上不易处理。
五、思考题
1、本反应为什么要控制分馏柱顶端温度在105℃?
答:主要由原料CH3COOH (b.p.118℃)生成物水(b.p.100℃)的沸点所决定。控制在105℃这样可以保证原料CH3COOH 充分反应而不被蒸出,生成的水立即移走促使反应向生成物方向移动,有利于提高产率。
2、用苯胺作原料进行苯环上的一些取代时,为什么常常要先进行酰化呢?答:防止苯胺的氧化,减少副产物生成。
实验名称五:呋喃甲醇和呋喃甲酸的制备
实验目的
1、学习呋喃甲醛在浓碱条件下进行坎尼扎罗(Cannizzaro )反应制得相应的醇和酸的原理和方法。
2、了解芳香杂环衍生物的性质。
实验原理
在浓的强碱作用下,不含α-活泼氢的醛类可以发生分子间自身氧化还原反应,一分子醛被氧化成酸,而另一分子醛则被还原为醇,此反应称为坎尼查罗(Cannizzaro)反应。
反应实质是羰基的亲核加成。反应涉及了羟基负离子对一分子不含α-H 的醛的亲核加成,加成物的负氢向另一分子醛的转移和酸碱交换反应,其反应机
理表示如下:
在坎尼查罗(Cannizzaro)反应中,通常使用50%的浓碱,其中碱的物质的量比醛的物质量多一倍以上,否则反应不完全,未反应的醛与生成的醇混在一起,通过一般蒸馏很难分离。
基本操作训练:(含仪器装置和主要流程)萃取、减压蒸馏、热过滤
实验关键及注意事项
反应温度若高于12oC ,则反应物温度极易升高而难以控制,致使反应物变成深红色;若低于8oC ,则反应过慢,可能积累一些氢氧化物。一旦发生反应,则过于猛烈,易使温度迅速上升,增加副反应,影响产量及纯度。由于氧化还原是在两相间进行的,因此必须充分搅拌。
呋喃甲醇也可用减压蒸馏收集88℃/4.666kPa的馏分。
酸要加够,以保证pH=3左右,使呋喃甲酸充分游离出来,这是影响呋喃甲酸收率的关键。
主要试剂及产品的物理常数:(文献值)名称
分子量
性状
折光率
比重
熔点℃
沸点℃
溶解度:克/100ml溶剂水
呋喃甲醛
96. 09102.
酸
08
无色液体白色晶体
1.4990
1.160
129-130
230-232162
醇
醚
呋喃甲醇
98. 10
无色透明液体
1.4860
1.135
-29170
产品性状、外观、物理常数:(与文献值对照)呋喃甲醇:无色透明液体呋喃甲酸:白色晶体产率计算:
=
*100%
提问纲要
1、乙醚萃取后的水溶液用盐酸酸化,为什么要用刚果红试纸?如不用刚果红试纸,怎样知道酸化是否恰当?
2、本实验根据什么原理来分离呋喃甲酸和呋喃甲醇?主要试剂用量、规格
苯甲醛0.6mL 、乙酸酐1.8mL 、碳酸钾0.82g 、10%氢氧化钠溶液、1:1盐酸、刚果红试纸
实验六
【实验目的】
制备乙酰水杨酸(阿斯匹林)
1学习酚酰化成酯的原理及方法,了解有关药物制备的知识;2复习重结晶和测熔点的操作。
【实验原理】主反应
+CH 33
3
COOH
+CH 3COOH
副反应一
+CH 33
CH 3COO
+HO
-O
+H 2
O
措施:控制温度在70℃左右。
副反应二
CH 33+H 2O
CH 3COOH
措施:量取乙酸酐时,要快速,要保持干燥(在通风橱中进行)。
【实验步骤及装置】一
实验装置
二实验步骤
【注意事项】
1保持瓶内温度在70℃。
2重结晶:70℃水浴,溶剂是稀醋酸(1∶1,已配),用量视各组产量而定,一般在100~140mL之间。
3最后一次抽滤,应洗至没有醋酸味。4实验步骤1. 制取与提纯
在锥形瓶中加入6.3g 干燥的水杨酸、9mL 乙酐、10滴浓硫酸,
充分振荡使水杨酸溶解
↓
80℃水浴加热20分钟,不断振荡
↓
冷却,加5mL 水,用冰水冷却5分钟
↓出现白色结晶↓抽滤↓
滤渣粗制
滤液(弃去)
所得滤渣为粗制的乙酰水杨酸,转入干燥的小烧杯中,并用10mL 乙醇把粘附在布氏漏斗及滤纸上的产品洗入小烧杯中。
水浴加热;热抽滤
↓
滤液(转入小烧杯)
↓
加水30mL ,冷却15分钟,等结晶完全析出;抽滤;洗涤结晶两次;抽干↓
残渣(弃去)
纯乙酰水杨酸
2. 检验
粗品乙酰水杨酸(用乙醇溶解),滴入三氯化铁1~2滴,观察颜色变化,鉴定产品纯度【实验结果】
M
1. =
2.
熔距:
M
×100%
【问题与讨论】1第1题【小资料】
2实验结果分析
阿司匹林Aspirin(德文) ,亦称乙酰水杨酸、醋柳酸。
解热镇痛药。用于治疗感冒、发热、头痛、牙痛、关节痛和风湿病,且能抑制血小板凝集,预防术后血栓形成,心肌梗塞。副作用少。六、实验思考题
1.重结晶的原理是什么?
2.前后两次用三氯化铁溶液检查,其结果说明了什么?
实验七甲基橙的制备
一、实验目的
熟悉重氮化反应和偶合反应的原理,掌握甲基橙的制备方法。二、实验原理1、重氮化反应
2
、偶合反应
三、药品和仪器
药品:对氨基苯磺酸氢氧化钠5%亚硝酸钠浓盐酸冰醋酸N,N-二甲基苯胺乙醇乙醚淀粉-碘化钾试纸仪器:烧杯温度计表面皿
四、实验操作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 。
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。本实验约需4-6小时。
五、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。
六、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
实验八
一、实验原理萃取提纯法二、仪器与药品
从茶叶中提取咖啡因
Soxhlet 提纯器、蒸发皿、茶叶、乙醇、KI-I2、盐酸、KClO3三、实验步骤
1.Soxhlet 提取法:称取10g 茶叶,放入150ml Soxhlet 提纯器中,在圆底烧瓶中加入80-100ml95%乙醇,水浴加热回流提取。直到提取液颜色较浅为止,待冷凝液刚刚虹吸下去时,即可停止加热。稍冷却后,改成蒸馏装置,把提取液中大部分乙醇蒸出(回收),趁热把瓶中剩余液倒入蒸发皿中,留作升华法提取咖啡因。2. 提取液及咖啡因的定性检验
(1)提取液的定性检验:取样品液2滴于干燥白色瓷板上,喷上酸性碘-碘化
钾试剂,可见到棕色、红紫色和蓝紫色化合物生成。
(2)咖啡因的定性检验:取上述任一样品液2-4ml 置于瓷皿中,加热蒸去溶剂,加盐酸1ml 溶解,加入KClO30.1g ,在通风橱内加热蒸发,待干,冷却后滴加氨水数滴,残渣即变为紫色。
3. 升华法提取咖啡因
向提取液中加入4g 生石灰粉,搅成浆状,在蒸汽浴上蒸干,除去水分,使成粉状,然后移至石棉网上用酒精灯小火加热,焙炒片刻,除去水分。在蒸发皿上盖一张刺有许多小孔且孔刺向上的滤纸,再罩一个合适漏斗,漏斗颈部塞一小团疏松棉花,用酒精灯隔着石棉网小心加热,适当控温,当发现有棕色烟雾时,即升华完毕,停止加热。冷却后,取下漏斗,轻轻揭开滤纸,刮下咖啡因,残渣经搅拌后,用较大火再加热片刻,使升华完全。合并几次升华的咖啡因。