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文檔簡介
1、有機化學實驗講義深圳大學材料學院(2012)腳踏實地,自強不息第一章有機化學實驗基本知識1.1實驗須知有機化學實驗教學的目的是訓練學生進行有機化學實驗的基本技能和基礎知識,驗證有機化學中所學的理論,培養學生正確選擇有機化合物的合成、分離與鑒定的方法以及分析和解決實驗中所遇到問題的思維和動手能力。同時它也是培養學生理論聯系實際的作風,實事求是、嚴格認真的科學態度與良好工作習慣的一個重要環節。安全實驗是有機化學實驗的基求要求。在實驗前,學生必須閱讀本書第一章有機化學實驗的基本知識,了解實驗室的安全及一些常用儀器設備。在進行每個實驗以前還必須認真預習有關實驗內容,明確實驗的目的和要求,了解實驗的基本
2、原理、內容和方法,寫好實驗預習報告,知道所用藥品和試劑的毒性和其它性質,牢記操作中的注意事項,安排好當天的實驗。在實驗過程中應養成細心觀察和及時記錄的良好習慣,凡實驗所用物料的質量、體積以及觀察到的現象和溫度等所有數據,都應立即如實地填寫在記錄本中。記錄本應順序編號,不得撕頁缺號。實驗完成后,應計算產率。然后將記錄本和盛有產物、貼好標簽的樣品瓶交給教師核查。實驗臺面應該經常保持清潔和干燥,不是立即要用的儀器,應保存在實驗柜內。需要放在臺面上待用的儀器,也應放得整齊有序。使用過的儀器應及時洗凈。所有廢棄的固體和濾紙等應丟入廢物缸內,絕不能丟入水槽或下水道,以免堵塞。有異臭或有毒物質的操作必須在通
3、風櫥內進行為了保證實驗的正常進行和培養良好的實驗室作風,學生必須遵守下列實驗室規則。1 .實驗前做好一切準備工作。2 .實驗中應保持安靜和遵守積序。實驗進行時思想要集中,操作耍認真,不得擅自離開,要安排好時間,按時結束。實驗結束后,記錄本須經教師簽字。3 .遵從教師的指導,注意安全,嚴格按照操作規程和實驗步驟進行實驗。發生意外事故時,要鎮靜,及時采取應急措施,并立即報告指導教師。4 .保持實驗室整潔。實驗時做到桌面、地面、水柑、儀器四凈。實驗完畢后應把實驗臺整理干凈,關閉所用水、電、煤氣。5 .愛護公物。公用儀器及藥品用后立即歸還原處。節約水、嚴格控制藥品用量。6 .輪流值日。值日生的職責為整
4、理公用儀器,打掃實驗室,老師檢查后方可離開。1.2實驗室的安全,事故的預防、處理與急救在有機化學實驗中,經常要使用易燃溶劑,如乙醴、乙醇、丙酮和苯等;易燃易爆的氣體和藥品,如氫氣、乙烘和金屬有機試劑等;有毒藥品,如氟化鈉、硝基苯、甲醇和某些有機磷化合物等;有腐蝕性的藥品,如氯磺酸、濃硫酸、濃硝酸、濃鹽釀、燒堿及澳等。這些藥品若使用不當,就有可能產生營火、爆炸、燒傷、中毒等事故。止匕外,玻璃器皿、煤氣、電器設備等使用或處理不當也會產生事故。但是,這些事故都是可以預防的。只要實驗者樹立安全第一的思想,認真預習和了解所做實驗中用到的物品和儀器的性能、用途、可能出現的問題及預防措施,并嚴格執行操作規程
5、,既能有效地維護人身和實驗室的安全,確保實驗的顧利進行。下列事項應引起高度重視,并予切實執行。1.2.1 實驗時的一般注意事項(I)實驗前須做好預習,了解實驗所用藥品的性能及危害和注意事項。(2)實驗開始前應檢交儀器是否完整無損,裝置是否正確穩妥。蒸儲、回流、加熱的儀器,一定要和大氣接通或與大氣相接處套一氣球。(3)實驗進行時應該經常注意儀器有無漏氣、破裂,反應進行是否正常等情況。(4)易燃、易揮發物品,不得放在敞口容器中加熱。(5)有可能發生危險的實驗,在操作時應加置防護屏或載防護眼鏡、面罩和手套等防護設備。(6)實驗中所用藥品,不得隨意散失、遺棄。對反應巾產生有害氣體的實驗,應按照規定處理
6、,以免污染環境,影響身體健康。(7)實驗結束后要及時洗手,嚴禁在實驗室內吸煙、喝水或吃食品。(8)玻璃管(棒)或溫度計插入塞中時,應先檢查塞孔大小是否合適,然后將玻璃切口焙光,用布裹住并涂少許甘油等潤滑劑后再緩緩旋轉而入。握玻璃管(棒)的手應盡量靠近賽子,以防因玻璃管(棒)折斷而割傷皮膚。(9)要熟悉安全用具如滅火器、砂捅以及急救箔的放置地點和使用方法,安全用具及急救藥品不準移作它用,或挪動存放位置。1.2.2 火災、爆炸、中毒及觸電事故的預防(1)實驗中使用的有機溶劑大多是易燃的。因此,著火是有機實驗中常見的事故。防火的基本原則是使火源與溶劑盡可能離得遠些,盡量不用明火直接加熱。盛有易燃有機
7、溶劑的容器不得罪近火源。數量較多的易燃有機溶劑應放在危險藥品棚內,而不存放在實驗室內。回流或蒸儲液體時應放沸石,以防溶液因過熱暴沸而沖比。若在加熱后發現未放沸石,應停止加熱,待稍冷后再放。否則在過熱溶液中放入沸石會導致液體突然沸騰,沖出瓶外而引起火災。不要用火餡直接加熱燒瓶,而應根據液體沸點高低使用石棉網、油浴、水浴或電熱套。冷凝水要保持暢通,若冷凝管忘記通水,大量蒸氣來不及冷凝而逸出,也易造成火災。在反應中添加或轉移易燃有機溶劑時,應暫時熄火或遠離火源。切勿用敞口容器存放、加熱或其除有機溶劑。因事離開實驗室時,一定耍關閉自來水和熱源。(2)易燃有機溶劑(特別是低沸點易燃溶劑)在室溫時即具有較
8、大的蒸氣壓。空氣中混雜易燃有機溶劑的蒸氣達到某一極限時,遇有明火即發生燃燒爆炸。而且,有機溶劑蒸氣都較空氣的密度大,會沿著桌面或地面飄移至較遠處,或沉積在低洼處。因此,切勿將易燃溶劑倒入廢物缸中。量取易燃溶劑應遠離火源,最好在通風櫥中進行。蒸儲易燃溶劑(特別是低沸點易燃溶劑)的裝置,要防止漏氣,接受器支管應與橡皮管相連,使余氣通往水槽或室外。(3)使用易燃、易爆氣體,如氫氣、乙烘等時要保持室內空氣暢通,嚴禁明火,并應防止一切火星的發生,如由于敲擊、鞋釘摩擦、靜電磨擦、馬達炭刷或電器開關等所產生的火花。(4)煤氣開關應經常檢查,并保持完好。煤氣燈及其橡皮管在使用時亦應仔細檢查。發現漏氣應立即熄滅
9、火源,打開窗戶,用肥皂水檢查櫥氣地方。若不能自行解決時,應急告指導老師,馬上搶修。(5)常壓操作時,應使全套裝置有一定的地方通向大氣,切勿造成密閉體系。減壓蒸儲時,要用圓底燒瓶或吸濾瓶作接受器,不可用錐形瓶,否則可能會發生炸裂。(6)有些有機化合物遇氧化劉時會發生猛烈爆炸或燃燒,操作時應特別小心。存放藥品時,應將氯酸鉀、過氧化物、濃硝酸等強氧化劑和有機藥品分開存放。(7)開啟貯有揮發性液體的瓶塞既時,必須先充分冷卻,然后開啟,開啟時瓶口必須指向無人處,以免由于液體噴濺而道致傷害。如遇瓶塞不易開啟時,必須注意瓶內貯物的性質,切不可貿然用火加熱或亂敲瓶塞等。(8)有些實驗可能生成有危險性的化合物,
10、操作時需特別小心。有些類型的化合物具有爆炸性,如疊氮化物、干燥的重氮鹽、硝酸酯、多硝基化合物等,使用時須嚴格遭守操作規程,防止蒸干溶劑或震動。有些有機化合物如醴或共腕烯燒,久置后會生成易爆炸的過氧化合物,須特殊處理后才能應用。(9)當使用有毒藥品時,應認真操作,安為保管,不許亂放,做到用多少,頓多少。實驗中所用的劇毒物質應有專人負責收發,并向使用者提出必須遵守的操作規程。實驗后的有毒殘渣,必須作妥善而有效的處理,不準亂丟。(10)有些有毒物質會滲入皮膚,因此在接觸固體成濃體有毒物質時,必須戴橡皮手套,操作后立即洗手。切勿讓毒品沾及五官或傷口,例如氟化鈉沾及傷口后就隨血液循環全身,嚴重者會造成中
11、毒死亡事放。(11)在反應過程個可能生成有毒或有腐蝕性氣體的實驗,應在通風田內進行。使用后的器皿應及時清洗。在使用通風櫥時,當實驗開始后,不要把頭仰入櫥內。(12)使用電器時,應防止人體與電器導電部分直接接觸,不能用濕的手或手強濕物接觸電插頭。為了防止觸電,裝置和設備的金屬外殼等都應連接地線。實驗完后先切斷電源,再將這接電源的插頭拔下。1.2.3 事故的處理和急救1 .火災一旦發少了火災,應保持沉著鎮靜,不必驚慌失措,并立即采取各種相應措施,以減少事故損失。首先,應立即焰滅附近所有火源(關閉煤氣),切斷電源,并移開附近的易燃物質。少量溶劑(幾毫升,周圍無其它易燃物)著火,可任其燒完。錐形瓶內溶
12、劑著火可用石棉網或濕布蓋滅。小火可用濕布或黃砂蓋滅。火較大時,應根據具體情況采用下列滅火器材,四氯化碳滅火器:用以撲滅電器內或電器附近之火,但不能在狹小和通風不良的實驗室中應用,因為四氯化碳在高溫時要生成劇毒的光氣,止匕外,四氯化碳和金屬鈉接觸也要發生爆炸。使用時只需連續抽動唧筒,四氯化碳即會由噴嘴噴出。二氧化碳滅火器:是有機實驗室中最常用的一種滅火器,它的鋼筒內裝有壓縮的液態二氧化碳,使用時打開開關,二氯化碳氣體即會噴出,用以撲滅有機物物及電器設備的著火。使用時應注意,一手提滅火器,一手應握在噴二氧化碳喇叭筒的把手上。因噴出的二氧化碳壓力驟然降低,溫度也驟降,手若捏在喇叭筒上易被凍傷。泡沫滅
13、火器:內部分別裝有含發泡劑的碳酸氫鈉溶濃和硫酸鋁溶液,使用時將筒身顛倒,兩種溶液即反應生成硫酸氫鈉、氧氧化鋁及大量二氧化碳。滅火器筒內壓力突然增大,大量二氧化碳泡沫噴出。非大火通常不用泡沫滅火器,因后處理較麻煩。無論用何種滅火器,皆應從火的四周開始向中心撲滅。油浴和有機溶劑著火時,絕對不能用水澆,因為這樣反而會使火焰蔓延開來。若衣服著火,切勿奔跑,用厚的外衣包裹使其熄滅。較嚴重者應躺在地上(以免火焰燒向頭部)用防火毯緊緊包住,直至火滅,或打開附近的自來水開關用水沖淋熄滅。燒傷嚴重者應急送醫院治療。2 .割傷取出傷口中的破璃或固體物,用蒸儲水洗后涂上紅藥水,用繃帶扎住或敷上創可貼藥膏貼。大傷口則
14、應先按緊主血管以防止大量出血,急送醫院治療。3 .燙傷輕傷涂以玉樹油,重傷涂以燙傷油膏后送醫院。4 .試劑灼傷酸:立即用大量水洗,再以3-5%碳酸氫鈉溶液洗,最后用水洗。嚴重時要消毒,拭干后,涂燙傷油膏。堿:立即用大量水洗,再以12%硼酸液洗,最后用水洗。嚴重時同上處理。澳:立即用大量水洗,再用酒精擦至無澳液存在為止,然后徐上甘油或燙傷油膏。鈉:可見的小塊用銀子移去,其余與堿灼傷處理相同。5 .試劑或異物濺入眼內任何情況下都要先洗滌,急救后送醫院。酸:用大量水洗,再用1%碳酸氫鈉溶液洗,堿:用大量水洗,再用1%硼酸熔濃洗。澳:用大量水洗,再用1%碳酸氫鈉溶液洗。玻璃:用銀子移去碎玻璃,或在盆中
15、用水洗。6 .中毒濺入口中尚未咽下者應立即吐出,再用大量水沖洗口腔。如巳吞下,應根據毒物性質給以解毒劑,并立即送醫院。腐蝕性毒物:對于強酸,先飲大量水,然后服用氫氧化釣杏、雞蛋白,對于強堿,也應先飲大量水,然后服用酷、酸果汁、雞蛋白。不論酸或堿中毒皆再灌注牛奶,不要吃嘔吐劑。刺激劑及神經性毒物,先給牛奶或雞蛋白使之立即沖淡和緩解,再用一大匙硫酸鎂(約30g)溶于一杯水中催吐。有時也可用手指伸入喉部促使嘔吐,然后立即送醫院。吸入氣體中毒者,將中毒者移至室外,解開衣領及鈕扣。吸入少量氯氣或澳者,可用碳酸氫鈉溶液嗽口。1.2.4常用的玻璃儀器1.普通玻璃儀器(3)劃底燒瓶O平底燒瓶(1)試管(2)燒
16、杯(7)簫燧曲(8)克氏蒸饋瓶(b)三煙瓶(6)鍍形標二1Q8)分破浜斗(H)油液漏斗eHH7抽濾屬U的抽悒晉pb(21)Y形管口箝熔點惻定管(St)水分分離器又孫提勤管)d(153布內漏斗(16)熱波漏斗i一個(19)干操普12)接液管LL_31卻茴(25)蒸發皿仆丘)表面皿2.標準口玻璃儀器(I)果形燒履(3)三顆燒瓶(4)蒸懶頭(6)分液漏斗(5)直形冷凝管(8)克氏蒸緇頭iUd筌1真空接受舐(9接頭(10)溫度計套管第二章無水乙醇的制備一.實驗目的1,學習用氧化鈣法制備無水乙醇。2.掌握回流和蒸儲的操作方法。2 .實驗原理:某些液態有機化合物和其他液態物質以某種比例混合時,會形成有固定
17、沸點的二元或三元共沸物(即包沸物),如95.5%的乙醇中含有4.5%的水,形成了沸點為78.1C的二元共沸物。共沸混合物在共沸點時,混合物的蒸汽相組成與液相的組成完全相同,所以不能再用蒸儲的方法來分離提純共沸物。含量為95.5%的乙醇還含有4.5%的水,若要得到純度更高的乙醇,實驗室中常用氧化鈣法或分子篩法等除去乙醇中的水分。本實驗在95%的乙醇中加入氧化鈣加熱回流,使水和氧化鈣的反應生成不揮發、加熱不易分解的氫氧化鈣來除去水分。這仔制得的元水乙醇,純度最高可達99.5%,已能滿足一般實驗需要,如要制得純度更高的絕對乙醇(99.95%),可用金屬鈉或金屬鎂進一步處理。H2O+CaO,Ca(OH
18、)2反應式:一3 .實驗儀器及材料:1 .儀器100ml圓底燒瓶,干燥管,干燥錐形瓶,蒸儲裝置,2 .藥品95%乙醇40ml,氧化鈣12g,無水氯化鈣少量,無水硫酸銅少量四.實驗內容:實驗前所有破璃儀器應洗凈烘干。在100m1的圓底燒瓶中加入40ml95%乙醇和12g氧化鈣,裝上回流冷凝管,并在其上端安裝一個氯化鈣干燥管圖5-1(b).用電熱套加熱回流2-3h0稍冷后取下冷凝管,換為蒸儲裝置,在蒸儲裝置的接受管支管處連接一氯化鈣干燥管,與大氣相通,用電熱套小心加熱進行蒸儲。蒸出前儲分后,用一干燥錐形瓶接受器、收集78.5C的微分,直至基本無液滴流出為止。量出無水乙醇的體積,計算回收率。取后儲分
19、2ml于小試管中,加入少量無水硫酸銅粉末,如果乙醇中含水,則無水硫酸銅變為藍色,用95%乙醇作對比實驗。()圖5-1回流裝置無水乙醇(純度99.5%),相對密度:0.7893.沸點785c五.思考題:1 .制備無水試劑時應注意什么?對回流和蒸儲裝置有什么要求?2 .用200ml工業乙醇(質量含量95%)制備無水乙醇時,理論上需要氧化鈣多少克?3 .為什么在回流裝置中用球形冷凝管?第三章乙酸乙酯的制備一.實驗目的:1,通過乙酸乙酯的制備,了解酯化反應的原理及方法。2.學習并掌握分液漏斗的使用方法和液態有機物的洗滌與干燥技術。二.實驗原理竣酸與醇作用生成酯和水的反應稱為酯化反應。本實驗采用濃硫酸作
20、催化劑,由醋酸和乙醇反應生成乙酸乙酯。反應式:oHLSO1C%COOH+CHqH簿H二二CHjCOCH.CH.十HtO當反應溫度較高時,由副反應發生:2cH3CHjOUCH*+H2014口酯化反應是可逆反應,反應進行到一定程度后達到動態平衡,為了提高產率,常采用使原料之一過量或不斷將生成物移出反應體系的方法,使平衡向生成酯的方向移動。本實驗采用乙醇過量以及將生成的乙酸乙酯和水不斷蒸出的方法,同時使用過量的硫酸,除作催化劑外還有吸水作用,有利于反應向右進行。在反應中蒸出的粗乙酸乙酯中還含有乙醇、醋酸、水等雜質,需精制除去。三.儀器與藥品1儀器100ml三口燒瓶,滴液漏斗,分液漏斗,蒸儲裝置,10
21、0ml圓底燒瓶,100ml錐形瓶。2.藥品95%乙酉I16ml,冰醋酸8ml,濃硫酸8ml,飽和碳酸鈉溶液6ml,飽和食鹽水6ml,飽和氯化鈣溶液6ml,無水硫酸鎂或無水硫酸鈉適量。四.實驗步驟1.乙酸乙酯的制備在100ml的三口燒瓶中加入8ml95%乙醇,在冷水浴中振蕩下分批加入8ml濃硫酸,使混合均勻,加入34粒沸石。三口燒瓶的中間口安裝蒸儲裝置,旁邊兩側口分別安裝滴液漏斗和溫度計,滴液漏斗的末端及溫度計的水銀球均應浸入液面以下。在滴液漏斗中加入8ml95%乙醇和8ml(0.14mol)冰醋酸的混合液,先向三口燒瓶內滴入12ml混合液,然后用電熱套加熱燒瓶,使反應溫度升至110120c左右
22、,并保持在這個溫度范圍內,由滴液漏斗慢慢滴入其余的混合液,控制加料速度和儲出液的速度大致相等。滴加完畢,繼續加熱數分鐘,直至溫度升高至130C,不再有液體儲出為止。將儲出液移入分液漏斗中,加入飽和碳酸鈉溶液約6ml,振蕩,并及時旋開活塞放出產生的二氧化碳氣體,靜置分層,棄去水層,酯層依次用6ml飽和食鹽水和6ml飽和氯化鈣溶液洗滌,棄去水層,酯層由上口倒入一干燥的100ml錐形瓶中,加入適量無水硫酸鈉,塞上塞子,干燥0.5h。將干燥過的粗乙酸乙酯慢慢倒入干燥的100ml圓底燒瓶中(勿倒入干燥劑),加入12粒沸石,用電熱套加熱蒸儲。用事先稱量過的干燥錐形瓶作接收瓶,收集7378C的微分,稱量,計
23、算產率。純粹乙酸乙酯為無色液體,沸點77.06C。五.思考題1 .酯化反應有什么特點?實驗中采取了哪些措施使反應向生成酯的方向進行?2 .在用分液漏斗洗滌產物時,為什么要充分振蕩?在振蕩后為什么要放氣?應怎樣操作?3 .在中和粗產物中的酸時,為什么用飽和碳酸鈉而不用濃的氫氧化鈉?4 .粗產物中主要含有哪些雜質,如何除去各種雜質?第四章乙酰苯胺的重結晶及熔點測定.實驗目的1 .掌握有機化合物的重結晶方法,能對一般的有機物進行重結晶操作。2 .學習熔點儀測有機物熔點的方法。二.基本原理:固體有機化合物在溶劑中的溶解度與溫度有密切關系。一般是溫度升高,溶解度增大。若將固體溶解在熱的溶劑中達到飽和,冷
24、卻時即由于溶解度降低,溶液變成過飽和而析出結晶。利用溶劑對被提純物質及雜質的溶解度不同,可以使被提純物質從過飽和溶液中析出。而讓雜質全部或大部分仍留在溶液中(若在溶劑中的溶解度極小,則配成飽和溶液后被過濾除去),從而達到提純目的。一般過程:(1)將不純的固體有機化合物在溶劑的沸點或接近于沸點的溫度下溶解在溶劑中,制成接近飽和的濃溶液,若固體有機化合物的熔點較溶劑沸點低,則應制成在熔點溫度一下的飽和溶液。(2)若溶液含有有色雜質,可加適量活性炭煮沸脫色。(3)過濾此熱溶液以除去其中不溶性雜質及活性炭。(4)過濾液冷卻,使結晶從過飽和溶液中析出,而可溶性雜質仍留在母液中。(5)抽氣過濾,從母液中將
25、結晶分出,洗滌結晶以除去吸附的母液,所得的結晶,經干燥后測定熔點。如發現其純度不符合要求時,可重復上述操作,直至熔點不再改變。理想溶劑必須具備的條件:(1)不與被提純物質起化學反應。(2)在較高溫度時能溶解多量的被提純物質,而在室溫或更低溫度時,只能溶解很少量的該種物質(3)對雜質的溶解度非常大或非常小。(4)容易揮發(溶劑的沸點較低),易與結晶分離除去。沸點通常在50120C為宜。溶劑的沸點應低于被提純物質的熔點。(5)能給出較好的結晶。(6)無毒或毒性很小。三.實驗步驟取2g粗乙酰苯胺,放于150mL錐形瓶中,加入70mL水。石棉網上加熱至沸,并用玻璃棒不斷攪動,使固體溶解,這時若有尚未完
26、全溶解的固體,可繼續加入少量熱水,至完全溶解后,再多加23mL水(總量約90mL)。移去火源,稍冷后加入少許活性炭,稍加攪拌后繼續加熱沸騰510min。事先在烘箱中烘熱無頸漏斗,過濾時趁熱從烘箱中取出,把漏斗安置在鐵圈上,于漏斗中放一預先疊好的折疊濾紙,并用少量熱水潤濕。將上述熱溶液通過折疊濾紙,迅速地濾入150mL燒杯中。每次倒入漏斗中的液體不要太滿;也不要等溶液全部濾完后再加。在過濾過程中,應保持溶液的溫度。為此將未過濾的部分繼續用小火加熱以防冷卻。待所有的溶液過濾完畢后,用少量熱水洗滌錐形瓶和濾紙。濾畢,用表面皿將盛濾液的燒杯蓋好,放置一旁,稍冷后,用冷水冷卻以使結晶完全。如要獲得較大顆
27、粒的結晶,可在濾完后將濾液中析出的結晶重新加熱使溶,于室溫下放置,讓其慢慢冷卻。結晶完成后,用布氏漏斗抽濾(濾紙先用少量冷水潤濕,抽氣吸緊),使晶體與母液分離,并用玻璃塞擠壓,使母液盡量出去。拔下吸濾瓶上的橡膠管(或打開安全瓶上的旋塞),停止抽氣。加少量冷水至布氏漏斗中,使晶體潤濕,然后重新抽干,如此重復1-2次,最后用刮刀將結晶移至表面皿上,攤開成薄層,置空氣中晾干或在干燥器中干燥。測定干燥后精制產物的熔點,并與粗產物熔點作比較,稱量并計算收率。用水重結晶乙酰苯胺時,往往會出現油珠。這是因為當溫度高于83c時,未溶于水但已熔化的乙酰苯胺會形成另一液相所致,這時只要加入少量水或繼續加熱,此種現
28、象即可消失。第五章乙酰苯胺的制備及薄層色譜一.基本原理:一級和二級芳胺在合成中通常被轉化為它們的乙酰基衍生物,以降低芳胺對氧化降解的敏感性,使其不被反應試劑破壞,同時,氨基經酰化后,降低了氨基在親電取代反應中的活化能力,使其由很強的第I類定位基變為中等強度的第I類定位基,使反應由多元取代變為有用的一元取代;由于乙酰胺基的空間效應,往往選擇性地生成對位取代產物。在某些情況下,酰化可以避免氨基與其他功能基或試劑(如RCOCL,-SO2CL,HNO2等)之間發生不必要的反應。在合成的最后步驟,氨基很容易通過酰胺在酸堿催化下水解重新產生。二.實驗方法(一):用冰醋酸為酰化試劑反應式C6H5NH2+CH
29、3CO2HF=C6H5NHCOCH3+H2O試劑5.1g(5mL,0.0505mol)苯胺(自制),7.8g(7.5ml,0.13mol)冰醋酸,鋅粉步驟在25ml圓底燒瓶中,加入5ml苯胺、7.5mL冰醋酸及少許鋅粉(約0.05g),裝上一短的刺形分儲柱,具上端裝一溫度計,支管通過支管接引管與接收管相連,接收瓶外部用冷水浴冷卻。將圓底燒瓶在石棉網上用一小火加熱,使反應物保持微沸約15min。然后逐漸升高溫度,當溫度計讀數達到100c左右時,支管即有液體流出。維持溫度在100110c之間反應約1.5h,生成的水及大部分醋酸已被蒸出,此時溫度計讀數下降,表示反應已經完成。在攪拌下趁熱將反應物倒入
30、100mL冰水中,冷卻后抽濾析出的固體,用冷水洗滌。粗產物用水重結晶,產量45g,熔點113114C。純粹乙酰苯胺的熔點為114.3C。本實驗需3-4h0注釋(1)久置的苯胺色深有雜質。會影響乙酰苯胺的質量,故最好用新蒸的苯胺。(2)加入鋅粉的目的,是防止苯胺在反應過程中被氧化,生成有色的雜質。(3)因屬小量制備。最好用微型分儲管代替刺形分儲柱。分儲管支管用一段橡膠管與玻璃彎管相連玻璃管下端伸入試管中,試管外部用冷水浴冷卻。(4)收集醋酸及水的總體積約2.2mL。(5)反應物冷卻后,固體產物立即析出,沾在瓶壁不宜處理。故須趁熱在攪動下倒入冷水中,以除去過量的醋酸及未作用的苯胺(它可成為苯胺醋酸
31、鹽而溶于水)三.實驗方法(二):用醋酸酊為酰化試劑反應式C6H5NH2C6H5NH3CIC6H5NHCOCH3+2CH3CO2H+NaCl試劑2.8g(2.6mL,0.03mol)苯胺,3.8g(3.7mL,0.037mol)醋酸酊,4.5g(0.0325mol)結晶醋酸鈉(CH3CO2Na3H2O),濃鹽酸步驟在250mL燒杯中,溶解2.5mL濃鹽酸于60mL水中,在攪拌下加入2.8g苯胺,待苯胺溶解后,再加入少量活性炭(約0.5g),將溶液煮沸5min,趁熱濾去活性炭及其他不溶性雜質。將濾液轉移到錐形瓶中,冷卻至50C,加入3.7mL醋酸酊,搖振使其溶解后,立即加入事先配制好的4.5g結晶
32、醋酸鈉溶于10mL水的溶液,充分搖振混合。然后將混合物置于冰浴中冷卻,使其析出結晶。減壓過濾,用少量冷水洗滌,干燥后稱量,產量23g,熔點113114C。用此法制備的乙酰苯胺已足夠純凈,可直接用于下一步合成。如需進一步提純,可用水進行重結晶。本實驗需23h。注釋學生自制的苯胺中有少量硝基苯,用鹽酸使苯胺成鹽后。此時苯胺溶解,可用分液漏斗分出硝基苯油珠。第六章從茶葉中提取咖啡因1 .實驗目的1、學習天然藥物中有機物質的提取分離方法。2、學習脂肪提取器的原理和使用方法。3、學習有機化合物升華的基本原理和方法。2 .基本原理茶葉中含有多種生物堿,其中以咖啡堿(又稱咖啡因)為主,約占1%-5%。另外還
33、含有11%-12%的單寧酸(糅酸),0.6%的色素、纖維素、蛋白質等。咖啡堿是弱堿性化合物,易溶于氯仿(12.5%)、水(2%)及乙醇(2%)等。在苯中溶解度為1%(熱苯為5%)0單寧酸易溶于水和乙醇,但不溶于苯。-2,6-二氧喋吟,結構式如下:7NH咖啡因(2,7三甲基-2,6二氧財)曝吟含結晶水的咖啡因系無色針狀結晶,味苦,能溶于水、乙醇、氯仿等。1000c失去結晶水,并開始升華,1200c升華相當顯著,1700c升華很快。無水咖啡堿熔點為234.50C。咖啡因工業上靠人工合成。它具有刺激心臟、興奮大腦神經和利尿等作用,因此可以作為中樞神經興奮藥。咖啡因可以通過測定熔點和光譜法加以鑒別。脂
34、肪提取器是利用溶劑回流和虹吸原理,使固體物質連續不斷地為純溶劑所萃取的儀器。溶劑沸騰時,具蒸氣通過側管上升,被冷凝管冷凝成液體,滴入套筒中,浸潤固體物質,使之溶于溶劑中,當套筒內溶劑液面超過虹吸管的最高處時,即發生虹吸,回入燒瓶中。通過反復的回流和虹吸,從而將固體物質富集在燒瓶中。脂肪提取器為配套儀器,其任一部件損壞將會導致整套儀器的報廢,特別是虹吸管極易折斷,所以在安裝儀器和實驗過程中須特別小心脂肪提取器也可以將固體物質中所含有的的可溶性物質富集,根據其原理固體物質每一次都能被純的溶劑所萃取,因而效率較高,為增加液體浸溶的面積,萃取前應先將物質研細,用濾紙套包好置于提取器中,通過不斷萃取虹吸
35、,固體中的可溶物質富集到燒瓶中,將提取液濃縮后,得到想得到的固體物質。為了提取茶葉中的咖啡堿,往往利用適當的溶劑(氯仿、苯、乙醇等)在脂肪提取器中連續抽提茶葉,然后蒸去溶劑,即得到粗咖啡因。粗咖啡因還含有其他一些生物堿和雜質,利用升華可進一步提純。三.主要儀器和藥品藥品:10g茶葉,95%乙醇,生石灰,二氯甲烷。主要儀器:電熱套,索氏提取器1套,長方形濾紙,量筒100m11支,棉花,玻璃棒1根,溫度計0-250C,普通漏斗1支,蒸發皿1支,普通圓形濾紙(跟漏斗口大)四.操作步驟60ml氯仿略加粉碎10g茶葉-儲收劑蒸回溶剩余-入發中一轉蒸皿3-5ml一冷卻一檢查咖啡因的量加熱連續提取8-10次
36、匕日僅月耳入提中裝肪器入中好裝套封火熱華nrr力力升做華置制升裝拌入1-2g生石灰粉制做大小適應的紙套濾紙視頻資料:(視頻上有詳細演示,實驗之前要預習)圖2升華裝置圖1索氏提取器1冷凝器2提取器3虹吸管4一燒瓶裝好提取裝置。稱取10g茶葉末,放入脂肪提取器的濾紙套筒中m,在250mL圓底燒瓶中加入75mL95%乙醇,用電熱套加熱,連續提取3-4個虹吸(約1.0小時)(3)。待冷凝液剛剛虹吸下去時,立即停止加熱。稍冷后,改為蒸儲裝置,回收提取液中的大部分乙醇趁熱將燒瓶中的殘液傾入蒸發皿中,拌入3-4g(5)生石灰粉,使成糊狀,在電熱套中小火緩慢蒸干,其間應不斷攪拌,并盡可能壓碎塊狀物,待干燥后將
37、周體在研缽中研碎。最后將蒸發皿放在石棉網上,用小火烘炒片刻,使水分全部除去。冷卻后,擦去沾在邊上的粉末,以免在升華時污染產物。取一支口徑合適的玻璃漏斗,罩在隔以刺有許多小孔濾紙的蒸發皿上,在電熱套中小心加熱升華(6),控制電熱套溫度在220c左右。當濾紙上出現許多白色毛狀晶體,暫停加熱,讓其自然冷卻至100c左右。小心取下漏斗,揭開濾紙,用刮刀將紙上和器皿周圍的咖啡因刮下。殘渣經拌和后用較大的火再加熱片刻,使升華完全。合并兩次收集的咖啡因,稱重并測定熔點。純粹咖啡因的熔點為234.5C。注意事項1、脂肪提取器的虹吸管極易折斷,裝置儀器和取拿時須特別小心。2、濾紙套大小既要緊貼器壁,又能方便取放
38、,其高度不得超過虹吸管;濾紙包茶葉時要嚴謹,防止漏出堵塞虹吸管;紙套上面折成凹形,以保證回流液均勻浸潤被萃取物。3、瓶中乙醇不可蒸得太干,否則殘液很粘,轉移時損失太大。4 .在萃取回流充分的情況下,升華操作是實驗成敗的關鍵。升華過程中,始終都需用小火間接加熱。如溫度太高。會使產物發黃。注意溫度計應放在合適的位置,使正確反映出升華的溫度。如無砂浴,也可以用簡易空氣浴加熱升華,即將蒸發皿底部稍離開石棉網進行加熱。并在附近懸掛溫度計指示升華溫度。5 .必須將殘留液-生石灰粉混合物的水份除凈,必須將殘留液-生石灰粉混合物壓碎成細末6 .嚴格升華時砂浴溫度在220c左右0.5h五.思考題:(1)如何提高
39、萃取的效率?(2)在萃取液中,可能含有啊些物質?(3)加入生石灰粉的作用是什么?(4)升華方法適應哪些物質的純化?如何改進升華的實驗方法?第七章柱色譜分離一.實驗目的1 .學習色譜法分離的原理及其應用;2 .熟練掌握柱色譜法分離的操作二.實驗原理色譜法是分離、提純和鑒定有機化合物的重要方法,有著廣泛的用途。常用的色譜法有柱色譜法、紙色譜法、薄層色譜法和氣相色譜法。色譜法的分離原理是利用混合物中各組分在不同的兩相中溶解和吸附的親和作用差異,當兩相作相對運動時,使各組分在兩相中反復的多次受到上述作用力的作用而得到分離。色譜法按固定相使用的形式可分為柱色譜法、紙色譜法和薄層色譜法。1 .薄層色譜法薄
40、層色譜法是一種微量、快速、簡易、靈敏的色譜法,其基本原理為吸附色譜和分配色譜。吸附色譜是利用混合物中各組分被吸附能力的不同以及在流動相中的溶解度不同而使之分離;分配色譜則是利用混合物中各組分在固定相和流動相中的分配系數不同而使之分離。通常用比移值(Rf)表示溶質(樣品)移動和展開劑(流動相)移動的關系。例如:化合物A的Rf=a/c(良好的分離,Rf值應在0.15-0.75之間)圖1.薄層色譜比移值2 .柱色譜法柱色譜屬于液-固吸附色譜。當混合物溶液加在固定相(吸附劑)上,由于吸附劑對各組分的吸附能力不同,當流動相流過固體表面時,混合物各組分在液周兩相間分配。吸附牢固的組分在流動相分配少,吸附弱的組分在流動相分配多。流動相流過時各組分會以不同的速率向下移動,吸附弱的組分以較快的速率向下移動。隨著流動相的移動,在新接觸的固定相表面上又依這種吸附-溶解過程進行新的分配,新鮮流動相流過已趨平衡的固定相表面時也重復這一過程,結果是吸附弱的組分隨著流動相移動在前面,吸附強的組分移動在后面,吸附
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