1、呋喃甲醇和呋喃甲酸的制備呋喃甲醇和呋喃甲酸的制備化學實驗示范教學中心化學實驗示范教學中心一、實驗目的一、實驗目的F學習呋喃甲醛在濃堿條件下進行學習呋喃甲醛在濃堿條件下進行Cannizzaro反應制得相應的醇和酸的反應制得相應的醇和酸的原理和方法原理和方法F掌握減壓蒸餾和重結晶等基本操作掌握減壓蒸餾和重結晶等基本操作 二、實驗原理二、實驗原理 在濃的強堿作用下，不含在濃的強堿作用下，不含 - 活潑氫的醛類可以發生分子間自活潑氫的醛類可以發生分子間自身氧化還原反應，一分子醛被氧化成酸，而另一分子醛則被還原為醇，身氧化還原反應，一分子醛被氧化成酸，而另一分子醛則被還原為醇，此反應稱為坎尼查羅此反應稱

2、為坎尼查羅 (Cannizzaro) 反應反應。CHO濃 NaOHCH2OHCOONaOOO2+COOHOCOONaOH+二、實驗原理二、實驗原理 反應實質是羰基的親核加成。反應涉及了羥基負離子對一反應實質是羰基的親核加成。反應涉及了羥基負離子對一分子不含分子不含 -H 的醛的親核加成，加成物的負氫向另一分子醛的轉的醛的親核加成，加成物的負氫向另一分子醛的轉移和酸堿交換反應，其反應機理表示如下：移和酸堿交換反應，其反應機理表示如下： HCOOH-OHO-HC親 核 加 成+OHCOOHO-HC+HCOHO-HC負 氫 轉 移+O-COHOHHC酸 堿 交 換+三、基本操作與技術三、基本操作與技

3、術F減壓蒸餾減壓蒸餾 原理原理 減壓蒸餾即是在降低壓力的條件下進行的蒸餾。減壓蒸餾即是在降低壓力的條件下進行的蒸餾。 高沸點的有機物高沸點的有機物（一般沸點一般沸點200）或在常壓下蒸餾易發生分解、或在常壓下蒸餾易發生分解、氧化或聚合的有機化合物，常可用減壓蒸餾進行分離和提純。氧化或聚合的有機化合物，常可用減壓蒸餾進行分離和提純。 沸點與壓力的關系經驗規則：若系統的壓力接近大氣壓時，壓力沸點與壓力的關系經驗規則：若系統的壓力接近大氣壓時，壓力每降低每降低1.33KPa (10mmHg)，則沸點下降則沸點下降0.5，若系統在較低壓力狀若系統在較低壓力狀態時，壓力降低一半，沸點下降態時，壓力降低一

4、半，沸點下降10。三、基本操作與技術三、基本操作與技術n裝置裝置蒸餾部分：蒸餾部分： 克氏蒸餾頭克氏蒸餾頭（或（或Y型管加普通蒸餾頭）可減少由于液體暴沸而濺入冷型管加普通蒸餾頭）可減少由于液體暴沸而濺入冷凝管的可能性；凝管的可能性； 氣化中心氣化中心：毛細管的作用是作為氣化中心，使蒸餾平穩，避免液體過：毛細管的作用是作為氣化中心，使蒸餾平穩，避免液體過熱而產生暴沸沖出現象。毛細管口距瓶底約熱而產生暴沸沖出現象。毛細管口距瓶底約12mm，為了控制毛細，為了控制毛細管的進氣量；也可以用一根上端粗、下端細的兩端開口玻璃管從蒸餾管的進氣量；也可以用一根上端粗、下端細的兩端開口玻璃管從蒸餾頭直管上伸入蒸

5、餾燒瓶液面下，上端用膠管連接并用螺旋夾控制；還頭直管上伸入蒸餾燒瓶液面下，上端用膠管連接并用螺旋夾控制；還可以用磁力攪拌器帶動攪拌子形成氣化中心。減壓蒸餾時不能用碎瓷可以用磁力攪拌器帶動攪拌子形成氣化中心。減壓蒸餾時不能用碎瓷片、一端封口的斷毛細管等形成氣化中心。片、一端封口的斷毛細管等形成氣化中心。蒸出液接受部分蒸出液接受部分，通常用多尾接液管連接兩個或三個梨形或圓形，通常用多尾接液管連接兩個或三個梨形或圓形燒瓶，有時接收燒瓶需用冷卻裝置強制冷卻。切勿使用有裂縫或燒瓶，有時接收燒瓶需用冷卻裝置強制冷卻。切勿使用有裂縫或薄鄙的玻璃儀器，尤其不能用不耐壓的平底瓶，以防止內向爆炸。薄鄙的玻璃儀器，

6、尤其不能用不耐壓的平底瓶，以防止內向爆炸。減壓蒸餾的關鍵減壓蒸餾的關鍵是裝置密封性要好，因此在安裝儀器時，應在磨是裝置密封性要好，因此在安裝儀器時，應在磨口接頭處涂抹少量真空油脂，以保證裝置密封和潤滑。口接頭處涂抹少量真空油脂，以保證裝置密封和潤滑。抽氣部分：最常見的減壓泵有水泵和油泵兩種。抽氣部分：最常見的減壓泵有水泵和油泵兩種。安全保護部分：一般有安全瓶。若使用油泵，還必須有冷阱、及分安全保護部分：一般有安全瓶。若使用油泵，還必須有冷阱、及分別裝有粒狀氫氧化鈉、塊狀石蠟及活性炭或硅膠、無水氯化鈣等別裝有粒狀氫氧化鈉、塊狀石蠟及活性炭或硅膠、無水氯化鈣等吸收干燥塔，以避免低沸點溶劑，特別是酸

7、和水汽進入油泵而降吸收干燥塔，以避免低沸點溶劑，特別是酸和水汽進入油泵而降低泵的真空效能。所以在油泵減壓蒸餾前必須在常壓或水泵減壓低泵的真空效能。所以在油泵減壓蒸餾前必須在常壓或水泵減壓下蒸除所有低沸點液體和水以及酸、堿性氣體。下蒸除所有低沸點液體和水以及酸、堿性氣體。測壓部分：采用測壓計，通常利用水銀壓力計來測量減壓系統的壓測壓部分：采用測壓計，通常利用水銀壓力計來測量減壓系統的壓力。水銀壓力計又有開口式水銀壓力計、封閉式水銀壓力計。力。水銀壓力計又有開口式水銀壓力計、封閉式水銀壓力計。三、基本操作與技術三、基本操作與技術三、基本操作與技術三、基本操作與技術水泵減壓裝置油泵減壓裝置三、基本操

8、作與技術三、基本操作與技術n操作操作安裝好儀器安裝，檢查系統的氣密性。先旋緊毛細管上的螺旋夾安裝好儀器安裝，檢查系統的氣密性。先旋緊毛細管上的螺旋夾子，打開安全瓶上的二通活塞，然后開泵抽氣，逐漸關閉二通活塞，子，打開安全瓶上的二通活塞，然后開泵抽氣，逐漸關閉二通活塞，系統壓力達到所需真空度且保持不變，說明系統密閉。若壓力有變化，系統壓力達到所需真空度且保持不變，說明系統密閉。若壓力有變化，說明漏氣，分別檢查各接口，必要時加涂少量真空脂密封。說明漏氣，分別檢查各接口，必要時加涂少量真空脂密封。加入需蒸餾的液體，占燒瓶容積的加入需蒸餾的液體，占燒瓶容積的1/3-1/2，關閉安全瓶上的活塞，關閉安全

9、瓶上的活塞，開泵抽氣，通過螺旋夾調節毛細管導入空氣，使能冒出一連串小氣泡開泵抽氣，通過螺旋夾調節毛細管導入空氣，使能冒出一連串小氣泡為宜。為宜。 三、基本操作與技術三、基本操作與技術當系統達到所需壓力且穩定后，開啟冷凝水，熱浴加熱，蒸餾，控制當系統達到所需壓力且穩定后，開啟冷凝水，熱浴加熱，蒸餾，控制餾出速度為餾出速度為12滴滴/秒。秒。蒸餾完畢后，撤熱源，慢慢打開毛細管上的螺旋夾，并緩慢打開安全蒸餾完畢后，撤熱源，慢慢打開毛細管上的螺旋夾，并緩慢打開安全瓶上的活塞，平衡系統內外壓力，然后關泵。拆除裝置，清洗儀器。瓶上的活塞，平衡系統內外壓力，然后關泵。拆除裝置，清洗儀器。三、基本操作與技術三

10、、基本操作與技術F重結晶重結晶 原理原理 用適當的溶劑把含有雜質的晶體物質溶解，配制成接近沸騰的濃用適當的溶劑把含有雜質的晶體物質溶解，配制成接近沸騰的濃熱溶液，趁熱濾去不溶性雜質，使濾液冷卻析出結晶，濾集晶體并做熱溶液，趁熱濾去不溶性雜質，使濾液冷卻析出結晶，濾集晶體并做干燥處理的聯合操作過程叫做重結晶干燥處理的聯合操作過程叫做重結晶(recrys-tallization )或再結晶，有或再結晶，有時也簡稱結晶。重結晶是純化晶態物質的普適的、最常用的方法之一。時也簡稱結晶。重結晶是純化晶態物質的普適的、最常用的方法之一。三、基本操作與技術三、基本操作與技術n操作操作選擇溶劑選擇溶劑 應具備的

11、條件：應具備的條件： 溶劑對純化物高溫時有較高溶解性，低溫時溶劑對純化物高溫時有較高溶解性，低溫時溶解性較差；重結晶后能得到的固體晶型較好（但不是晶體越大越溶解性較差；重結晶后能得到的固體晶型較好（但不是晶體越大越好）；對雜質要有很好的溶解性或基本不溶解；重結晶后溶劑應能很好）；對雜質要有很好的溶解性或基本不溶解；重結晶后溶劑應能很容易從純化物中移除；溶劑不能和被提純物質發生反應；溶劑不能是容易從純化物中移除；溶劑不能和被提純物質發生反應；溶劑不能是不易揮發的或燃點太高的有機溶劑（如二乙醚和二硫化碳等）不易揮發的或燃點太高的有機溶劑（如二乙醚和二硫化碳等） 飽和溶液的配制飽和溶液的配制 制飽和

12、溶液時，溶劑可分批加入，邊加熱邊攪拌，至固體完制飽和溶液時，溶劑可分批加入，邊加熱邊攪拌，至固體完全溶解后，再多加全溶解后，再多加20左右（這樣可避免熱過濾時，晶體在漏斗上左右（這樣可避免熱過濾時，晶體在漏斗上或漏斗頸中析出造成損失）。切不可再多加溶劑，否則冷后析不出或漏斗頸中析出造成損失）。切不可再多加溶劑，否則冷后析不出晶體。晶體。 如需脫色，待溶液稍冷后，加入活性炭（用量為固體如需脫色，待溶液稍冷后，加入活性炭（用量為固體15），煮沸），煮沸510min（切不可在沸騰的溶液中加入活性炭，那樣會（切不可在沸騰的溶液中加入活性炭，那樣會有暴沸的危險。）有暴沸的危險。）三、基本操作與技術三、基

13、本操作與技術三、基本操作與技術三、基本操作與技術乘熱過濾乘熱過濾 先熟悉熱水漏斗的構造，放入菊花濾紙（要使菊花濾紙向外先熟悉熱水漏斗的構造，放入菊花濾紙（要使菊花濾紙向外突出的棱角，緊貼于漏斗壁上），先用少量熱的溶劑潤濕濾紙（以突出的棱角，緊貼于漏斗壁上），先用少量熱的溶劑潤濕濾紙（以免干濾紙吸收溶液中的溶劑，使結晶析出而堵塞濾紙孔），將溶液免干濾紙吸收溶液中的溶劑，使結晶析出而堵塞濾紙孔），將溶液沿玻棒倒入，過濾時，漏斗上可蓋上表面皿（凹面向下）減少溶劑沿玻棒倒入，過濾時，漏斗上可蓋上表面皿（凹面向下）減少溶劑的揮發，盛溶液的器皿一般用錐形瓶（只有水溶液才可收集在燒杯的揮發，盛溶液的器皿一般

14、用錐形瓶（只有水溶液才可收集在燒杯中）。中）。三、基本操作與技術三、基本操作與技術抽濾抽濾 濾紙的直徑切不可大于漏斗底邊緣，否則濾紙會折過，濾液濾紙的直徑切不可大于漏斗底邊緣，否則濾紙會折過，濾液會從折邊處流過造成損失，將濾紙潤濕后，可先倒入部分濾液（不會從折邊處流過造成損失，將濾紙潤濕后，可先倒入部分濾液（不要將溶液一次倒入）啟動水循環泵，通過緩沖瓶（安全瓶）上二通要將溶液一次倒入）啟動水循環泵，通過緩沖瓶（安全瓶）上二通活塞調節真空度，開始真空度可低些，這樣不致將濾紙抽破，待濾活塞調節真空度，開始真空度可低些，這樣不致將濾紙抽破，待濾餅已結一層后，再將余下溶液倒入，此時真空度可逐漸升高些，

15、直餅已結一層后，再將余下溶液倒入，此時真空度可逐漸升高些，直至抽至抽“干干”為止。為止。 停泵時，要先打開二通活塞，再停泵，可避免倒吸。停泵時，要先打開二通活塞，再停泵，可避免倒吸。三、基本操作與技術三、基本操作與技術結晶的洗滌和干燥結晶的洗滌和干燥 用溶劑沖洗結晶再抽濾，除去附著的母液。抽濾和洗滌用溶劑沖洗結晶再抽濾，除去附著的母液。抽濾和洗滌后的結晶，表面上吸附有少量溶劑，因此尚需用適當的方法進后的結晶，表面上吸附有少量溶劑，因此尚需用適當的方法進行干燥。行干燥。 固體的干燥方法很多，可根據重結晶所用的溶劑及結晶固體的干燥方法很多，可根據重結晶所用的溶劑及結晶的性質來選擇，常用的方法有以卞

16、幾種：空氣晾干的；烘干的性質來選擇，常用的方法有以卞幾種：空氣晾干的；烘干（紅外燈或烘彩）；用濾紙吸干；置于干燥器中干燥。（紅外燈或烘彩）；用濾紙吸干；置于干燥器中干燥。四、主要儀器與試劑四、主要儀器與試劑 F儀器儀器: 減壓蒸餾裝置（套）、攪拌回流裝置（套）、電熱套、蒸餾裝置減壓蒸餾裝置（套）、攪拌回流裝置（套）、電熱套、蒸餾裝置(套套) 、分液漏斗、分液漏斗等等F試劑試劑:呋喃甲醛、氫氧化鈉、乙醚、鹽酸、無水硫酸鎂、呋喃甲醛、氫氧化鈉、乙醚、鹽酸、無水硫酸鎂、pH試紙試紙五、實驗裝置圖五、實驗裝置圖控溫-滴液攪拌回流裝置 六、實驗流程圖六、實驗流程圖呋喃甲醛滴加NaOH溶液攪拌，保持812 黃色漿狀物加水沉淀恰好溶解暗紅色溶液乙醚萃取乙醚層水 層干燥蒸餾加濃HCl至剛果紅變色結晶水重結晶收集呋喃甲酸,mp133134 收集呋喃甲醇餾分（169172 ）七、實驗關鍵及注意事項七、實驗關鍵及注意事項 F反應溫度若高于反應溫度若高于12，則反應難以控制，致使反應物變成深紅色；若，則反應難以控制，致使反應物變成深紅色；若溫度過低，則反應過慢，可能積累一些氫氧化鈉。一旦發生反應，則溫度過低，則反應過慢，可能積累一些氫氧化鈉。一旦發生反應，則過于猛烈，增加副反應，影響產量及純度。過于猛烈，增加副反應，影響產量及純度。F氧