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文檔簡介
乙酰乙酸乙酯的制備掌握克萊森酯縮合制備乙酰乙酸乙酯的原理和方法。掌握無水操作和減壓蒸餾的安裝和操作。1實驗原理Claisen酯縮合反應:
含α-活潑氫的酯在強堿性試劑(如Na,NaNH2,NaH,苯甲基鈉或格氏試劑)存在下,能與另一分子酯發生Claisen酯縮合反應,生成β-羰基酸酯。乙酰乙酸乙酯即通過此反應制備(R=CH2CH3)2實驗原理
反應的堿催化劑實際上是鈉與乙酸乙酯中殘留的少量乙醇作用產生的乙醇鈉。反應機制包括下列步驟:1.酸-堿交換:3實驗原理2.加成反應及催化劑再生:4實驗原理
所制得的乙酰乙酸乙酯是一個酮式和烯醇式混合物,在室溫下含有93%的酮式及7%的烯醇式。反應需連續進行,若間隔時間太久,兩種形式之間會發生脫乙醇的縮合反應,生成去水乙酸,從而使產率降低。烯醇式酮式5試驗裝置(制備鈉砂)6實驗步驟7減壓蒸餾實驗裝置8減壓泵實驗室通常用水泵或油泵進行減壓。
水泵:系用玻璃或金屬制成,其效能與其構造、水壓及水溫有關。水泵所能達到的最低壓力為當時室溫下的水蒸氣壓。例如在水溫為6-8℃時,水蒸氣壓為0.93-1.07kPa(1kPa=7.5mHg);在夏天,若水溫為30℃,則水蒸氣壓為4.2kPa左右。
現在一般用循環水泵代替簡單水泵,在使用時比油泵更加方便、實用和簡單。9減壓泵
油泵的效能決定于油泵的機械結構以及真空泵油的好壞。好的油泵能抽至真空度為13.3Pa,油泵結構較精密,工作條件要求較嚴。蒸餾時,如果有揮發性的有機溶劑、水或酸的蒸氣,都會損壞油泵。因為揮發性的有機溶劑蒸氣被油吸收后,就會增加油的蒸氣壓,影響真空效能。而酸性蒸氣會腐蝕油泵的機件。水蒸氣凝結后與油形成濃稠的乳濁液,破壞了油泵的正常工作,因此使用時必須十分注意油泵的保護。10制備乙酸乙酯的蒸餾步驟當被蒸餾物中含有低沸點的物質時,應先進行普通蒸餾,然后用水泵減壓蒸去低沸點物質,最后再用油泵減壓蒸餾。
在蒸餾瓶中,放置待蒸餾的液體及磁力攪拌子,裝好儀器,打開安全瓶上的二通活塞,然后開泵抽氣。逐漸關閉安全瓶活塞,從壓力計上觀察系統所能達到的真空度。11制備乙酸乙酯的蒸餾步驟開啟冷凝水,選用合適的熱浴加熱蒸餾。經常注意蒸餾情況和記錄壓力、沸點等數據。蒸餾完畢時,應關閉熱源,撤去熱浴,待稍冷后緩緩解除真空,使系統內外壓力平衡后,方可關閉油泵。否則,由于系統中的壓力較低,油泵中的油就有吸入干燥塔的可能。12制備乙酸乙酯的蒸餾的注意事項我們用電磁攪拌代替毛細管產生氣泡以防止暴沸,不過在蒸餾過程中由于壓力驟降或是還存在低沸點物質的原因,仍很可能產生暴沸。因此在逐漸關閉安全瓶活塞時,應密切注意蒸餾瓶內情況,一旦有暴沸傾向,應立即適度打開安全瓶活塞,消除暴沸。蒸餾前要預先讀當時的大氣壓力,將大氣壓力減去氣壓計讀數,即是蒸餾瓶內的壓力。停止減壓蒸餾(無論水泵,油泵)時必須先將體系內壓力與大氣壓平衡后再關抽氣泵。13乙酰乙酸乙酯沸點與壓力的關系壓力/mmHg*7608060403020沸點/℃181100979288821814121051.00.178747167.35428.55*1mmHg=1Torr=133.322Pa
14實驗注意事項本實驗為無水操作,在加入醋酸前反應體系應絕對無水。若鈉不慎與水接觸而著火,切勿倒水槽,應用干毛巾遮擋滅火,嚴重則使用滅火器。振搖制備鈉沙時可先不通冷凝水,振搖要有力,否則難制備鈉沙。反應完畢后得到的橘紅色透明液體中可能有黃色固體,即為去水乙酸。向反應體系中加入乙酸時要注意若瓶內仍有鈉存在,開始幾滴必須小心從冷凝管上方加入,可能有火苗出現,無大礙,之后便可較快加入。15酸性縮合16苯胺的制備掌握用硝基苯還原制備苯胺的原理及其方法。了解水蒸汽蒸餾的原理、基本操作及其用途。17實驗原理反應式:
苯胺的制取不可能用任意直接方法將氨基(-NH2)導入芳環上,而是經過間接方法來制取。將硝基苯還原就是制取苯胺的一種重要的方法。實驗室常用的還原劑有錫-鹽酸、二氯化錫-鹽酸,鐵-鹽酸、鐵-醋酸及鋅-醋酸等。用錫-鹽酸作還原劑時,作用較快。產率較高。但價格較貴,同時,酸堿用量較多,鐵-鹽酸的缺點是反應時間較長,但成本低,酸的用量僅為理論量的1/40,如用鐵-醋酸,還原時間還能顯著縮短。18還原機理:鐵粉被活化,生成還原劑乙酸亞鐵:乙酸亞鐵被氧化生成堿式乙酸鐵:堿式乙酸鐵與鐵及水作用后,生成乙酸亞鐵和乙酸,形成催化循環:19鐵粉還原硝基苯的反應原理20水蒸氣蒸餾定義:把不溶或難溶于水但有一定揮發性的有機物和水混和,通入水蒸氣,使有機化合物隨著水蒸氣蒸餾出來的操作。適于水蒸氣蒸餾物質的條件:不溶(幾乎不溶)于水沸騰下不與水發生化學反應在100℃左右必須有一定的蒸氣壓(一般不小于1.33kPa)21實驗用試劑鐵粉,20g冰乙酸,2mL硝基苯,10.5mL精鹽粒狀NaOH22實驗步驟硝基苯的加入:由于反應比較劇烈,硝基苯需從冷凝管上方分批加入。開始可能無現象,是因為反應尚未引發,可小心加熱,一旦反應啟動后即比較劇烈。每加一次硝基苯均需劇烈振蕩,待反應開始穩定再加下一批硝基苯。如果反應液上沖很厲害,可以在冷凝管上方再加一根冷凝管。23試驗裝置反應裝置水蒸氣蒸餾裝置24水蒸氣蒸餾注意事項正確安裝水蒸氣蒸餾裝置(反應瓶不動,回流裝置改蒸餾裝置,前方加水蒸氣發生裝置)。水蒸氣發生瓶內裝水量為容積的3/4為宜,內須加沸石。水蒸氣導管須插入到反應瓶液面以下,可往反應瓶內加適量水,但瓶內液體總體積不宜超過容積的1/3。水蒸氣蒸餾時一般只對水蒸氣發生瓶進行加熱。但為防止水蒸氣在反應瓶中冷凝積累過多,可適當對反應瓶進行加熱。蒸餾完畢后及時清洗烘干蒸餾裝置以備最后蒸餾用。25實驗步驟鹽析作用:由于產物苯胺在水中有一定的溶解度。加入精鹽使水層飽和,這樣溶解在水中的大部分苯胺就成油狀物析出,可減少損失。產物折光率:1.5863密度:1.02g/mL26氯苯的合成了解應用Sandmeyer反應制備氯苯的方法和原理。進一步熟練掌握水蒸汽蒸餾的安裝和操作。27實驗原理Sandmeyer反應:芳香族伯胺和亞硝酸鈉在冷的無機酸水溶液中生成重氮鹽,進而與亞銅鹽的化學反應。28重氮鹽形成的過程29Sandmeyer反應機理30原子軌道(sp2-p)的變化過程31實驗原理制得的重氮鹽易于發生進一步的取代反應:
32實驗原理
一般制備重氮鹽的方法是:將一級芳香胺溶于1:1的鹽酸水溶液中,制成鹽酸鹽水溶液。然后冷卻至1-5℃,在此溫度下慢慢滴加稍過量的亞硝酸鈉水溶液進行反應,即得到重氮鹽的水溶液,大多數重氮鹽很不穩定,在室溫下就會分解,不宜長期存放,不需分離應盡快進行下一步反應。
實驗中,重氮鹽與氯化亞銅以等物質的量混合。由于氯化亞銅在空氣中易被氧化須在使用時制備。在操作上是將冷的重氮鹽溶液慢慢加入較低溫度的氯化亞銅溶液中。33反應式氯化亞酮的制備:
氯苯的制備:34實驗用試劑五水硫酸銅,15g氯化鈉,4.5g亞硫酸氫鈉,4g氫氧化鈉,2.25g濃鹽酸,40mL苯胺,5.4g亞硝酸鈉,3.65g淀粉-碘化鉀試紙10%NaOH水溶液濃硫酸無水氯化鈣35試驗裝置制CuCl簡易水蒸氣蒸餾裝置36實驗步驟氯化亞銅的制備:37實驗步驟重氮鹽溶液的制備:一般需要加入3倍摩爾量的酸:1摩爾與胺成鹽;1摩爾中和亞硝酸鈉;還有1摩爾保持體系酸性,因為重氮鹽在酸性條件下穩定(在堿性條件由于生成重氮鹽氫氧化物而易于分解)。38實驗步驟氯苯的制備:39實驗步驟氯苯的制備:氯苯折光率:1.107;密度:1.0697;沸點:132℃40實驗注意事項配置各溶液時各量一定要稱準。加入亞硫酸氫鈉溶液時一定要振搖,否則形成的褐色沉淀易結塊,影響氯化亞銅的質量。制備氯化亞銅時要靜置時白色的氯化亞銅沉淀完全,傾倒上層液體應小心不要將沉淀倒出。氯化亞銅易被氧化成有色的二價銅鹽,制備好之后要密封冷卻存放。制備重氮鹽時一定要保持好溫度。在加入85-90%的亞硝酸鈉溶液后即可用試紙測試,變藍則不再繼續加入。分解重氮鹽-CuCl復合物時不宜室溫多放置,加熱分解時間太長會增加副反應的發生。41試驗過程中可能遇到的問題與解決1)在制備氯化亞銅時,溶液由藍色變成淺綠色或者白色。如果發現溶液仍呈藍綠色則表示還原不完全,應酌情多加亞硫酸氫鈉;如發現沉淀呈黃褐色,應立即滴加幾滴鹽酸并稍加震蕩,使其中氫氧化銅轉化為氯化亞銅。加酸不能過多,因氯化亞銅溶解于酸。2)重氮鹽久置也會分解,所以兩只制備后要立即應用。3)若有過量的亞硝酸存在,可用尿素水溶液分解,生成二氧化碳和氮氣。4)如果較快地將重氮鹽倒入氯化亞銅溶液中,會有較多副產物偶氮苯生成。5)重氮鹽-氯化亞銅復鹽不穩定,約于15oC自行放出氮氣。在分解復鹽時,反應溫度對產物的產量有很大影響,適當地提高反應溫度可以加速分解。但溫度過高,則由于副反應而產生焦油狀物質,所以要嚴格控制復鹽分解反應的溫度。6)濃硫酸可以除去苯酚和偶氮苯副產物。422-甲基2-丁醇的合成實驗目的:1)了解格氏試劑的制備及性質;2)通過格氏試劑與酮反應制取叔醇實驗原理:實驗藥品:溴乙烷金屬鎂乙醚丙酮碳酸鈉無水碳酸鉀硫酸43反應裝置圖44氫化肉桂酸的合成實驗目的:1)學習蘭尼(Raney)鎳的制備方法2)學習催化加氫的操作實驗原理:實驗藥品:Ni-Al合金氫氧化鈉無水乙醇肉桂酸45實驗步驟1)Raney鎳的制備:
50mL燒瓶中放置1gNi-Al合金+5mL水
攪拌均勻+1.6g氫氧化鈉,有氫氣溢出。控制堿的加入速度,以泡沫不溢出為宜。(約5min)
反應物室溫放置10min
70oC水浴保溫半小時,傾去上層溶液,用傾析法蒸餾水洗滌兩次,再用乙醇洗。
所得Raney,用無水乙醇覆蓋備用462)肉桂酸的催化氫化(簡易常壓催化裝置)
a)燒瓶中將0.05g肉桂酸(0.3mmol)溶解于1mL溫熱的無水乙醇中,冷至室溫,加入2-4滴蘭尼鎳乙醇,放入攪拌子塞緊連有導氣管的橡皮塞,與氫化系統相連。
b)氫化開始前,按照下列步驟調節活塞1和2以及平衡瓶:使儲
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