氫化肉桂酸的制備一、 實驗目的1、 掌握一種RaneyNi催化劑的制備方法2、 掌握催化加氫的相關操作3、 練習減壓蒸餾等操作；二、 實驗原理催化加氫是一種重要的合成方法，包括烯烴、苯環、硝基的加氫等，具有應用范圍廣、操作簡單等優點。在實驗室合成和工業生產中都有著重要的意義，催化加氫反應是向體積縮小的方向進行，增加壓力有助于反應進行，但壓力增大對設備和技術有一定要求；通過適當的催化劑，可以降低壓力甚至常壓下進行。其中RaneyNi以價廉易得而著稱。將i：i的鋁鎳合金分批投入到氫氧化鈉溶液中，由于氫氧化鈉與合金中的鋁反應生成鋁酸鈉而溶解，殘留的鎳呈多孔蜂窩狀，所以又稱為骨架鎳。三、 實驗裝置：四、實驗步驟1、 RaneyNi的制備1） 稱取5gNaOH于100mL燒杯中，在冰水浴冷卻下加20mL蒸餾水溶解，使堿液溫度控制在10°C以下。2） 將4g鋁鎳合金粉（1:1）分6-10批次小心地加入到堿液中，反應放熱釋放出氫氣，需不斷攪拌將溫度控制在25C以下。3） 加畢后撤去冰水浴，溶液逐漸恢復室溫；將燒杯置于65C的恒溫水浴上，攪拌至無氣泡逸出（約1h），停止加熱攪拌。靜置使鎳粉沉積、冷卻.4） 將燒杯傾斜并輕輕敲擊杯壁，使燒杯底部固體滑向一邊，小心傾斜倒出大部分堿液，注意殘留的堿液必須能覆蓋固體。5） 按同樣操作用20-30mL蒸餾水洗滌3-5次（至用pH試紙檢驗時，洗滌液呈中性），再用10mL無水乙醇洗滌3-5次，整個過程嚴禁將固體暴露在空氣中。6） 加入20mL無水乙醇做溶劑，將制備的RaneyNi催化劑一起移入50mL磨口錐形瓶中，備用。2、 催化氫化1） 在50mL三口瓶中，加入磁子。2） 將1.5g肉桂酸和25mL95%的乙醇加入到三口瓶中，攪拌微熱使之溶解。3） 取所制備的RaneyNi約0.75g加入到三口瓶中，用少量的無水乙醇沖洗附在瓶壁上的催化劑，塞緊連有導氣管的磨口塞。4） 按圖組裝加氫實驗裝置，三通閥1連接氫氣計量瓶和加氫反應瓶，三通閥2連接真空泵。5） 在反應開始前，首先要用氫氣置換系統中的空氣：a） 旋轉三通閥1使氫氣計量瓶與大氣相通，提高球形漏斗的位置，將氫氣計量瓶充滿水，趕盡其中的空氣；b） 關閉三通閥1，將三通閥2與真空泵相連，用水泵將三口瓶抽真空，關閉三通閥2；c） 慢慢打開氫氣減壓閥（出口壓力不能超過10kPa）,旋轉三通閥1，用排水集氣法使氫氣計量瓶充入氫氣；d） 關閉氫氣減壓閥，旋轉三通閥2，使氫氣計量瓶中的氫氣流入三口瓶；e） 如此抽空氣和充氫，反復3-4次。6） 置換空氣結束后，打開恒溫水浴溫度控制在42°C；氫氣計量瓶中的氫氣消耗近完時，停止攪拌重新充氫；7） 記錄每吸收50mL氫的時間，作時間和加氫量之間的關系曲線；8） 當加氫接近完全時，氫氣的吸收極其緩慢。至不再吸收氫時，停止攪拌和恒溫水浴，關閉鋼瓶閥門，旋轉三通閥1和2放空系統，卸下三口瓶。9） 冷卻至室溫，抽濾除去催化劑，用少量乙醇洗滌2-3次。10） 將濾液轉入蒸餾瓶中，先水浴加熱蒸除乙醇，再減壓蒸餾，收集60-63C（0.6kPa）的餾分。得無色透明液體，稱量，測折光率，計算產率。五、 注意事項不要將催化劑抽干，否則會發生自燃。萬一催化劑自燃，可迅速取下漏斗，用水沖滅即可六、 思考題：1、 在制備RaneyNi催化劑的過程中，為何催化劑不能暴露在空氣中？答：在干燥狀態下，RaneyNi在空氣中會自燃。所以制備和保存均應在溶液中，而不能暴露在空氣中。2、 為什么氫化過程中，攪拌對氫化速度有顯著的影響？答：使氫氣與溶液充分接觸，增強氫氣向反應體系的擴散，加速反應進行。3、 有機化學反應常見的加氫試劑類型有哪些？舉例說明之。羧基可以用什么試劑還原？碳碳不飽和鍵，包括-C=C-和-C=C-，它們一般不選用金屬有機化合物進行還原，原因是因為碳碳不飽和鍵的加氫還原機理與-C=O,-C=N不同。根據碳碳不飽和鍵的類型可以將其再細分為兩類物質分別對其進行小結。1.1烯烴的加氫還原反應對于烯烴化合物，它只涉及到碳碳雙鍵（-C=C-），所以在加氫還原反應中它的產物基本上（這里我們不考慮共軛烯烴和芳烴里面的碳碳雙鍵）可以認為是唯一的，即為烷烴（-C-C-）。這種加氫方式主要得到如上圖所示的順式產物（當然也存在少量反式產物），不同催化劑，溶劑還有壓力對產物構型有很大影響，一般我們常用的為PtO2在CHOH溶劑中，主要得到順式產物。1.2炔烴的加氫還原反應和烯烴類似，炔烴也可以被還原成烷烴：但對于炔烴化合物，相比烯烴化合物里面單純的碳碳雙鍵來說C與C之間又多了一個鍵的形成，故其加氫還原產物除烷烴外多了-一個選擇一烯烴。而烯烴有順反異構，所以反應會有兩種可能性。含有碳氧雙鍵的化合物包括醛，酮，羧酸，酯，酰鹵等，根據還原程度的不同可以選擇還原能力不同的各種試劑。2.1將碳氧雙鍵還原成羥基將碳氧雙鍵(-C=O)還原成羥基(-CH-OH)，簡單的可以看作在C和。上分別加上一個H原子，一般我們常用的還原劑都可以達到這個目的，當然，根據反應物的區別，對催化劑和還原劑的要求會有稍許差別：對于醛，酮來說，由于羰基連接的為兩個烴基，此處碳氧雙鍵的活性較大，一-般能夠提供H-的物質都可以跟醛酮反應生成相應的醇，如：LiAIH4的選擇性非常好，在還原a,B-不飽和醛酮時，它僅還原C=O而不還原C=C,NaBH4的選擇性不如LiAlH4。在還原a,B-不飽和醛酮時，催化加氫可以控制條件分別得到飽和醛酮或相應的醇，而Li/NH3(液)可以將a,B-不飽和醛酮還原成飽和醛酮。對于酰鹵來說，情況類似：對于羧酸和酯來說，由于它們的羰基活性較弱，NaBH4不能有效地將他們還原成醇，此時必須要用到更活潑的還原劑，如LiAlH4，也可以用活潑金屬如Na琴與反應：2.2將碳氧雙鍵還原成烴基LiAIH4之類的還原劑，以及催化加氫的方法，只能將雙鍵打開加入H，而不能將C.上聯接的O原子也除掉生成烷烴，此時需要甬道一