有机化学实验讲义.doc
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1、.有机化学实验讲义琚辉 2006年12月天津中医药大学有机化学实验室实验一 蒸馏及沸点的测定一、 实验目的1.学会常量法测定液体的沸点2.掌握蒸馏装置的安装3.学会利用蒸馏的方法分离沸点不同的液体二、 实验原理饱和蒸汽压、沸腾、沸点的概念。蒸馏:所谓蒸馏就是将液体物质加热到沸腾变为蒸汽,又将蒸汽冷凝为液体,这两个过程的联合操作。如:将沸点相差30以上的混合液体蒸馏时,沸点较低的先蒸出,沸点较高的随后蒸出,不挥发的物质留在蒸馏瓶内,这样可达到分离和提纯的目的。纯液体有机化合物在蒸馏过程中,沸点范围很小0.51,所以可以利用蒸馏测定沸点。气化中心及沸石的使用。三、 实验步骤升降台的作用,电热套的使
2、用及注意事项,选用适当容积的蒸馏烧瓶,温度计的选择和使用,冷凝管的种类及使用,接受器和前馏分。仪器的安装顺序:由下到上,由左到右。如图安装磨口部分连接紧密,与大气联通。1. 250ml低烧瓶加入100ml乙醇水溶液,加入1-2粒沸石,通入冷凝水2. 打开电源,节电压至100v3. 溶液沸腾,观察温度计示数变化4. 收集馏分,72-785. 量取收集馏分体积,计算产率6. 仪器的拆除(顺序与安装顺序相反)四、实验重点1.蒸馏的原理 2.仪器的合理使用 3.沸石的使用 4.产律的计算 5.仪器的安装和拆除6.蒸馏时温度计的位置实验二 熔点测定及温度计的校正一 实验目的1. 学会使用熔点仪测定有机物
3、的熔点。2. 掌握绘图法校正温度计的方法。3. 通过测定有机物熔点,判断物质的纯度。二 实验原理熔点:通常把晶体加热到一定温度时,即可以从固态转变液态,此时的温度就为该晶体的熔点。纯净的晶体从开始熔化(其现象为塌落并有液体产生)即为始熔,至完全熔化(其现象为晶体完全消失变为液体)即全熔的温度范围叫熔距或熔程。当达熔点时,纯化合物晶体几乎同时崩溃熔化,熔距很短,一般在0.51;不纯的化合物晶体,即当有少量杂质存在时,其熔点一般会下降,熔距增大。因此,测定固体物质的熔点可鉴定其化合物的纯度。熔点是反映有机物纯度的指标,由于杂质的存在,常使熔点降低。同时,因为固体有机化合物有其固定的熔点,所以从熔点
4、的测定,又可初步推知其为某种化合物。三 实验步骤1.熔点管的制备:通常用内径约1mm长约60一70mm、一端封闭的毛细管作为熔点管。2.试样的装入:样品的高度约23mm3.熔点的测定与温度计的使用4.升温速度的控制5.绘制温度计校正曲线6.测量未知样品四 实验的注意事项:1.药品应装填紧密2.升温速度应不妨碍观察3.温度降到合适时再进行下一次测量实验三 水蒸汽蒸馏一、 实验目的1. 学习水蒸气蒸馏的原理及应用2. 掌握水蒸气蒸馏的装置及操作方法二、 实验原理水蒸汽蒸馏是用来分离和提纯有机化合物比较常用的方法,对于一些难溶于水但具有一定挥发性的物质,可以用通入水蒸汽的方法把它和水一起蒸馏出来,这
5、叫水蒸气蒸馏。能进行水蒸气蒸馏的有机物必须是具备以下三个特性: 1. 不溶或难溶于水(若溶于水,则蒸汽压显著下降,不易蒸出) 。2. 在沸腾下与水长时间共存不起化学反应。3. 在100左右时,必须有一定的蒸汽压(不小于1333.22Pa)。当有机物与水一起共热时,根据分压定律(道尔顿定律),整个系统的蒸气压应为各组分蒸气压之和。 P总=P水+P有。当混合物中各组分的蒸气压总和等于外界大气压时,混合物开始沸腾。此法常用于下列几种情况:1.反应混合物中含有大量树脂状杂质或不挥发性杂质。2.从固体多的反应混合物中分离被吸附的液体产物。3.某些有机物在达到沸点时容易被破坏,采用水蒸汽蒸馏,可在100以
6、下蒸出。三、 实验步骤按要求安装水蒸汽蒸馏的装置图。用500ml圆底蒸馏烧瓶作为水蒸馏器,用电热套加热。加入的水量以其容积的1/2-2/3为宜, 安全管几乎插至发生器底部,加二粒沸石(安全管插入蒸馏头接A接口至蒸馏烧瓶)。T型管止水夹及后面90弯管、T型管的乳胶管插入蒸馏头侧管中,蒸馏部分为250ml三颈瓶。一颈用玻璃塞塞住,中间口插入90玻璃管,顺序为90玻璃管、温度计套管插入大小头接三颈瓶中间的口,调玻璃管接近烧瓶底部,没于待蒸馏液面之下,三颈瓶第二颈用蒸馏弯头75与水冷凝器相连后,接尾接管、锥形瓶。加料:三颈瓶内加入30ml环己烷。蒸馏:打开止水夹,加热至水沸腾,关闭止水夹,水蒸气进入蒸
7、馏部分,开始蒸馏,蒸馏速度为23滴/秒。结束:当蒸馏无明显油球,澄清透明时,先打开止水夹,然后移开热源,以免发生倒吸现象。蒸出物用分液漏斗分离出环己烷。注意: 必须经常检查安全管中水位是否正常,如果安全管内水柱从顶端喷出,说明蒸馏系统内压力增高,应立即打开弹簧夹,检查原因。 避免倒吸现象的发生。如果蒸馏瓶内压力大于水蒸汽发生器内的压力,将产生液体倒吸,也应立即打开弹簧夹。 蒸馏部分混合物溅飞是否厉害,一旦发生不正常,应立即旋开螺旋夹,移走热源。排故障后方可继续蒸馏。实验四 萃取一、 实验目的1. 掌握分液漏斗的使用。2. 学会使用分液漏斗,进行有机物的萃取、洗涤。二、实验原理萃取是有机化学实验
8、中用来提取或纯化有机化合物的常用操作之一。应用萃取可以从固体或液体混合物中提取出所需要的物质,也可以用来洗去混合物中的少量杂质。通常称前者为“抽提”或“萃取”;后者为“洗涤”。若一物质在两液相A和B中的浓度分别为CA和CB,则在一定温度下,CACBK。K是一常数,称为“分配系数”,可近似地看作此物质在两溶剂中的溶解度之比。在萃取时,若在水溶液中先加入一定量的电解质(如氯化钠),利用所谓“盐析效应”,所降低有机化合物和萃取溶剂在水溶液中的溶解度,常可提高萃取效果。用同样体积的溶剂,分多次萃取比一次萃取效率高。一般同体积溶剂分为3-5次萃取即可。同理也适用于由溶液中除去(或洗涤)溶解的杂质。三、实
9、验操作1.分页漏斗的检漏2.凡士林的涂抹方法3.分页漏斗的干燥4.正确使用分液漏斗(握法,震荡,放气,静置)实验五 正溴丁烷的制备一、实验目的:(1)学习用溴化钠、浓硫酸和正丁醇制备正溴丁烷的原理和方法。(2)掌握带有吸收毒气装置的加热回流操作。(3)学习分液漏斗的使用及复习蒸馏操作。二、实验原理: 用浓硫酸和溴化钠作溴代试剂。从正丁醇制备正溴丁烷。 主要反应:NaBr+H2SO4(浓) HBr+NaHSO4 n-C4H9OH +HBr n-C4H9Br +H2O 副反应: CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH=CH2 +H2O 2n-C2H9OH (n-C4H9)2O +H2O三、
10、实验步骤回流装置:如图如图安装,后加料,在150ml圆底烧瓶中放20ml水,再小心加入29ml浓硫酸。混合均匀后,冷至室温,边摇边加19ml正丁醇及25g研细的溴化钠。洄流: 先加沸石,尽快装上洄流冷凝管,从其上端接一溴化氢气体吸收装置。电热套加热回流1.5小时,反应发生,可见到分层,上层为产品。蒸馏:流结束后,移去电热套,让混合物冷却。改装仪器蒸馏,烧瓶中再加沸石,流速控制在23滴/秒。接受:0ml三角瓶浸在盐水溶液中,接受产品,产品分层。蒸至馏出液澄清或用水检确证无n-C4H9Br(油状物),停止蒸馏。分离杂质:出液的主要成分是正溴丁烷和水,其它还有余下的正丁醇,副产物丁醚、1-丁烯及少量
11、的硫酸和HBr。用分液漏斗将杂质除去。(分液漏斗的使用方法要讲。)水和正溴丁烷不相混溶,将二者在分液漏斗中一起振摇,静置后分为二层。 用15ml水洗涤 加10ml浓硫酸洗涤 用水、饱和NaHCO3及水各15ml洗涤三次 干燥:最后将有机层倒入50ml有塞的三角瓶中,加2g无水CaCl2 称重计算产率实验六 肉 桂 酸一、实验目的(1)熟悉采用珀金反应制备肉桂酸的原理和方法(2)掌握水蒸气蒸馏的原理及操作方法。二、实验原理芳香醛和脂肪酸酐在相应脂肪酸碱金属盐的催化下缩合,生成芳基丙烯酸类化台物,这个反应称为珀金(Perking)反应。本反应的实质酸酐与芳醛之间的羟醛缩合,其反应式为:三、实验步骤
12、 本实验所用反应仪器及量取反应试剂的容器必须是干燥的。在干燥的100ml圆底烧瓶中放入3g碾细的、新焙融过的无水醋酸钾粉料5m1(005mo1新蒸馏过的苯甲醛2和7m1醋酸酐,振荡使三者混合。装上空气冷凝管,在电热套上加热回流,保持75分钟。将反应物趁热倒入盛有150m1水的500m1圆底烧瓶内,原烧瓶用100m1沸水分两次洗涤,洗涤液也倒入500m1烧瓶中。一边充分摇动烧瓶,一边慢慢加入少量碳酸钠固体3,直至反应混合物呈弱碱性(约775g)。然后进行水蒸气蒸馏,蒸出未作用的苯甲醛至馏出液无油珠状为止。剩余物中加入少许活性炭,加热回流10分钟,趁热过滤。滤液小心地用浓盐酸酸化。将热溶液放入冷水
13、浴中,搅拌冷却。待肉桂醛完全析出后,减压过滤,产物用少量水洗净,挤压去水分,在100以下干燥,计算产率。实验七 乙酸乙酯的制备(一)实验目的(1) 了解并掌握乙酸乙酯的制备方法。(2) 掌握蒸馏及分液漏斗的使用方法。(二)实验原理 本实验在浓硫酸催化下,采用乙酸与乙醇为原料,加热而制得乙酸乙酯。CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOC2H5+H2O为加快酯化反应速率,可增高温度或使用催化剂,使反应在较短的时间内达到平衡。破坏可逆平衡,使产量提高。(三)实验步骤 如图装置将15m1冰醋酸和23m195乙醇置于l00ml圆底烧瓶中,在振摇下加入75m1浓硫酸充分摇匀,加几颗沸石,装上回流冷凝
14、管,在水浴上加热回流30分钟。稍冷后,改成蒸馏装置,水浴上蒸馏,蒸至不再有蒸出物为止。往馏出液中加饱和碳酸钠溶液,充分摇匀,有机相呈碱性或中性。用分液漏斗分去有机相,有机相加等体积的饱和食盐水洗一次,再用等体积的饱和氯化钙溶液洗一次,分出有机相,用无水硫酸钠干燥。干燥后的粗产品滤至干燥的蒸馏烧瓶中,加几颗沸石,于水浴上蒸馏,收集7378馏分。(四)计算产率实验八 甲基橙的制备(一)实验目的:1.掌握由重氮化、偶合反应制备甲基橙的原理和方法。2.巩固重结晶的操作。(二)实验原理重氮盐常用来制备芳香卤代物、酚、芳腈及偶氮染料等,如指示剂甲基橙,它是由对氨基苯磺酸重氮盐与N,N-二甲基苯胺的醋酸盐,
15、在弱酸介质中偶合得到的。偶合首先得到的是嫩红色的取代甲基橙,称为酸性黄;在碱性中酸性黄转变为橙黄色的钠盐,即甲基橙。介质的酸碱性对偶合反应影响颇大,酚类的偶联反应宜在中性或若碱性中进行;胺类偶联反应宜在中性或弱酸性中进行。(三)实验步骤1.准备几个小烧杯,配制下列溶液用。将20ml55碳酸钠溶液冲稀至45ml,加3.5g对氨基苯磺酸1,待其溶解后,在与7ml水溶解有1.2g亚硝酸的溶液混合均匀,倒入滴定管中。滴定管中放置20ml水冲洗的3ml盐酸溶液.滴定管中装有2.1ml N,N-二甲苯胺,1ml冰醋酸,和20ml乙醇的混合液。2.调节各滴定管的滴速,首先在滴定管中加入适量的蒸馏水,以调节滴
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