有机金属化合物的操作方法与研究方法课件.ppt
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1、关于有机金属化合物的操作方法与研究方法第1页,此课件共54页哦2.1无水无氧操作方法无水无氧操作方法很多有机金属化合物易被很多有机金属化合物易被氧或水分解氧或水分解,处理这样的化合物时,关键是如何不使空气进入。,处理这样的化合物时,关键是如何不使空气进入。对于温度一升高就对于温度一升高就发生分解的化合物,一定要在低温下实验。除了这两点与通常的有机化学实验不同外,其余与有机发生分解的化合物,一定要在低温下实验。除了这两点与通常的有机化学实验不同外,其余与有机合成所用方法大休相同隔绝空气的操作有如下方法:合成所用方法大休相同隔绝空气的操作有如下方法:(1)在纯的惰性气体氛围中操作,手套操作箱,在纯
2、的惰性气体氛围中操作,手套操作箱,(2)在惰性气体的气流保护下操作,使用在惰性气体的气流保护下操作,使用施兰克施兰克(Schlenk)型容器,型容器,(3)在全部真空系统中操作。在全部真空系统中操作。n这些方法可根据实验目的选择或组合使用这些方法可根据实验目的选择或组合使用第2页,此课件共54页哦向有机金属化学的前辈致敬!向有机金属化学的前辈致敬!在处理空气中易分解的化合物要十分耐心,稍不留心,进入空气,十分在处理空气中易分解的化合物要十分耐心,稍不留心,进入空气,十分珍贵的样品就毁于一旦,有时真会尝到那种捶胸顿足、甚至想痛苦一场的滋珍贵的样品就毁于一旦,有时真会尝到那种捶胸顿足、甚至想痛苦一
3、场的滋味。要成为一个合成对空气敏感化合物的熟手,似乎必须哭几次鼻子。味。要成为一个合成对空气敏感化合物的熟手,似乎必须哭几次鼻子。尽管这样,前世纪中叶,尽管这样,前世纪中叶,Frankland及其学生们开展了能自燃的烷基及其学生们开展了能自燃的烷基锌化合物的实验。他们究竟史怎么实验的呢?处理这些一接触空气就着锌化合物的实验。他们究竟史怎么实验的呢?处理这些一接触空气就着火,一碰水就爆炸的化合物进行研究使用的却是今天看来只不过是原始火,一碰水就爆炸的化合物进行研究使用的却是今天看来只不过是原始的器具,有机金属化学前辈的工作真是令人钦佩!的器具,有机金属化学前辈的工作真是令人钦佩!第3页,此课件共
4、54页哦Schlenk操作瓶操作瓶Schlenk操作操作第4页,此课件共54页哦几种惰性气流下的反应装置第5页,此课件共54页哦第6页,此课件共54页哦液体转移液体转移1,针筒转移,针筒转移2,通过压力管线转移,通过压力管线转移第7页,此课件共54页哦固体转移固体转移第8页,此课件共54页哦过滤过滤第9页,此课件共54页哦真空管线真空管线第10页,此课件共54页哦第11页,此课件共54页哦实验室具体操作实验室具体操作注意:注意:注意:注意:n n 抽真空后一定要充氮气抽真空后一定要充氮气抽真空后一定要充氮气抽真空后一定要充氮气n n 充氮气一定要注意压力,否则充氮气一定要注意压力,否则充氮气一
5、定要注意压力,否则充氮气一定要注意压力,否则冲出水银。冲出水银。冲出水银。冲出水银。n n 操作一定要缓慢,否则易冲出水银操作一定要缓慢,否则易冲出水银操作一定要缓慢,否则易冲出水银操作一定要缓慢,否则易冲出水银n n 实验操作一定要细心,用心,实验操作一定要细心,用心,实验操作一定要细心,用心,实验操作一定要细心,用心,缓慢缓慢缓慢缓慢第12页,此课件共54页哦第13页,此课件共54页哦手套操作箱结构示意图手套操作箱结构示意图手套操作箱第14页,此课件共54页哦第15页,此课件共54页哦溶剂和气体的纯化处理溶剂和气体的纯化处理1 惰性气体的纯化:常用的惰性气体:氮气、氩气、氦气氮气对金属锂有
6、反应活性,对其他的一些金属也有活性。国内氮气分二种级别:1纯氮 99.9 2高纯氮 99.999一般说,O2和H2O的总量在10-15ppm比较安全,超过这个限度就要加以纯化纯化包括两部分:1 除氧2 除水第16页,此课件共54页哦1 除水干燥第17页,此课件共54页哦脱氧1,湿法,湿法实际应用较少,因为会带来水汽和溶剂气氛第18页,此课件共54页哦2,干法,常用金属和金属氧化物干法,常用金属和金属氧化物第19页,此课件共54页哦常用的脱氧剂是Cu2O和MnO低价态的金属盐第20页,此课件共54页哦气体的除水脱氧以及再生的过程分子筛除水气体Cu/Mn分子筛脱氧纯化气体再生N2-H2H2O高温加
7、热CaCl2NaOH分子筛分子筛feed初除水初除水CO2精除水第21页,此课件共54页哦溶剂的处理和纯化n一般的溶剂是化学纯(CR)和分析纯(AR)n对有机金属化合物比较敏感,必须纯化。n纯化时一定要按标准步骤操作,注意安全。第22页,此课件共54页哦第23页,此课件共54页哦第24页,此课件共54页哦第25页,此课件共54页哦有机合成试剂制备手册有机合成试剂制备手册(第二版)(第二版)黄黄枢枢谢如刚谢如刚等等书分为三部分:第一部分为书分为三部分:第一部分为“有机合成试剂的制备有机合成试剂的制备”,收集了有机合成常用试剂约,收集了有机合成常用试剂约400种,种,详细介绍了可靠的制备方法,并列
8、出了各种试剂的性质、用途、美国化学详细介绍了可靠的制备方法,并列出了各种试剂的性质、用途、美国化学文摘登陆号和有关重要文献;第二部分为文摘登陆号和有关重要文献;第二部分为“常用试剂的纯化常用试剂的纯化”,介绍了商,介绍了商品试剂在必要时的进一步纯制方法;第三部分为品试剂在必要时的进一步纯制方法;第三部分为“常用溶剂的纯化和干燥常用溶剂的纯化和干燥”。在有机化学实验中,经常使用各类溶剂作为反应介质或用来分离提纯粗产物。由于在有机化学实验中,经常使用各类溶剂作为反应介质或用来分离提纯粗产物。由于反应的特点和物质的性质不同,对溶剂规格的要求也不相同。有些反应反应的特点和物质的性质不同,对溶剂规格的要
9、求也不相同。有些反应(如格氏试剂如格氏试剂的制备反应的制备反应)对溶剂的要求较高,即使微量杂质或水分的存在,也会影响实验的正常进行。这种情况对溶剂的要求较高,即使微量杂质或水分的存在,也会影响实验的正常进行。这种情况下,就需对溶剂进行纯化处理,以满足实验的正常要求。这里介绍几种实验室中常用的有机溶剂的纯下,就需对溶剂进行纯化处理,以满足实验的正常要求。这里介绍几种实验室中常用的有机溶剂的纯化方法。化方法。第26页,此课件共54页哦常用有机溶剂的纯化常用有机溶剂的纯化乙醚乙醚沸点沸点34.51,折光率,折光率1.3526,相对密度,相对密度0.71378。普通乙醚常含有普通乙醚常含有2%乙醇和乙
10、醇和0.5%水水。久藏的乙久藏的乙醚常含有少量过氧化物醚常含有少量过氧化物。过氧化物的检验和除去过氧化物的检验和除去:在干净和试管中放入:在干净和试管中放入23滴浓硫酸,滴浓硫酸,1mL2%碘化钾溶液(若碘化钾溶液碘化钾溶液(若碘化钾溶液已被空气氧化,可用稀亚硫酸钠溶液滴到黄色消失)和已被空气氧化,可用稀亚硫酸钠溶液滴到黄色消失)和12滴淀粉溶液,混合均匀后加入乙醚,出现滴淀粉溶液,混合均匀后加入乙醚,出现蓝色即表示有过氧化物存在。除去过氧化物可用新配制的硫酸亚铁稀溶液(配制方法是蓝色即表示有过氧化物存在。除去过氧化物可用新配制的硫酸亚铁稀溶液(配制方法是FeSO47H2O60g,100mL水
11、和水和6mL浓硫酸)。将浓硫酸)。将100mL乙醚和乙醚和10mL新配制的硫酸亚铁溶液放在新配制的硫酸亚铁溶液放在分液漏斗中洗数次,至无过氧化物为止。分液漏斗中洗数次,至无过氧化物为止。醇和水的检验和除去醇和水的检验和除去:乙醚中放入少许高锰酸钾粉末和一粒氢氧化钠。放置后,氢氧化钠表面附有:乙醚中放入少许高锰酸钾粉末和一粒氢氧化钠。放置后,氢氧化钠表面附有棕色树脂,即证明有醇存在。水的存在用无水硫酸铜检验。先用无水氯化钙除去大部分水,再经金属钠棕色树脂,即证明有醇存在。水的存在用无水硫酸铜检验。先用无水氯化钙除去大部分水,再经金属钠干燥。其方法是:将干燥。其方法是:将100mL乙醚放在干燥锥形
12、瓶中,加入乙醚放在干燥锥形瓶中,加入2025g无水氯化钙,瓶口用软木塞塞无水氯化钙,瓶口用软木塞塞紧,放置一天以上,并间断摇动,然后蒸馏,收集紧,放置一天以上,并间断摇动,然后蒸馏,收集3337的馏分。用压钠机将的馏分。用压钠机将1g金属钠直金属钠直接压成钠丝放于盛乙醚的瓶中,用带有氯化钙干燥管的软木塞塞住。或在木塞中插一接压成钠丝放于盛乙醚的瓶中,用带有氯化钙干燥管的软木塞塞住。或在木塞中插一末端拉成毛细管的玻璃管,这样,既可防止潮气浸入,又可使产生的气体逸出。放置末端拉成毛细管的玻璃管,这样,既可防止潮气浸入,又可使产生的气体逸出。放置至无气泡发生即可使用;放置后,若钠丝表面已变黄变粗时,
13、须再蒸一次,然后再压至无气泡发生即可使用;放置后,若钠丝表面已变黄变粗时,须再蒸一次,然后再压入钠丝。入钠丝。第27页,此课件共54页哦常用有机试剂的纯化常用有机试剂的纯化-丙酮丙酮沸点沸点56.2,折光率,折光率1.3588,相对密度,相对密度0.7899。普通丙酮常含有普通丙酮常含有少量的水及甲醇、乙醛等还原性少量的水及甲醇、乙醛等还原性杂质。其纯化方法有:杂质。其纯化方法有:于于250mL丙酮中加入丙酮中加入2.5g高锰酸钾回流,若高锰酸钾紫色很快消失,再加入少高锰酸钾回流,若高锰酸钾紫色很快消失,再加入少量高锰酸钾继续回流,至紫色不褪为止。然后将丙酮蒸出,用无水碳酸钾或无水量高锰酸钾继
14、续回流,至紫色不褪为止。然后将丙酮蒸出,用无水碳酸钾或无水硫酸钙干燥,过滤后蒸馏,收集硫酸钙干燥,过滤后蒸馏,收集5556.5的馏分。用此法纯化丙酮时,须注意的馏分。用此法纯化丙酮时,须注意丙酮中含还原性物质不能太多,否则会过多消耗高锰酸钾和丙酮,使处理丙酮中含还原性物质不能太多,否则会过多消耗高锰酸钾和丙酮,使处理时间增长。时间增长。将将100mL丙酮装入分液漏斗中,先加入丙酮装入分液漏斗中,先加入4mL10%硝酸银溶液,再加入硝酸银溶液,再加入3.6mL1mol/L氢氧化钠溶液,振摇氢氧化钠溶液,振摇10min,分出丙酮层,再加入无水硫酸钾或无水硫酸钙,分出丙酮层,再加入无水硫酸钾或无水硫
15、酸钙进行干燥。最后蒸馏收集进行干燥。最后蒸馏收集5556.5馏分。此法比方法馏分。此法比方法要快,但硝酸银较贵,要快,但硝酸银较贵,只宜做小量纯化用。只宜做小量纯化用。第28页,此课件共54页哦常用有机溶剂的纯化四氢呋喃常用有机溶剂的纯化四氢呋喃(THF)沸点沸点67(64.5),折光率,折光率1.4050,相对密度相对密度0.8892。四氢呋喃与水能混溶,四氢呋喃与水能混溶,并常含有少量水分及过氧化物并常含有少量水分及过氧化物。如要制得无水四氢呋喃,如要制得无水四氢呋喃,可用氢化铝锂在隔绝潮气下回流(通常可用氢化铝锂在隔绝潮气下回流(通常1000mL约需约需24g氢化铝锂)除去其中氢化铝锂)
16、除去其中的水和过氧化物,然后蒸馏,收集的水和过氧化物,然后蒸馏,收集66的馏分(蒸馏时不要蒸干,将剩余少的馏分(蒸馏时不要蒸干,将剩余少量残液即倒出)。精制后的液体加入钠丝并应在氮气氛中保存。量残液即倒出)。精制后的液体加入钠丝并应在氮气氛中保存。处理四氢呋喃时,应先用小量进行试验,在确定其中只有少量水和过氧化物,作用不致过处理四氢呋喃时,应先用小量进行试验,在确定其中只有少量水和过氧化物,作用不致过于激烈时,方可进行纯化。!于激烈时,方可进行纯化。!四氢呋喃中的过氧化物可用酸化的碘化钾溶液来检验。如过氧化物较多,应另行处理为宜。四氢呋喃中的过氧化物可用酸化的碘化钾溶液来检验。如过氧化物较多,
17、应另行处理为宜。可现用可现用CuCl回流,除去大量的过氧化物。回流,除去大量的过氧化物。第29页,此课件共54页哦常用有机溶剂的纯化常用有机溶剂的纯化二氧六环二氧六环沸点沸点101.5,熔点熔点12,折光率,折光率1.4424,相对密度,相对密度1.0336。二氧六环能与水任意混合,二氧六环能与水任意混合,常含有少量二乙醇缩醛与水,久贮的二氧六环可能含有常含有少量二乙醇缩醛与水,久贮的二氧六环可能含有过氧化物过氧化物(鉴定和除去参阅乙醚)。(鉴定和除去参阅乙醚)。二氧六环的纯化方法,在二氧六环的纯化方法,在500mL二氧六环中加入二氧六环中加入8mL浓盐酸和浓盐酸和50mL水的溶液,水的溶液,
18、回流回流610h,在回流过程中,慢慢通入氮气以除去生成的乙醛。冷却后,加入固体氢氧,在回流过程中,慢慢通入氮气以除去生成的乙醛。冷却后,加入固体氢氧化钾,直到不能再溶解为止,分去水层,再用固体氢氧化钾干燥化钾,直到不能再溶解为止,分去水层,再用固体氢氧化钾干燥24h。然后过滤,在金。然后过滤,在金属钠存在下加热回流属钠存在下加热回流812h,最后在金属钠存在下蒸馏,压入饥丝密封保存。精,最后在金属钠存在下蒸馏,压入饥丝密封保存。精制过的制过的1,4-二氧环己烷应当避免与空气接触。二氧环己烷应当避免与空气接触。第30页,此课件共54页哦常用有机溶剂的纯化吡啶常用有机溶剂的纯化吡啶沸点沸点115.
19、5,折光率,折光率1.5095,相对密度相对密度0.9819。分析纯的吡啶含有少量水分,可供一般实验用。如要制得无水吡啶,可将吡分析纯的吡啶含有少量水分,可供一般实验用。如要制得无水吡啶,可将吡啶与氢氧化钾(钠)一同回流,然后隔绝潮气蒸出备用。干燥的吡啶吸水性啶与氢氧化钾(钠)一同回流,然后隔绝潮气蒸出备用。干燥的吡啶吸水性很强,保存时应将容器口用石蜡封好。很强,保存时应将容器口用石蜡封好。第31页,此课件共54页哦常用有机溶剂的纯化石油醚常用有机溶剂的纯化石油醚石油醚为石油醚为轻质石油产品轻质石油产品,是低相对分子质量烷烃类的混合物。其沸程为,是低相对分子质量烷烃类的混合物。其沸程为3015
20、0,收集的温度区间一般为,收集的温度区间一般为30左右。有左右。有3060,6090,90120等沸程规格的石油醚。其中含有少量不饱和烃,沸点与烷烃相近,用蒸馏法等沸程规格的石油醚。其中含有少量不饱和烃,沸点与烷烃相近,用蒸馏法无法分离。无法分离。石油醚的精制通常将石油醚用其体积的浓硫酸洗涤石油醚的精制通常将石油醚用其体积的浓硫酸洗涤23次,再用次,再用10%硫酸硫酸加入高锰酸钾配成的饱和溶液洗涤,直至水层中的紫色不再消失为止。然后再用水加入高锰酸钾配成的饱和溶液洗涤,直至水层中的紫色不再消失为止。然后再用水洗,经无水氯化钙干燥后蒸馏。若需绝对干燥的石油醚,可加入钠丝(与纯化无水洗,经无水氯化
21、钙干燥后蒸馏。若需绝对干燥的石油醚,可加入钠丝(与纯化无水乙醚相同)。乙醚相同)。第32页,此课件共54页哦常用有机溶剂的纯化甲醇常用有机溶剂的纯化甲醇沸点沸点64.96,折光率,折光率1.3288,相对密度相对密度0.7914。普通未精制的甲醇含有普通未精制的甲醇含有0.02%丙酮和丙酮和0.1%水。而工业甲醇中这些杂质的含量达水。而工业甲醇中这些杂质的含量达0.5%1%。为了制得纯度达为了制得纯度达99.9%以上的甲醇,可将甲醇用分馏柱分馏。收集以上的甲醇,可将甲醇用分馏柱分馏。收集64的馏分,再用镁去的馏分,再用镁去水(与制备无水乙醇相同)。甲醇有毒,处理时应防止吸入其蒸气。水(与制备无
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