有机合成化学实验讲义2023年级.docx
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1、有机合成化学试验讲义2023-9-26试验一2,6-二氯-4-硝基苯胺的制备一、试验目的1. 把握 2,6-二氯-4-硝基苯胺的制备方法2. 把握氯化反响的机理和氯化条件的选择3. 了解 2,6-二氯-4-硝基苯胺的性质和用途二、试验原理1. 性质黄色针状结晶。熔点192194。难溶于水,微溶于乙醇,溶于热乙醇和乙醚。本品有毒。温血动物急性口服LD50为 15004000mg/kg,小白鼠急性口服LD50为 3603mg/kg。2. 用途本品主要用于生产分散黄棕 3GL、分散黄棕 2RFL、分散棕 3R、分散棕 5R、分散橙 GR、分散大红 3GFL、分散红玉2GFL 等。还可以为农用杀菌剂使
2、用,可防治甘薯、样麻、黄瓜、莴苣、棉花、烟草、草莓、马铃薯等的灰霉僵腐病;油菜、葱、桑、大豆、西红柿、莴苣、 甘薯等的菌核病;甘薯、棉花、桃子的软腐病;马铃薯和西红柿的晚疫病;杏、扁桃及苹果 的枯萎病;小麦的黑穗病;蚕豆花腐病。3. 原理依据引入卤素的不同,卤化反响可分为氯化、溴化、和氟化。由于氯代衍生物的制备本钱低,所以氯化反响在精细化工生产中应用广泛;碘化应用较少;由于氟的活泼性过高,通常以间接方法制得氟代衍生物。卤化剂包括卤素氯、溴、碘、盐酸和氧化剂空气中的氧、次氯酸钠、氯化钠等、金属和非金属的氯化物三氯化铁、五氯化磷等。硫酰二氯SO Cl 是高活性氯化剂。22也可用光气、卤酰胺RSO
3、NHCl等作为卤化剂。2卤化反响有三种类型,即取代卤化、加成卤化、置换卤化。由对硝基苯胺制备 2,6-二氯-4-硝基苯胺由多种合成方法,包括直接氯气法、氯酸钠氯化法、硫酰二氯法、次氯酸法、过氧化氢法。工业生产一般承受直接氯化法,其优点是原料消耗低、氯吸取率高、产品收率高、盐酸可回收循环使用。直接氯气法的反响方程式如下:2NHNH2ClCl+ 2Cl2HCl+2HClNHNO22氯酸钠氯化法是由对硝基苯胺氯化、中和而得,反响方程式如下:102NHNaClO3HClNH2ClClNONO22过氧化氢法是由对硝基苯胺在浓盐酸中与过氧化氢反响而得,反响方程式如下:2NH+2 H O22Cl+2HClN
4、H2Cl+4 HO2NONO22三、试验内容方法一:氯酸钠氯化法。在装有搅拌器、温度计和滴液漏斗预先检查液滴漏斗是否严密,不能泄漏的 250mL 四口瓶中,参与 5.5g质量分数为 100%对硝基苯胺,再参与质量分数 36%的盐酸 100mL, 搅拌下升温至 50左右,使物料全部溶解。然后,渐渐冷却至20左右,滴加预先配好的率酸溶液3g 氯酸钠加水 20mL,约在 11.5h 内完成,然后,在 30下再反响 1h。用 50mL 水稀释上述反响物,倾入烧杯中,并少量水冲洗四口瓶,将物料全部转移到烧杯中,过滤。滤液倒入废酸桶,滤饼以少量水打浆,并用水调整体积至 100mL 左右,用质量分数为10%
5、的其氧化钠中和至pH=78,再过滤、枯燥。产品称重,计算收率,测熔点。方法二:过氧化氢法在装有搅拌器、温度计和滴液漏斗预先检查滴液漏斗是否严密,不能泄漏的 250mL 四口瓶中,参与 13.8g 对硝基苯胺,再参与 50mL 水,搅拌下渐渐参与 45mL 浓盐酸,加热至 40,于搅拌下 1h 内滴加 23mL 质量分数为 30%的过氧化氢,滴加过程中温度把握在3555,加完后,在 4050下连续反响 1.5h。随着反响的进展,渐渐产生黄色沉淀。反响完毕后,过滤,水洗,烘干,称重,计算收率,测熔点。方法三:直接氯气法。向带来有回流冷凝器和填充氢氧化钠的气体吸取柱的反响器中参与对硝基苯胺 138g
6、1mol和 4.5mol/L 的盐酸水溶液 1L。悬浮液在搅拌下加热至 105左右。在该温度下通氯气,约15min 后消灭沉淀。约2 h 后渐渐削减氯气量,至不再吸取氯为止通入约2.2mol 的氯气。反响混合物冷却到 7080,过滤,水洗,枯燥,称重,计算收率,测熔点。思考题1. 简述本试验中三种方法的优缺点。2. 简述由对硝基苯胺制备 2,6-二氯-4-硝基苯胺合成方法,以及如何把握反响条件。试验二三乙基苄基氯化铵简称 TEBA的制备一、试验目的1. 了解相转移催化、季铵盐等概念及季铵盐的制法。2. 把握回流、过滤等根本操作。二、试验原理三乙基苄基氯化铵triethyl benzyl amm
7、onium chloride TEBA是一种季铵盐,常用作多相反响中的相转移催化剂PTC。它具有盐类的特性,是结晶形的固体,能溶于水。在空气中极易吸湿分解。TEBA 可由三乙铵和氯化苄直接作用制得。反响为:CH2Cl+N(C2H5)3ClCH2CH2ClCH2N+(C2H5)3Cl-回流( TEBA )一般反响可在二氯乙烷、苯、甲苯、等溶剂中进展。生成的产物TEBA 不溶于有机溶剂而以晶体析出,过滤即得产品。原料苄氯对眼睛有猛烈的刺激、催泪作用,取用时最好在通风柜中。三、试剂与器材试剂:氯化苄、三乙胺、1,2二氯乙烷。器材:100mL 圆底烧瓶、球形冷凝管、布氏漏斗、吸滤瓶、培育皿。四、试验内
8、容在 150mL 三口烧瓶中参与 6g 1,2二氯乙烷, 1.6g0.0126mol苄基氯和 1.3g0.0128mol三乙胺,接上球形冷凝管,开动搅拌,加热保持回流反响1.5。如不析出结晶,可用玻棒摩擦壁促使结晶析出,抽滤,用少量二氯甲烷或无水乙醚洗涤,烘干,称重约1.5g2.0g,保持于塞紧的小锥形瓶或试管中备用1。五、留意事项1. 久置的氯化苄常伴有苄醇和水,因此在使用前当承受蒸馏过的氯化苄。2. TEBA 为季铵盐化合物,极易在空气中吸潮分解,需隔绝空气密封保存。六、思考题1. 反响器为什么要枯燥?2. 为什么季铵盐能作为相转移催化剂?3. 抽滤时一般先用水将滤纸润湿一下,请问本试验可
9、以这样操作吗?为什么?试验三间氟甲苯的制备一、试验目的1. 把握间氟甲苯的制备方法2. 把握重氮化反响的机理3. 了解间氟甲苯的性质和用途二、试验原理1性质本品为无色液体,折射率 1.4624,沸点 1121142. 用途本品可用于有机合成,经氯化、氧化制得 2,4-二氯-5-氟苯甲酸,可用于制取医药中间体。3. 原理重氮化反响是指有伯氨基的有机化合物在无机酸的存在下与亚硝酸钠作用生成重氮盐 的反响。重氮化反响的主要影响因素有无机酸的种类和浓度,反响温度,亚硝酸盐的用量, 以及依据芳伯胺的性质不同,而承受不同的重氮化方法。通常状况下,重氮盐不稳定,极易 分解。而在水溶液中,在低温条件下一般比较
10、稳定,但具有很高的反响活性。可发生的反响, 一类是重氮基转化为偶氮基或肼基,并不脱落氮原子的反响;另一类是重氮基被其他取代基 所置换,同时脱落两个氮原子放出氮气的反响。间氟甲苯是以间硝基甲苯为原料,经铁粉复原,得到间甲苯胺,再经重氮化,制得间甲苯重氮氟硼酸盐,再将重氮盐热解而置换为氟基。反响方程式如下。复原:2NO4+9Fe + 4H2CH3HClO4NH2+ 3 Fe O34CH3重氮化:3CH3CH热解:CHNH32N BF24NaNO2NaBF4N BF243CH+N2F+BF3三、试验内容1. 间甲苯胺的制备在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的500mL 四口瓶中,参与水 110mL,氯
11、化铵 5.3g, 搅拌溶解,再参与铁粉42g,间硝基甲苯29g0.2mol,猛烈搅拌,反响平衡后,渐渐加热回流 2h。蒸馏,收集 8384666Pa的馏分,得无色液体间甲苯胺。2. 间甲苯重氮氟硼酸盐的制备在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的 500mL 四口瓶中,参与盐酸 58mL,间甲苯胺21g0.195mol,搅拌溶解,在猛烈搅拌下于 05,滴加由 14.1g0.2mol亚硝酸钠配成的溶液加水23ml,于1h 内加完。连续反响30min。测试反响终点。再分8 批参与氟硼酸钠溶液氟硼酸钠 23.7g,加水 30mL,于 15min 内加完,连续搅拌 30min。过滤,得灰白色固体间甲苯重氮氟
12、硼酸盐。3. 间氟甲苯的制备将间甲苯重氮氟硼酸盐加热处理,制得无色液体间氟甲苯,收率81。四、思考题1. 简述间甲苯胺重氮化反响的机理2. 说明重氮化反响的终点把握方法附:试验报告书写范例试验名称同组合 天气:时间:年月日一、试验目的二、试验原理三、试验原料列出熔点、沸点、溶解性等理化数据 四、反响装置图五、试验步骤以表格的形式: 时间步骤现象备注 六、结果与争论七、思考题注:每个试验都要写预习报告,其格式比试验报告稍简洁,一到五项,再加上留意事项。试验四食品防腐剂苯甲酸的制备1一、试验目的1. 了解防腐剂的作用原理2. 学习苯甲酸的一种试验室制备方法二、试验原理在食品中要常常参与防腐剂,防腐
13、剂是为了防止食品在贮存、流通过程中由微生物生殖引起变质、延长食用价值,而在食品中使用的添加剂。防腐剂能使微生物的蛋白质凝固或变性,干扰其生存和生殖;或者转变胞浆膜的渗透性,使微生物体内的酶类和代谢产物逸出,从而导致其失活;或者干扰微生物的酶系,破坏其正常代谢,抑制酶的活性,从而到达防腐的目的。食品防腐剂应符合卫生标准,与食品不发生化学反响,防腐效果好,对人体正常功能无影响, 使用便利,价格廉价。常用的在机防腐剂包括苯甲酸及其盐、山梨酸及其盐、丙酸及其盐、对羟基苯甲酸酯类等;常用的无机防腐剂包括硝酸盐、亚硝酸盐及二氧化硫等。苯甲酸,又名安眠香酸,因最初从安眠香胶制得而得名。本品为白色鳞片状或针状
14、结晶,无味或微有安眠香味,在 100升华。溶于热水、乙醇、氯仿、乙醚、二硫化碳和挥发性或非挥发性油中,熔点 122.4,沸点 249.2。加热至 370分解放出苯和二氧化碳。苯甲酸的杀菌、抑菌力气随介质酸度增高,在碱性介质中失去杀菌、抑菌作用;食品工业中主要用于酱油、醋、果汁、果酱、葡萄酒、琼脂软糖、汽水、低盐酱菜、面酱、密饯、山楂糕等,一般最大用量不超过 2g/kg。此外,也可用于制备媒染剂、增塑剂、香料等。苯甲酸可由甲苯在二氧化锰存在下直接氧化,或由邻苯二甲酸加热脱羧,或由次苄基三氯水解而制得。本试验承受甲苯经高锰酸钾氧化,再酸化而成。化学反响方程式如下:+CH32KMnO4COOK+KO
15、H + 2MnO2+ H O2COOK+HClCOOH+KCl三、试验内容在装有回流冷凝器、温度计及搅拌器的三口反响瓶中参与 2.7mL(0.025mol)甲苯和 100mL 水。加热至沸腾,分批参与 8.5g (0.054mol)高锰酸钾,连续加热回流,直到甲苯层几乎消逝,回流液不再消灭油珠为止。将反响物趁热过滤,滤液中溶有苯甲酸钾,滤液假设仍呈紫色,过剩的高锰酸钾中 可参与少量亚硫酸钠使紫色褪去。二氧化锰沉淀用少量热水洗涤。合并洗液和滤液,冷却,盐酸酸 化,析出苯甲酸。过滤,用少量冷水洗涤,枯燥得到约1.7g 苯甲酸,可在水中进展重结晶提纯。四、留意事项1. 高锰酸钾不宜参与太快,避开太猛
16、烈。2. 合并的滤液及洗涤应冷却后再加盐酸酸化。五、思考题1. 为什么分批参与高锰酸钾?2. 为什么反响后要趁热过滤?3. 如何在水中重结晶?4. 为什么要参与亚硫酸钠使紫色褪去?试验五食品防腐剂苯甲酸的制备2升华对于某些蒸气压较高大于200Pa而所含杂质蒸气压很低的固体化合物,可承受升华的方法进展提纯,即直接蒸发固体化合物并重结晶析出。升华可得到高纯度化合物,这对 于制备高纯度试剂以及合成某种用量少、质量要求高的中间体、医药和助剂等精细化学品具 有重要意义,尤其是用于提纯易潮解或在溶剂中易发生缔合、离解的高活性物质。升华发生在固体外表,因此,样品应研磨得很细,使其具有较大的比外表积。升华的速
17、度应适当,过快易形成微晶,产品纯度降低;升华过慢则很难收集到较多的升华物质。试验中通常调整温度、压力以及待升华物与冷却面之间的距离来把握升华速度。最简洁的升华装置如图 1 (a)所示。在蒸发皿上放入待提纯物,上面盖一张穿有密集小孔的滤纸,以防止升华物返回蒸发皿。滤纸上倒置一个比蒸发皿直径略小的玻璃漏斗,在漏 斗顶部塞上棉花或玻璃毛,以防蒸气逸出。缓慢加热蒸发皿至适当温度,确定时间后升华就 分散在滤纸和漏斗壁上,用刮刀刮下纯产品,常压升华还可承受图 1 (b)和 1 (c)所示的装置。很多常压下难以升华的物质减压后易升华,而且可显著降低升华温度,因此,减压升华更为常用。其装置如图 1(d)和图
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- 有机合成 化学 实验 讲义 2023 年级
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