有机合成(实验及基本技能)讲解

1、第一章 有机合成实验综合介绍1.1 有机合成实验室的一般注意事项1进入实验室应穿实验服，不得穿拖鞋、短裤等裸露皮肤的服装。不得将食物、饮品带入实验室。2进入实验室应了解实验室的环境，如防火工具、安全喷淋水头、煤气阀、电气开关的位置等。一般情况一个实验室至少有两个人同时做实验。3必须遵守实验室的各项制度，听从教师和实验室工作人员的指导。按实验课要求做好实验前的准备工作。4应经常保持实验室的整洁。在整个实验过程中，应保持桌面和仪器的整洁，应使水槽保持干净。废纸和废屑应投入废纸箱内。废酸和废碱液应小心地倒入废液缸内。废化学品应倒入指定的回收瓶中。5对公用仪器和工具要加以爱护，应在指定地点使用并保持整

2、洁。对公用药品不能任意挪动。要保持药品架的整洁。实验时，应爱护仪器和节约药品。6对测试仪器、仪表等要先阅读说明书，了解其原理及操作方法后再操作。7实验过程中，不得擅自离开实验岗位。8实验完毕离开实验室时，应把桌上的水、电和煤气开关关闭。1.2 有机合成实验室的安全知识1防火一旦着火，应立即切断电源，移走易燃物。然后，根据燃烧物质的性质和火势采取适当的方法进行扑救。有机物着火通常不用水进行扑救，因为一般有机物不溶于水或遇水可发生更强烈的反应而引起更大的事故。小火可用湿布或石棉布盖熄，火势较大时，应采用灭火器扑救。2防爆常压操作时，不能在密闭体系内进行加热或反应，要经常检查反应装置是否被堵塞。如发

3、现堵塞应停止加热或反应，将堵塞排除后再继续加热或反应。减压蒸馏时，不能用平底烧瓶、锥形瓶、薄壁试管等不耐压容器作为接受瓶或反应瓶。无论是常压蒸馏还是减压蒸馏，均不能将液体蒸干，以免局部过热或产生过氧化物而发生爆炸。3防中毒如发生中毒现象，应让中毒者及时离开现场，到通风好的地方，严重者应及时送往医院。4防灼伤皮肤接触了高温、低温或腐蚀性物质后均可能被灼伤。为避免灼伤，在接触这些物质时，最好戴橡胶手套和防护眼镜。发生灼伤时应按下列要求处理。（1）被碱灼伤时，先用大量的水冲洗，再用12的乙酸或硼酸溶液冲洗，然后再用水冲洗，最后涂上烫伤膏。（2）被酸灼伤时，先用大量的水冲洗，然后用1的碳酸氢钠溶液清洗

4、，最后涂上烫伤膏。（3）被溴灼伤时，应立即用大量的水冲洗，再用酒精擦洗或用2的硫代硫酸钠溶液洗至灼伤处呈白色，然后涂上甘油或鱼肝油软膏加以按摩。（4）被热水烫伤后一般在患处涂上红花油，然后擦烫伤膏。（5）以上这些物质一旦溅入眼睛中，应立即用大量的水冲洗，并及时去医院治疗。5防割伤有机实验中主要使用玻璃仪器。使用时，最基本的原则是：不能对玻璃仪器的任何部位施加过度的压力。发生割伤后，应将伤口处的玻璃碎片取出，再用生理盐水将伤口洗净，涂上红药水，用纱布包好。若割破静（动）脉血管，流血不止时，应先止血。具体方法是：在伤口上方约510cm处用绷带扎紧或用双手掐住，然后再进行处理或送往医院。6用电安全在

5、实验中，应先将电器设备上的插头与插座连接好后，再打开电源开关。不能用湿手或手握湿物去插或拔插头。使用电器前，应检查线路连接是否正确，电器内外要保持干燥，不能有水或其他溶剂。1.3 有机合成实验常用玻璃仪器1.3.1常用玻璃仪器及用途1烧瓶（图1.3-1）图1.3-1 烧瓶(a) 圆底烧瓶；(b) 梨形烧瓶；(c) 三口烧瓶；(d) 锥形烧瓶(e) 二口烧瓶；(f) 梨形三口烧瓶 圆底烧瓶(a)：能耐热和承受反应物（或溶液）沸腾以后所发生的冲击震动。在有机化合物的合成和蒸馏实验中最常使用，也常用作减压蒸馏的接收器。 梨形烧瓶(b)：性能和用途与圆底烧瓶相似。它的特点是在合成少量有机化合物时在烧瓶

6、内保持较高的液面，蒸馏时残留在烧瓶中的液体少。 三口烧瓶(c)：最常用于需要进行搅拌的实验中。中间瓶口装搅拌器，两个侧口装回流冷凝管和滴液漏斗或温度计等。 锥形烧瓶（简称锥形瓶）(d)：常用于有机溶剂进行重结晶的操作，或有固体产物生成的合成实验中，因为生成的固体物容易从锥形烧瓶中取出来。通常也用作常压蒸馏实验的接受器，但不能用作减压蒸馏实验的接受器。 二口烧瓶(e)：常用于半微量、微量制备实验作为反应瓶，中间口接回流冷凝管、微型蒸馏头、微型分馏头等，侧口接温度计、加料管等。 梨形三口烧瓶(f)：用途似三口烧瓶，主要用于半微量、小量制备实验中，作为反应瓶。2冷凝管（图1.3-2）图1.3-2 冷

7、凝管(a) 直形冷凝管； (b) 空气冷凝管； (c) 球形冷凝管 直形冷凝管(a)：蒸馏物质的沸点在140以下时，要在夹套内通水冷却；但超过140时，冷凝管往往会在内管和外管的接合处炸裂。微量合成实验中，用于加热回流装置上。 空气冷凝管(b)：当蒸馏物质的沸点高于140时，常用它代替通冷却水的直形冷凝管。 球形冷凝管(c)：其内管的冷却面积较大，对蒸气的冷凝有较好的效果，适用于加热回流的实验。3漏斗（图1.3-3） 图1.3-3 漏斗(a) 长颈漏斗；(b) 带磨口漏斗；(c) 筒形分液漏斗；(d) 梨形分液漏斗；(e) 圆形分液漏斗；(f) 滴液漏斗；(g) 恒压滴液漏斗；(h) 保温漏斗

8、；(i) 布氏漏斗；(j) 小型多孔板漏斗 漏斗(a)和(b)：在普通过滤时使用。 分液漏斗(c)、(d)和(e)：用于液体的萃取、洗涤和分离；有时也可用于滴加试料。 滴液漏斗(f)：能把液体一滴一滴地加入反应器中，即使漏斗的下端浸没在液面下，也能够明显地看到滴加的快慢。 恒压滴液漏斗(g)：用于合成反应实验的液体加料操作，也可用于简单的连续萃取操作。 保温漏斗(h)：也称热滤漏斗，用于需要保温的过滤。它是在普通漏斗的外面装上一个铜质的外壳，外壳中间装水，用煤气灯加热侧面的支管，以保持所需要的温度。 布氏漏斗(i)：是瓷质的多孔板漏斗，在减压过滤时使用。小型玻璃多孔板漏斗(j)用于减压过滤少量

9、物质。 还有一种类似(b)的小口径漏斗，附带玻璃钉，过滤时把玻璃钉插入漏斗中，在玻璃钉上放滤纸或直接过滤。4常用的配件（图1.3-4）这些仪器多数用于各种仪器连接。图1.3-4 常用的配件(a) 接引管；(b) 真空接引管；(c) 双头接引管；(d) 蒸馏头；(e) 克氏蒸馏头；(f) 弯形干燥管；(g) 75弯管；(h) 分水器；(i) 二口连接管；(j) 搅拌套管；(k) 螺口接头；(l) 大小接头；(m) 小大接头；(n) 二通旋塞1.3.2仪器的清洗和干燥1仪器的清洗仪器必须经常保持洁净。应该养成仪器用毕后即洗净的习惯。仪器用毕后即洗刷，不但容易洗净，而且由于了解残渣的成因和性质，也便

10、于找出处理残渣的方法。例如，碱性残渣和酸性残渣分别用酸和碱液处理，就可能将残渣洗去。日子久了，就会给洗刷带来很多困难。洗刷仪器的最简易方法是用毛刷和去污粉擦洗。有时在肥皂粉里掺入一些去污粉或硅藻土，洗刷的效果更好。洗刷后，要用清水把仪器冲洗干净。应该注意，洗刷时，不能用秃顶的毛刷，也不能用力过猛，否则会戳破仪器。焦油状物质和炭化残渣，用去污粉、肥皂、强酸或强碱液常常洗刷不掉，这时需用铬酸洗液。铬酸洗液的配制方法如下：在一个250mL烧杯内，把5g重铬酸钠溶于5mL水中，然后在搅拌下慢慢加入100mL浓硫酸。加硫酸过程中，混合液的温度将升高到7080。待混合液冷却到40左右时，把它倒入干燥的磨口

11、严密的细口试剂瓶中保存起来。铬酸洗液呈红棕色，经长期使用变成绿色时即失效。铬酸洗液是强酸和强氧化剂，具腐蚀性，使用时应注意安全。在使用铬酸洗液前，应把仪器上的污物，特别是还原性物质，尽量洗净。尽量把仪器内的水倒净，然后缓缓倒入洗液，让洗液充分地润湿未洗净的地方，放置几分钟后，不断地转动仪器，使洗液能够充分地浸润有残渣的地方，再把洗液倒回原来的瓶中。然后加入少量水，摇荡后，把洗涤液倒入废液缸内。最后用清水把仪器冲洗干净。若污物为炭化残渣，则需加入少量洗液或浓硝酸，把残渣浸泡几分钟，再用游动小火焰均匀地加热该处，到洗液开始冒气泡时为止。然后如上法洗刷。由于铬的毒性，实验室常用适当的溶剂或洗涤剂代替

12、铬酸洗液。带旋塞和磨口的玻璃仪器，洗净后擦干，在旋塞和磨口之间垫上纸片。2仪器的干燥在有机化学实验中，往往需要用干燥的仪器，因此在仪器洗净后，还应进行干燥。下面介绍几种简单的干燥仪器的方法。 晾干：在有机化学实验中，应尽量采用晾干法于实验前使仪器干燥，仪器洗净后，先尽量倒净其中的水滴，然后晾干。例如，烧杯可倒置于柜子内；蒸馏烧瓶、锥形瓶和量筒等可倒套在试管架的小木桩上；冷凝管可用夹子夹住，竖放在柜子里。放置一两天后，仪器就晾干了。应该有计划地利用实验中的零星时间，把下次实验需用的仪器洗净并晾干，这样在做下一个实验时，就可以节省很多时间。 在烘箱中烘干：一般用带鼓风机的电烘箱。烘箱温度保持在10

13、0120。鼓风可以加速仪器的干燥。仪器放入前要尽量倒净其中的水。仪器放入时口应朝上。若仪器口朝下，烘干的仪器虽可无水渍，但由于从仪器内流出来的水珠滴到别的已烘热的仪器上，往往易引起后者炸裂。用坩埚钳子把已烘干的仪器取出来，放在石棉板上冷却；注意别让烘得很热的仪器骤然碰到冷水或冷的金属表面，以免炸裂。厚壁仪器如量筒、吸滤瓶、冷凝管等，不宜在烘箱中烘干。分液漏斗和滴液漏斗，则必须在拔去盖子和旋塞并擦去油脂后，才能放入烘箱烘干。 用气流干燥器吹干：在仪器洗净后，先将仪器内残留的水分甩尽，然后把仪器套到气流干燥器（图1.3-5）的多孔金属管上。要注意调节热空气的温度。气流干燥器不宜长时间连续使用，否则

14、易烧坏电机和电热丝。图1.3-5 气流干燥器 用有机溶剂干燥：体积小的仪器急需干燥时，可采用此法。洗净的仪器先用少量酒精洗涤一次，再用少量丙酮洗涤，最后用压缩空气或用吹风机（不必加热）把仪器吹干。用过的溶剂应倒入回收瓶中。1.4 有机合成实验常用反应装置1.4.1常用的反应装置1回流冷凝装置（图1.4-1）在室温下，有些反应速率很小或难于进行。为了使反应尽快地进行，常常需要使反应物质较长时间保持沸腾。在这种情况下，就需要使用回流冷凝装置，使蒸气不断地在冷凝管内冷凝而返回反应器中，以防止反应瓶中的物质逃逸损失。图1.4-1(a)是最简单的回流冷凝装置。将反应物质放在圆底烧瓶中，在适当的热源上或热

15、浴中加热。直立的冷凝管夹套中自下至上通入冷水，使夹套充满水，水流速度不必很快，能保持蒸气充分冷凝即可。加热的程度也需控制，使蒸气上升的高度不超过冷凝管的1/3。如果反应物怕受潮，可在冷凝管上端口上装接氯化钙干燥管来防止空气中湿气侵入（见图1.4-1b）。如果反应中会放出有害气体（如溴化氢），可加接气体吸收装置（见图1.4-1 c）。 图1.4-1 回流冷凝装置 图1.4-2 滴加回流冷凝装置2滴加回流冷凝装置（图1.4-2）有些反应进行剧烈，放热量大，如将反应物一次加入，会使反应失去控制；有些反应为了控制反应物选择性，也不能将反应物一次加入。在这些情况下，可采用滴加回流冷凝装置（图1.4-2）

16、，将一种试剂逐渐滴加进去。常用恒压滴液漏斗（图1.4-2a、b）进行滴加。3回流分水反应装置（图1.4-3）在进行某些可逆平衡反应时，为了使正向反应进行到底，可将反应产物之一不断从反应混合物体系中除去，常采用回流分水装置除去生成的水。在图1.4-3(a)(b)的装置中，有一个分水器，回流下来的蒸气冷凝液进入分水器，分层后，有机层自动被送回烧瓶，而生成的水可从分水器中放出去。 图1.4-3 回流分水反应装置 图1.4-4 滴加蒸出反应装置4滴加蒸出反应装置（图1.4-4）有些有机反应需要一边滴加反应物一边将产物或产物之一蒸出反应体系，防止产物发生二次反应。可逆平衡反应，蒸出产物能使反应进行到底。

17、这时常用与图1.4-4类似的反应装置来进行这种操作。在图1.4-4的装置中，反应产物可单独或形成共沸混合物不断在反应过程中蒸馏出去，并可通过滴液漏斗将一种试剂逐渐滴加进去以控制反应速率或使这种试剂消耗完全。必要时可在上述各种反应装置的反应烧瓶外面用冷水浴或冰水浴进行冷却，在某些情况下，也可用热浴加热。5搅拌反应装置（图1.4-5）用固体和液体或互不相溶的液体进行反应时，为了使反应混合物能充分接触，应该进行强烈的搅拌或振荡。在反应物量小，反应时间短，而且不需要加热或温度不太高的操作中，用手摇动容器就可达到充分混合的目的。用回流冷凝装置进行反应时，有时需做间歇的振荡。这时可将固定烧瓶和冷凝管的夹子

18、暂时松开，一只手扶住冷凝管，另一只手拿住瓶颈做圆周运动；每次振荡后，应把仪器重新夹好。也可用振荡整个铁台的方法（这时夹子应夹牢）使容器内的反应物充分混合。在那些需要用较长时间进行搅拌的实验中，最好用电动搅拌器。电动搅拌的效率高，节省人力，还可以缩短反应时间。图1.4-5是适合不同需要的机械搅拌装置。搅拌棒是用电机带动的。在装配机械搅拌装置时，可采用简单的橡皮管密封（图1.4-5 a，b）或用液封管（图1.4-5 c）密封。搅拌棒与玻璃管或液封管应配合得合适，不太松也不太紧，搅拌棒能在中间自由地转动。根据搅拌棒的长度（不宜太长）选定三口烧瓶和电机的位置。先将电机固定好，用短橡皮管（或连接器）把已

19、插入封管中的搅拌棒连接到电机的轴上，然后小心地将三口烧瓶套上去，至搅拌棒的下端距瓶底约5mm，将三口烧瓶夹紧。检查这几件仪器安装得是否正直，电机的轴和搅拌棒应在同一直线上。用手试验搅拌棒转动是否灵活，再以低转速开动电机，试验运转情况。当搅拌棒与封管之间不发出摩擦声时才能认为仪器装配合格，否则需要进行调整。最后装上冷凝管、滴液漏斗（或温度计），用夹子夹紧。整套仪器应安装在同一个铁架台上。图1.4-5 搅拌反应装置在装配实验装置时，使用的玻璃仪器和配装件应该是洁净干燥的。圆底烧瓶或三口烧瓶的大小应使反应物大约占烧瓶容量的1/3至1/2，最多不超过2/3。首先将烧瓶固定在合适的高度（下面可以放置煤气

20、灯、电炉、热浴或冷浴），然后逐一安装上冷凝管和其他的配件。需要加热的仪器，应夹住仪器受热最少的部位，如圆底烧瓶靠近瓶口处。冷凝管则应夹住其中央部位。1.4.2仪器的连接、装配和拆卸1仪器的连接有机化学实验中所用玻璃仪器间的连接一般采用两种形式，一种是靠塞子连接，一种是靠仪器本身上的磨口连接。 塞子连接：连接两件玻璃仪器的塞子有软木塞和橡皮塞两种。塞子应与仪器接口尺寸相匹配，一般以塞子的1/22/3插入仪器接口内为宜。塞子的材质的选择取决于被处理物的性质（如腐蚀性、溶解性等）和仪器的应用范围（如在低温还是高温，在常压下还是减压下操作）。塞子选定后，用适宜孔径的钻孔器钻孔，再将玻璃管等插入塞子孔中

21、，即可把仪器等连接起来。由于塞子钻孔费时间，塞子连接处易漏，通道细窄流体阻力大，塞子易被腐蚀、往往污染被处理物等缺点，在大多数场合中塞子连接已被磨口连接所取代。 标准磨口连接：除了少数玻璃仪器（如分液漏斗的旋塞和磨塞，其磨口部位是非标准磨口）外，绝大多数仪器上的磨口是标准磨口。我国标准磨口是采用国际通用技术标准，常用的是圆台形标准磨口。玻璃仪器的容量大小及用途不同，可采用不同尺寸的标准磨口。常用的标准磨口系列为：标号的数值是磨口大端直径（用mm表示）的圆整后的整数值。每件仪器上带内磨口还是外磨口取决于仪器的用途。带有相同标号的一对磨口可以互相严密连接。带有不同标号的一对磨口需要用一个大小接头或

22、小大接头图1.3-4 (1)，(m)过渡才能紧密连接。常用标号和容量或长度表示仪器的规格。使用标准磨口仪器时应注意以下事项： 必须保持磨口表面清洁，特别是不能沾有固体杂质，否则磨口不能紧密连接。硬质沙粒还会给磨口表面造成永久性的损伤，破坏磨口的严密性。 标准磨口仪器使用完毕必须立即拆卸、洗净，各个部件分开存放，否则磨口的连接处会发生黏结，难于拆开。非标准磨口部件（如滴液漏斗的旋塞）不能分开存放，应在磨口间夹上纸条以免日久黏结。盐类或碱类溶液会渗入磨口连接处，蒸发后析出固体物质，易使磨口黏结，所以不宜用磨口仪器长期存放这些溶液。使用磨口装置处理这些溶液时，应在磨口处涂润滑剂。 在常压下使用时，磨

23、口一般毋需润滑以免玷污反应物或产物。为防止黏结，也可在磨口靠大端的部位涂敷很少量的润滑脂（凡士林、真空活塞脂或硅脂）。如果要处理盐类溶液或强碱性物质，则应将磨口的全部表面涂上一薄层润滑脂。减压蒸馏使用的磨口仪器必须涂润滑脂（真空活塞脂或硅脂）。在涂润滑脂之前，应将仪器洗刷干净，磨口表面一定要干燥。从内磨口涂有润滑脂的仪器中倾出物料前，应先将磨口表面的润滑脂用有机溶剂擦拭干净（用脱脂棉或滤纸蘸石油醚、乙醚、丙酮等易挥发的有机溶剂），以免物料受到污染。 只要正确遵循使用规则，磨口很少会打不开。一旦发生黏结，可采取以下措施： 将磨口竖立，往上面缝隙间滴几滴甘油。如果甘油能慢慢地渗入磨口，最终能使连接

24、处松开。 用热风吹，用热毛巾包裹；或在教师指导下小心地用灯焰烘烤磨口的外部几秒钟（仅使外部受热膨胀，内部还未热起来），再试验能否将磨口打开。 将黏结的磨口仪器放在水中逐渐煮沸，常常也能使磨口打开。 用木板沿磨口轴线方向轻轻地敲外磨口的边缘，振动也会使磨口松开。如果磨口表面已被碱性物质腐蚀，黏结的磨口就很难打开了。2仪器的装配在有机化学实验室内，学生使用同一标号（如19号）的标准磨口仪器，组装起来非常方便，每件仪器的利用率高，互换性强，用较少的仪器即可组装成多种多样的实验装置。一套磨口连接的实验装置，尤其像装有机械搅拌这样动态操作的实验装置，每件仪器都要用夹子固定在同一个铁架台上，以防止各件仪器

25、振动频率不协调而破损仪器。现以滴加蒸出反应装置（图1.4-4）为例说明仪器装配过程及注意事项。首先选定三口烧瓶的位置，它的高度由热源（如煤气灯或电炉）的高度决定。然后以三口烧瓶的位置为基准，依次装配分馏柱、蒸馏头、直形冷凝管、接引管和接受瓶。调整两支温度计在螺口接头中位置并固定好。将螺口接头装配到相应磨口上。再装上恒压滴液漏斗。除像接引管这种小件仪器外，其他仪器每装配好一件都要求用铁夹固定到铁架台上，然后再装另一件。在用铁夹子固定仪器时，既要保证磨口连接处严密不漏，又不要使上件仪器的重力全都压在下件仪器上，即顺其自然将每件仪器固定好，尽量做到各处不产生应力。夹子的双钳必须有软垫（软木片、石棉绳

26、、布条、橡皮等），决不能让金属与玻璃直接接触。冷凝管与接引管、接引管与接受瓶间的连接最好用磨口接头连接专用的弹簧夹固定。接受瓶底用升降台垫牢。一台滴加蒸出反应装置组装得正确应该是，从正面看，分馏柱和桌面垂直，其他仪器顺其自然；从侧面看，所有仪器处在同一个平面上。在常压下进行操作的仪器装置必须有一处与大气相通。仪器装置的安装顺序一般为：以热源为准，从下到上，从左到右。3仪器装置的拆卸仪器装置操作后要及时拆卸。拆卸时，按装配相反的顺序逐个拆除，后装配上的仪器先拆卸下来。在松开一个铁夹子时，必须用手托住所夹的仪器，特别是像恒压滴液漏斗等倾斜安装的仪器，决不能让仪器对磨口施加侧向压力，否则仪器就要损坏

27、。拆卸下来的仪器连接磨口涂有密封油脂时，要用石油醚棉花球擦洗干净。用过的仪器及时洗刷干净，干燥后放置。1.5 常用反应装置的加热和冷却1加热几种常见的加热方法：水浴、油浴、砂浴、电热套加热、电磁加热、微波加热等。水浴加热：适用于加热温度不超过100时。油浴加热：适用于加热温度在80250之间时。砂浴加热：适用于加热温度在300以上时。电热套加热：电热套已成为有机化学实验室常用的加热设备，比较安全，一般加热温度可达400，主要用于回流加热。2冷却有机化学实验经常选用下列几种冷却方法。冰-水浴：温度可降低到0。如果水的存在并不妨碍反应的进行，还可把冰块直接投到反应混合物中，这样可以更有效地维持低温

28、。冰-盐浴：即l份食盐与3份碎冰（重量比）的混合物。冰-盐浴理论上可降温至-20。冰-氯化钙混合物：将5份六水合氯化钙结晶与4份碎冰均匀混合，可获得-20-40的低温。液氨：温度可达-33。干冰：即固体二氧化碳，升华温度-78.5，可获得-60的低温。如与乙醇、丙酮或乙醚混合可获得-72-100的低温。1.6 实验预习和记录1实验记录本每个学生都必须准备一本实验记录本，并编上页码，不能用活页本或零星纸张代替。不准撕下记录本的任何一页。如果写错了，可以用笔勾掉，但不得涂抹或用橡皮擦掉。文字要简练明确，书写整齐，字迹清楚。写好实验记录本是从事科学实验的一项重要训练。在实验记录本上做预习笔记、实验记

29、录和总结讨论。实验完成后立即将实验记录本与产物（合成实验）一同交给教师评阅。2预习笔记实验前做好充分的准备工作是十分重要的。在做一个实验前学生必须仔细阅读有关的教材（实验的原理、步骤和用到的实验技术），查阅手册或其他参考书。要做到：弄懂这次实验要做什么，怎样做，为什么这样做，不这样做行不行，还有什么方法等。对所用的仪器装置做到能叫出每件仪器的名称，了解仪器的原理、用途和正确的操作方法，可否用其他仪器代替等。并在实验记录本上写好预习笔记。合成实验的预习笔记包括以下内容： 实验目的； 主反应和重要的副反应的平衡方程式； 原料、产物和副产物的物理常数； 原料用量（克、毫升、摩尔），计算过量试剂的过量

30、百分数，计算理论产量； 正确而清楚地画出仪器装置图； 用图表形式表示整个实验步骤的流程。3试剂的过量百分数、理论产量和产率的计算在进行一个合成实验时，通常并不是完全按照反应方程式所要求的比例投入各原料，而是增加某原料的用量。究竟过量使用哪一种物质，则要根据其价格是否低廉，反应完成后是否容易去除或回收，能否引起副反应等情况来决定。在计算时，首先要根据反应方程式找出哪一种原料的相对用量最少，以它为基准计算其他原料的过量百分数。产物的理论产量是假定这个作为基准的原料全部转变为产物时所得到的产量。由于有机反应常常不能进行完全，有副反应，以及操作中的损失，产物的实际产量总比理论产量低。通常将实验产量与理

31、论产量的百分比称为产率。产率的高低是评价一个实验方法以及考核实验者的一个重要指标。4实验记录在实验过程中，实验者必须养成一边进行实验一边直接在记录本上作记录的习惯，不许事后凭记忆补写，或以零星纸条暂记再转抄。记录的内容包括实验的全部过程，如加入药品的数量，仪器装置，每一步操作的时间、内容和所观察到的现象（包括温度、颜色、体积或质量的数据等）。记录要求实事求是，准确反映真实的情况，特别是当观察到的现象和预期的不同，以及操作步骤与教材规定的不一致时，要按照实际情况记录清楚，以便作为总结讨论的依据。其他各项，如实验过程中一些准备工作，现象解释，称量数据，以及其他备忘事项，可以记在备注栏内。应该牢记，

32、实验记录是原始资料，科学工作者必须重视。5总结讨论做完实验以后，除了整理报告，写出产物的产量、产率、状态和实际测得的物性，如沸程、熔程等数据，以及回答指定的问题，还要根据实际情况就产物的质量和数量，实验过程中出现的问题等进行讨论，以总结经验和教训。这是把直接的感性认识提高到理性思维的必要步骤，也是科学实验中不可缺少的一环。第二章 有机合成实验基本技术2.1 萃取和洗涤萃取和洗涤是利用物质（溶质或杂质）在互不相溶的溶剂中的溶解度不同，使物质从一种溶剂（或固体）向另一种溶剂进行转移的操作。萃取和洗涤在原理上是一样的，只是目的不同。从混合物中抽取的物质，如果是我们所需要的，这种操作叫做萃取或提取；如

33、果是我们所不要的，这种操作叫做洗涤。按萃取两相的不同，可分为液-液萃取和液-固萃取等。2.1.1液-液萃取1萃取操作最常使用的萃取仪器为分液漏斗。萃取操作通常可分为三步进行： 加入液体 取出活塞，擦干活塞与磨口，在活塞的大头部位与磨口的小口部位分别涂上一层薄薄的凡士林，旋紧活塞。将分液漏斗放在铁架台上的铁圈中，将待萃取的水溶液和萃取剂依次倒入分液漏斗中，塞紧顶塞。 振摇和排气 取下分液漏斗，用右手握住漏斗颈并用手掌顶住漏斗顶塞，左手握住漏斗活塞处，拇指压紧活塞，食指和中指分叉在活塞背面。使漏斗处于45角，前后小心振摇。开始时，振摇要慢，振摇后要小心地进行排气。通常需进行三次振摇，三次排气。 静

34、置与分液 把分液漏斗放回铁圈中，将顶塞上的小槽对准漏斗上的通气孔，静置35min。待液体完全分层后，打开上面的顶塞，再缓缓旋开活塞，将下层液体放出，上层液体从分液漏斗的上口倒出。将水层溶液倒回分液漏斗中，加入新的萃取剂继续萃取。重复上述操作，萃取次数一般为35次。如果被萃取物在原溶液中的溶解度比在萃取剂中大，就必须应用大量萃取剂并经多次萃取或采用连续萃取。萃取程序如图2.1-1所示。 加入液体 振摇和排气 静置与分液图2.1-1 萃取程序2萃取方法及目的 用稀酸萃取 通常用5的盐酸水溶液进行萃取，目的在于除去有机物料中的碱性杂质。 用稀碱萃取 通常用5的碳酸氢钠或碳酸钠水溶液进行萃取，也可以用

35、稀氢氧化钠进行萃取，目的在于除去有机物料中的酸性杂质。 用浓硫酸萃取 目的在于除去饱和烃中的不饱和烃，除去卤代烃中的不饱和烃、醇和醚等。 用水萃取 目的在于除去有机物中的无机盐、强酸、强碱，水溶性的醇、羧酸、胺等小分子的极性物质。用酸或碱所进行的萃取之后，也常再用水萃取，以保证除去所有微量的酸或碱。 用有机溶剂萃取 目的在于将水溶液中的可溶于有机溶剂中的有机物转移到有机溶剂中。萃取实例：以上通过蒸馏去醚而得到酮。而用酸、碱水溶液萃取之物要用碱、酸中和后再用有机溶剂（如乙醚）萃取转移至有机溶剂中，然后蒸去有机溶剂即可分离获得各种纯化合物。3萃取效率 分配系数萃取过程是溶质在两种互不相溶的溶剂中的

36、分配过程，分配达到平衡以后，溶质在每层中的浓度之比为一常数，这个常数叫分配系数：K = C2 / C1C2和C1分别为平衡时溶质A在溶剂2和溶剂1中的浓度，以克/升表示。 萃取效率在分配系数给定的情况下，用几小份溶剂分几次萃取始终比用一大份溶剂单独一次萃取要好。例如：假设拟进行一次特定的萃取，分配系数为10，体系由100ml水（溶剂1）和溶于其中的5.0克有机物（溶质）组成，比较用三次50ml乙醚（溶剂2）萃取的效率与用一次150ml乙醚萃取的效率。解：设留在水相中的有机物为xg，则一次用150ml乙醚萃取的结果为：K = 10 = (5-x)/150 / (x/100) x = 0.31 g

37、 （水层）如果用150ml乙醚分三次（每次50ml）萃取，则：第一次萃取：K = 10 = (5-x)/50 / (x/100) x = 0.83 g （水层）萃取出：5-x = 4.17 g （乙醚层）第二次萃取：K = 10 = (0.83-x)/50 / (x/100) x = 0.14 g （水层）萃取出：0.83-x = 0.69 g （乙醚层）第三次萃取：K = 10 = (0.14-x)/50 / (x/100) x = 0.02 g （水层）萃取出：0.14-x = 0.12 g （乙醚层）三次萃取量合计：4.17+0.69+0.12 = 4.98 g由此可见，用份量较小的三分

38、乙醚萃取三次比用一大份乙醚萃取一次，能从水相多提出0.29g溶质，这一差值相当于总物料量的5.8%。 萃取溶剂的选择原则上要求溶剂在水中几乎不溶或溶解度很小，溶质在溶剂中的溶解度要比在水中的溶解度大很多，溶剂与溶质不反应，溶剂易于蒸馏回收，价格低、毒性小、不易燃等。常用的溶剂有乙醚、苯、四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、石油醚、二氯乙烷、正丁醇、乙酸乙酯等。4乳浊液及破乳的窍门乳浊液是一种液体在另一种液体中的胶体悬浮液。当将一种有机溶剂和水溶液剧烈混合时，有机溶剂的微粒往往会悬浮在水溶液中，从而形成乳浊液。若溶液中存在胶质或粘稠物料，乳浊液现象更加严重。溶液呈碱性时，常产生乳化现象；少量轻质沉淀，两液

39、相比重相近，两溶剂部分互溶等均可引起分层不清晰，层间有絮状物现象。以上现象是萃取操作中经常出现，但又很难处理的问题。幸运的是有几种“窍门”可用来帮助破乳： 如果溶剂之一是水，那么加入饱和氯化钠水溶液有助于破乳。这样做可使水层和有机层降低相互溶解从而促进其分层，因为它们通常是由于有些相互溶解而在最初形成了乳浊液。 加入几滴水溶性洗涤剂、酸、碱或醇可能有助于破乳。 重力过滤往往有助于破乳，过滤作用除去了胶体粒子，许多情况下，一旦胶体被除去，乳浊液现象即会消失。 较长时间放置，旋摇、缓慢搅拌也可能有所帮助。 如果已知一个溶液有形成乳浊液的倾向，那么混合时应该缓慢，振摇时不宜剧烈。要用缓慢的旋摇进行萃

40、取而不要振摇，或者用缓缓地将分液漏斗翻转数次的办法也行。2.1.1液-固萃取液-固萃取的原理和液-液萃取类似。常用的方法有浸取法和连续提取法。1浸取法常用于天然产物的提取，最熟悉的例子就是中药的熬制。将萃取剂加到待萃取的固体物质中加热，使易溶于萃取剂的物质被提取出来，然后再用其他方法纯化。2连续萃取法一般使用索氏提取器（图2.1-2）来进行。整套索氏提取器由圆底烧瓶、提取筒和回流冷凝管组成。将滤纸做成与提取器大小相适应的套袋，然后把固体混合物放置在纸套袋内，装入提取筒内。溶剂的蒸气从烧瓶进入到冷凝管中，冷凝后，回流到固体混合物里，溶剂在提取筒内到达一定高度时，就和所提取的物质一同从侧面的虹吸管

41、流入烧瓶中。溶剂经过反复循环流动，即可将所要提取的物质集中到下面的烧瓶里。图2.1-2 索氏提取器 2.2干燥和干燥剂干燥是指从有机物中除去少量水分或少量溶剂，使有机物由“湿”变“干”的过程。有机物在进行定性、定量分析、波谱分析之前，少量水与有机物可形成共沸混合物，少量水与有机物长时间共存或加热可能会发生反应，许多有机反应须在绝对无水条件下进行，以上种种均需要对有机物进行干燥处理，有些有机反应过程也要防止水气进入等。有机物的干燥方法有分馏、共沸蒸馏、冷冻、自然晾干、加热烘干、真空干燥以及采用干燥剂干燥等方法。2.2.1液体有机物的干燥实验室中，干燥液体有机物最常采用的方法是用干燥剂进行干燥。1

42、干燥剂的分类按照干燥剂与水的作用方式不同，可将干燥剂分为第一类干燥剂和第二类干燥剂。第一类干燥剂是指能够与水可逆地生成水合物或能够吸附水的干燥剂，如氯化钙、硫酸钠、硫酸镁、硫酸钙、碳酸钾、分子筛、硅胶等。干燥后的有机物在进行蒸馏等操作之前，必须先将此类干燥剂过滤除去。第二类干燥剂是指能够与水反应生成新的化合物的干燥剂，如金属钠、五氧化二磷、氧化钙等。这类干燥剂加入液体后，蒸馏时可不必除去。2干燥剂的选择干燥剂必须与被干燥的有机物不发生化学反应，并且与干燥后的有机物可以完全分离；干燥剂的吸水容量或干燥效能应较大。吸水容量是指单位重量干燥剂所吸收水的重量；干燥效能是指吸水达平衡时，有机液体被干燥的

43、程度，常用吸水后，结晶的水蒸汽压来表示。例如：硫酸钠能形成10个结晶水的化合物，其吸水容量为1.25；25时，其结晶的水蒸气压力为1.92mmHg。氯化钙最多能形成6个结晶水的水合物，吸水容量为0.97；25时，其结晶的水蒸气压为0.20 mmHg。即：硫酸钠吸水容量大，但干燥效能差。氯化钙吸水容量小，但干燥效能大。第二类干燥剂吸水容量小，但干燥效能大。3影响干燥的因素 温度温度低，含水结晶物的蒸汽压小，干燥效能高。温度高，可加快干燥剂水合，但含水结晶物的蒸气压增大，干燥效能减小，干燥剂会失水，故液体在蒸馏之前必须除去干燥剂。 干燥剂颗粒大小块状干燥剂（如氯化钙）用时要破碎成黄豆粒大小的颗粒。

44、颗粒太大，吸水慢；颗粒太小，虽然干燥效能好，但过滤困难，难分离。 干燥时间根据液体含水量、含水情况而定，一般约需3040分钟，甚至更长，极性有机物干燥所需时间较长。 干燥剂用量根据有机物对水的溶解度估计总水量，再根据干燥剂的吸水容量可确定干燥剂的理论用量。实际加入量通常为干燥剂理论量的10倍左右，因干燥时短时间往往达不到干燥剂的干燥容量。极性有机物含亲水基时，干燥剂用量更大一些，一般干燥剂用量为每10ml液体需0.51g干燥剂。4干燥方法及效果 第一类干燥剂干燥对含水多，不透明液体，可先用吸水容量大的干燥剂干燥。干燥剂应分批加入，振摇，如果干燥剂全部粘在一起，说明用量不足，继续加入，直到出现松

45、动的干燥剂颗粒，溶液变透明，但透明不能说明不含水，因只要含水量不超过有机物对水的溶解度，含水液液体总是透明的，此时可加入吸水容量小，但干燥效能大的干燥剂进一步干燥。 第一、二类干燥剂混合使用对需绝对无水的反应，可先用第一类干燥剂除去大部分水分，再用第二类干燥剂干燥除去残留的水分。第二类干燥剂可和水生成比较稳定的产物，有时可不必过滤而直接进行蒸馏。5常用的干燥剂 无水氯化钙：吸水容量为0.97，干燥效能为中等，吸水速度不快，因而用于干燥的时间较长。由于其价格便宜，所以在实验室中广泛地使用它。工业上生产的氯化钙往往还含有少量的氢氧化钙，因此这一干燥剂不能用于酸或酸性物质的干燥。同时氯化钙还能和小分

46、子醇、酚、酰胺、胺以及某些醛和酯等形成络合物，所以也不能用于这些化合物的干燥。主要用于烃和卤代烃的干燥。 无水硫酸钠：吸水容量为1.25，干燥效能弱，吸水速度缓慢。属中性干燥剂，使用范围很广。常适用于含水量较多的溶液的初步干燥，残留水分再用干燥效能更强的干燥剂来进一步干燥。硫酸钠的水合物在32.4就要分解而失水，所以温度在32.4以上时不宜用它作干燥剂。无水硫酸镁：吸水容量为1.05，干燥效能较弱，吸水速度较快。属中性干燥剂，可用于干燥不能用氯化钙来干燥的许多化合物，如某些醛、酯等。 无水硫酸钙：吸水容量为0.06，干燥效能强，吸水速度快。属中性干燥剂，常与硫酸钠或硫酸镁配合，作最后的干燥。

47、无水碳酸钾：吸水容量为0.2，干燥效能较弱，吸水速度慢。弱碱性干燥剂，可用于醇、腈、酮、酯、胺、杂环等碱性化合物的干燥。但不能用于酸、酚和其他酸性物质的干燥。 氢氧化钠和氢氧化钾：溶于水，干燥效能中等，吸水速度快。用于胺类、杂环等碱性化合物的干燥比较有效。因为氢氧化钠(或氢氧化钾)能和很多有机化合物起反应，也能溶于某些液体有机化合物中，所以它的使用范围很有限，不能用于醇、酯、醛、酮、酸和酚等的干燥。 分子筛(4A，5A)：与水的作用为物理吸附，吸水容量约0.25，干燥效能强，吸水速度快。适用于各类有机物的干燥，一般用于要求含水量很低的物质的干燥。分子筛价格很贵，常常是使用后在真空加热下活化，再

48、重新使用。 金属钠：与水反应生成氢氧化钠和氢气，干燥效能强，干燥速度快。限用于干燥醚、烃类中的痕量水分，这些物质在用钠干燥以前，首先要用氯化钙等干燥剂把其中的大量水分去掉。使用时，金属钠要用刀切成薄片，最好是用金属钠压丝机把钠压成细丝后投入溶液中，以增大钠和液体的接触面。 五氧化二磷：与水反应生成磷酸，干燥效能强，干燥速度快，但干燥剂表面为粘浆液覆盖，操作不便。适于干燥醚、烃、卤代烃、腈中的痕量水分。不适用于醇、酸、胺、酮等。 氧化钙：与水反应生成氢氧化钙，干燥效能强，干燥速度较快，适用于低级醇的干燥。氧化钙和氢氧化钙均不溶于醇类，对热都很稳定，又均不挥发，故不必从醇中除去，即可对醇进行蒸馏。

49、由于它具有碱性，所以它不能用于酸性化合物和酯的干燥。2.2.2固体有机物的干燥实验室常用的干燥方法有：1在空气中晾干固体在空气中自然晾干是最简便、最经济的干燥方法。把要干燥的物质先放在滤纸上面或多孔性的瓷板上面压干，再在一张滤纸上薄薄地摊开并覆盖起来，然后放在空气中慢慢地晾干。2加热干燥对热稳定，不易升华且熔点较高的化合物可以采用加热烘干的方法进行干燥。把要烘干的物质放在表面皿或蒸发皿中，放在水浴上、砂浴上或两层隔开的石棉铁丝网的上层烘干，也可放在恒温烘箱中或用红外线灯烘干。在烘干过程中，要注意防止温度过高。3用干燥器进行干燥对易吸潮、易分解、易升华、易变色或熔点较低的固体有机物，最好放在干燥

50、器中进行干燥。常用的干燥器有普通干燥器、真空干燥器、真空恒温干燥器（干燥枪）。最常用的干燥剂是五氧化二磷、浓硫酸和硅胶。2.2.3气体的干燥干燥气体常用装有干燥剂的干燥管、干燥塔、U 形管、各种吸气瓶（用来盛液体干燥剂）等进行干燥。2.3 气体的吸收1气体的吸收在有机合成实验中，常用有刺激性甚至有毒的气体如氯、溴、氯化氢、溴化氢、三氧化硫、光气等为反应物，多数情况下这些反应物不能完全转化，会散发到空间；在有些实验中，合成的产物是气体；更多的是生成有害气体作为副产物，如氯化氢、溴化氢、二氧化硫、氧化氮等。无论是从实验者的安全考虑还是从保护环境出发，对有害气体必须进行处理。最方便、最有效的方法是用

51、吸收剂将其吸收后再作处理。2吸收剂气体吸收主要有两种方法，一种是物理吸收法，即气体溶解于吸收剂中。另一种是化学吸收法，即气体与吸收剂反应生成新的物质。物理吸收法使用的吸收剂由气体的溶解度决定。如有机物气体常用有机溶剂做吸收剂，而无机物气体常用水做吸收剂。卤化氢可由水吸收得到稀的氢卤酸溶液，少量的氯也可用水吸收得到氯水。化学吸收法的吸收剂由被吸收的气体化学性质决定。酸性气体如卤化氢、二氧化硫、硫醇等可用NaOH、Na2CO3等碱性溶液吸收，氯也可用碱溶液吸收。碱性气体如有机胺可用盐酸溶液吸收。 3吸收装置气体的吸收装置很简单，可以用倒置在吸收剂表面上的锥形漏斗，使气体与吸收剂接触，锥形漏斗口不要

52、全埋入吸收剂中。一些极易溶解或极易反应的气体，可以通过一根离开吸收剂表面1-5 mm的玻璃管与吸收剂作用。对一些难被吸收的气体，可以通过一根插入吸收剂深处的玻璃管与吸收剂作用，但这时要细心操作，防止吸收剂倒吸入反应体系中。2.4 液体有机物的分离与提纯2.4.1常压蒸馏常压蒸馏是指在大气压下，将液体加热至沸腾，使它蒸发变为蒸气，再把蒸气冷凝为液体的一个过程。1原理及应用 蒸气压、沸点液体分子由于分子运动有从液面逸出变为气体的倾向，这种倾向可以蒸气压来度量。液体的蒸气压与体系中存在的液体量的多少无关，只与温度有关。蒸气压随温度升高而增大（见图2.4-1）。将液体加热，它的蒸气压就随着温度升高而增

53、大。当液体的蒸气压增大到等于外界施于液面的总压力时就有大量气泡从液体内部逸出，即液体沸腾。此时液体的温度称为液体的沸点。显然，液体的沸点与外压有关。通常所说的沸点是指在大气压力下液体沸腾时的温度。在其它压力下的沸点应注明压力。例如水的沸点应记为100C（101324.7Pa）或95C（85326.1Pa）。图2.4-1 温度与蒸气压关系图 共沸点纯净液体有机物在压力一定时有一定的沸点，但压力一定时沸点一定者未必是纯净的液体有机物。这是因为某些有机化合物常常和其他组分形成二元或三元共沸混合物，它们也有一定的沸点。例如：乙醇+水二元共沸物（含乙醇95.5%，含水4.5%, b.p78.2C）苯+乙

54、醇+水三元共沸物（含苯74.5%, 乙醇18.5%，含水7.4%, b.p 90.7C） 常压蒸馏的应用利用常压蒸馏可以测定纯净化合物的沸点，可以将挥发的液体与不挥发的物质分开，可以将沸点相差超过110的两组分液体分开，可以使沸点相差在30110以内的两组分得到一定程度的分离。蒸馏对沸点相差30以内的混合物的分离意义不大。共沸混合物不能被分离，因为其蒸气的组成与液相相同。几种典型的蒸馏曲线如下图所示：纯液体 沸点相近 沸点相差悬殊 图2.4-2 几种典型的蒸馏曲线2装置及安装常压蒸馏装置通常由蒸馏瓶、蒸馏头、温度计、温度计套管、直形冷凝管、接引管和接受瓶组成。常用的常压蒸馏装置如下： 图2.4

55、-3 常压蒸馏装置安装顺序为自下而上，从左到右，仪器安装要准确端正，横平竖直，铁架台整齐排列于仪器背部。温度计水银球上端处于蒸馏头支管底边所在的水平线上。铁夹的用法为内衬软物如绒布、橡胶垫，也可用布条或棉纱将铁夹头包起来，以防止玻璃受热时炸裂；注意双颈丝的方向及夹子的坡度。沸点低于140C时选用直形冷凝管，沸点高于140C时选用空气冷凝管。冷凝水的走向为下口进水，上口出水。3操作方法先安装好仪器，从蒸馏头上口通过玻璃漏斗倒入待蒸液，液量为蒸馏瓶容量的1/32/3，加入13粒沸石，插入温度计，通冷凝水，加热，沸腾，蒸气饱和水银球时，温度计显示温度快速上升，蒸馏过程水银球上总保持有液体，此时液体和蒸气达平衡，显示温度即为液体沸点。蒸气过热时，水银球上液体消失，显示温度较液体沸点高，蒸馏速度保持每秒12滴，蒸馏过快会发生过热现象。如果用于分离两种沸点相差在110以上的混合物，则在低沸点化合物蒸完后，显示温度会下降，此时马上更换接收瓶，待温度再升高后，接收高沸点组分。蒸馏完毕，应先停止加热，待稍冷却不再有液体馏出后，再停止通冷凝水，然后按反方向拆卸仪器并及时清洗。注：沸石的作用是防止液体暴沸，使沸腾保持平稳。在持续沸腾时，沸石可以继续有效，一旦停止沸腾或中途停止蒸馏，则原沸石失效，在再次加热前应补加新的沸石。补加沸石应该待液体冷却后，再行补加。2.4.2