有机化学实验(2013)

1、实验一实验一 蒸馏及沸点的测定蒸馏及沸点的测定一、实验目的一、实验目的1、了解测定沸点的原理与意义、了解测定沸点的原理与意义2、学习并掌握、学习并掌握蒸馏蒸馏操作操作3、学习并掌握常量法（即蒸馏法）测定、学习并掌握常量法（即蒸馏法）测定沸点的方法沸点的方法1、沸点、沸点 (boiling point, b.p.)液态物质的蒸汽压与其所处体系的压力相等时的温度液态物质的蒸汽压与其所处体系的压力相等时的温度n物质处于沸点时：物质处于沸点时： n液态物质沸腾液态物质沸腾n 液态与气态平衡液态与气态平衡n 纯净的液态化合物在一定的压力下均有固定的沸点纯净的液态化合物在一定的压力下均有固定的沸点n 不同

2、化合物有不同的沸点不同化合物有不同的沸点n 沸程沸程范围反映液态物质的纯度范围反映液态物质的纯度二、实验原理二、实验原理常用术语常用术语将液态物质加热到沸腾变为蒸气，再将蒸气冷将液态物质加热到沸腾变为蒸气，再将蒸气冷凝为液体的过程凝为液体的过程 、蒸馏、蒸馏（distillation） 沸程沸程始馏温度终馏温度始馏温度终馏温度不同温度范围的馏出液不同温度范围的馏出液某一馏分之前的馏出液某一馏分之前的馏出液最后没有蒸馏出来的物质最后没有蒸馏出来的物质 馏分馏分 前馏分前馏分 残留物残留物蒸馏的用途蒸馏的用途 液体物质的液体物质的分离分离与纯化与纯化 测定测定化合物的化合物的沸点沸点 回收溶剂或浓

3、缩溶液回收溶剂或浓缩溶液液体化合物液体化合物的沸点相差的沸点相差较大较大(30 oC) 常压蒸馏常压蒸馏 蒸馏方法蒸馏方法适于沸点较低且比较稳定的液体化合物适于沸点较低且比较稳定的液体化合物适于沸点较高或较不稳定的液体化合物适于沸点较高或较不稳定的液体化合物适于沸点较为接近的液体化合物适于沸点较为接近的液体化合物适于沸点较高（但有一定蒸汽压）、容易适于沸点较高（但有一定蒸汽压）、容易分解且不溶于水的化合物分解且不溶于水的化合物 减压蒸馏减压蒸馏 分馏分馏 水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏冷凝水冷凝水冷凝水冷凝水、常压蒸馏装置、常压蒸馏装置实验装置蒸馏及沸点的测定采用蒸馏的方法测定液体化合物的沸点：注意温度

4、计水银球的位置！温度计温度计圆底烧瓶圆底烧瓶蒸馏头蒸馏头直形冷凝管直形冷凝管接液管接液管铁架台铁架台十字架十字架冷凝管夹冷凝管夹加热套加热套常压蒸馏装置的仪器介绍常压蒸馏装置的仪器介绍标准接口的磨口玻璃仪器标准接口的磨口玻璃仪器磁搅拌器磁搅拌器磁搅拌子磁搅拌子直直形形冷冷凝凝管管常用冷凝管常用冷凝管空空气气冷冷凝凝管管球球形形冷冷凝凝管管蛇蛇形形冷冷凝凝管管用于蒸馏用于蒸馏用于回流用于回流液体的沸点低于液体的沸点低于130 oC时时液体的沸点高于液体的沸点高于130 oC时时低沸点液体低沸点液体接收瓶接收瓶温度计水温度计水银球位置银球位置十字架十字架开口朝开口朝上上冷凝水出口冷凝水出口冷凝水进

5、冷凝水进口口常压蒸馏装置的安装及要求常压蒸馏装置的安装及要求 自下而上自下而上 从左到右从左到右 平稳端正平稳端正 横平竖直横平竖直 连接紧密连接紧密通大气通大气常常压压蒸蒸馏馏装装置置的的拆拆卸卸 从右到左从右到左 自上而下自上而下三、实验步骤及结果三、实验步骤及结果2、蒸馏装置的安装、蒸馏装置的安装3、蒸馏操作、蒸馏操作（1）加料）加料（4）加热）加热（2）通冷却水）通冷却水（5）接收馏出液）接收馏出液1、接好冷却水的进出水管、接好冷却水的进出水管 将磁搅拌子小心放入圆底烧瓶将磁搅拌子小心放入圆底烧瓶 将待蒸液体倒入圆底烧瓶将待蒸液体倒入圆底烧瓶 安装好蒸馏装置安装好蒸馏装置注意检查进出水

6、管、冷凝管是否完好注意检查进出水管、冷凝管是否完好 !装、拆各练习三次装、拆各练习三次（3）开动磁搅拌）开动磁搅拌前馏分与主馏分要前馏分与主馏分要用不同的瓶子接收用不同的瓶子接收顺序顺序不得不得有误有误液体体积为液体体积为烧瓶容积的烧瓶容积的 2/3 1/34、沸程记录、沸程记录乙乙醇醇沸程沸程始馏温度（第一滴液体流出时）始馏温度（第一滴液体流出时）终馏温度（最后一滴液体流出时）终馏温度（最后一滴液体流出时）沸点沸点 蒸馏速度稳定在蒸馏速度稳定在12滴滴/秒时的温秒时的温度度5、结束蒸馏、结束蒸馏 切断电源，停止加热切断电源，停止加热 移去接收瓶，并放好移去接收瓶，并放好 关掉冷凝水关掉冷凝水

7、 冷却后拆卸仪器冷却后拆卸仪器四、结论和收获四、结论和收获蒸馏及沸点的测定样品：30 mL工业酒精，采用100 mL圆底烧瓶做蒸馏瓶。沸程的记录：初沸温度：第一滴样品馏出的温度。末沸温度：记录蒸馏结束前温度计显示的最高温度。由于沸点受大气压力影响很大，因此沸点的记录一般需在后面记录当前的大气压力。如水的沸点：100/760 mmHg。五、安全注意事项五、安全注意事项2 2、易燃液体的蒸馏要杜绝明火、易燃液体的蒸馏要杜绝明火3 3、有毒液体的蒸馏要注意通风或将出气口导、有毒液体的蒸馏要注意通风或将出气口导 向室外向室外1 1、一定要按照操作规程和应急处理办法操作、一定要按照操作规程和应急处理办法

8、操作4 4、一定不能蒸干、一定不能蒸干思考题1. 蒸馏时加入磁石的作用是什么？2. 温度计插入螺口接头的位置是如何？为什么？3. 整个实验现象，结果，实验的成败进行讨论。n实验二 薄层色谱分离法一 目的和要求了解色谱分离的原理及其应用。初步掌握薄层色谱的操作技能。二 色谱基本原理色谱法（Chromatography）亦称色层法、层析法等。色谱法是分离、纯化和鉴定有机化合物的重要方法之一。色谱法的基本原理是利用混合物各组分在某一物质中的吸附或溶解性能（分配）的不同，或其亲和性的差异，使混合物的溶液流经该种物质进行反复的吸附或分配作用，从而使各组分分离。色谱法在有机化学中的应用分离混合物：一些结构

9、类似、理化性质也相似的化合物组成的混合物，一般应用化学方法分离很困难，但应用色谱法分离，有时可得到满意的结果。精制提纯化合物 有机化合物中含有少量结构类似的杂质，不易除去，可利用色谱法分离以除去杂质，得到纯品。色谱法在有机化学中的应用鉴定化合物：在条件完全一致的情况，纯粹的化合物在薄层色谱或纸色谱中都呈现一定的移动距离，称比移值（Rf值），所以利用色谱法可以鉴定化合物的纯度或确定两种性质相似的化合物是否为同一物质。但影响比移值的因素很多，如薄层的厚度，吸附剂颗粒的大小，酸碱性，活性等级，外界温度和展开剂纯度、组成、挥发性等。所以，要获得重现的比移值就比较困难。为此，在测定某一试样时，最好用已知

10、样品进行对照。跟踪一些化学反应进程：可以利用薄层色谱或纸色谱观察原料色点的逐步消失，以证明反应完成与否。固定相与流动相固定相：用于与样品发生吸附作用的固定不动的物质。在混合物样品流经固定相的过程中，由于各组分与固定相吸附力的不同，就产生了速度的差异，从而将混合物中的各组分分开。流动相：也称洗脱剂，在色谱过程中起到将吸附在固定相上的样品洗脱的作用。样品和流动相的极性样品的极性：样品与固定相的吸附能力与样品的极性密切相关。一般来讲，极性越大的化合物与固定相的吸附能力越强，越不容易被洗脱；反之则越弱，越容易被洗脱。流动相的极性：流动相极性越大，越容易将吸附在固定相上的样品洗脱；反之则越难洗脱。结论：

11、若样品极性越小，或流动相极性越大，样品在固定相上的移动速度则越快。常用洗脱剂的极性顺序乙酸吡啶水醇类（甲醇乙醇正丙醇）丙酮乙酸乙酯乙醚氯仿二氯甲烷甲苯环己烷正己烷石油醚越靠后洗脱能力越低。关于薄层色谱薄层色谱又叫薄板层析，是色谱法中的一种，是快速分离和定性分析少量物质的一种很重要的实验技术，属固-液吸附色谱，它兼备了柱色谱和纸色谱的优点，一方面适用于少量样品（几到几微克，甚至0.01微克）的分离；另一方面在制作薄层板时，把吸附层加厚加大，又可用来精制样品，此法特别适用于挥发性较小或较高温度易发生变化而不能用气相色谱分析的物质。此外，薄层色谱法还可用来跟踪有机反应及进行柱色谱之前的一种“预试”。

12、薄层色谱实验步骤1. 制薄层板2. 点样3. 展开4.显色1.制薄层板固定相：Al2O3（软板，制三片） Al2O3羧甲基纤维素钠（硬板，制一片）软板制备：将固体Al2O3在玻璃板上直接推成一薄层即可。铺后要轻拿轻放，不能抖动、倾斜，防止粉末掉落致使不均匀。硬板制备：50 mL烧杯中放置7 g Al2O3，逐渐加入5%羧甲基纤维素钠（CMC）水溶液7 mL，调成均匀的糊状。将其涂于一片玻璃板上，室温放置半小时后，放入烘箱中在110恒温半小时，即制得硬板。点样及展开1. Al2O3活性的测定（软、硬板各点一块） 样品：1%偶氮苯；1%苏丹黄；1%苏丹红 展开剂：四氯化碳2. 偶氮苯与对羟基偶氮苯

13、的分离 样品：偶氮苯；对羟基偶氮苯；混合样品 展开剂：8 : 2 石油醚/丙酮3. 邻硝基苯胺和对硝基苯胺的分离 样品：邻硝基苯胺；对硝基苯胺；混合样品 展开剂： 8 : 2 石油醚/丙酮薄层色谱示意图2.点样软板点样需很轻，否则固定相会粘到点样管下方。一根点样管只能点一种样品，否则有交叉污染。样品点直径应不超过3 mm，距离薄层板底部约1 cm，样品点之间间距约11.5 cm，点样干燥后放入广口瓶，展开时薄层板底部浸入展开剂的高度约0.5 cm。注意样品点决不能浸到展开剂中。展开剂离薄层板上缘约1 cm时应停止走板，取出划线晾干。不可使展开剂走到板的尽头。板取出后要及时标记展开剂前沿，否则展

14、开剂挥发后难以确定。3.展开n广口瓶底放一张滤纸n广口瓶倒入展开剂的高度约为5mmn点样干燥后簿板放入广口瓶，成15角，盖好瓶盖n广口瓶在展开时不能移动n展开剂离薄层板上缘约1 cm时应停止走板，取出划线晾干n量出展开剂和样点移动的距离4.显色及数据记录因各样品均有颜色，可直接观测，故本实验不需显色。每个样品均需记录Rf值，列表记录。Al2O3活性的测定参照书p.69表2-9，需对照表格数据确定实验所用板（包括软板和硬板）的活性级别。思考题1. 展开剂的高度超过点样线，对薄层色谱有什么影响？2. 如何利用Rf值来鉴定化合物？3. 为什么极性大的组分要用极性较大的溶剂洗脱？实验三、四正溴丁烷的制

15、备 目的和要求了解由醇制备正溴丁烷的原理和方法。掌握回流和有害气体吸收装置的安装和操作。巩固分液漏斗的使用、液体化合物的干燥、蒸馏等基本操作。实验原理主反应：实验中正溴丁烷是由正丁醇与溴化钠、浓硫酸共热而制得副反应：OHH2SO4+ H2OOHH2SO4+ H2OO2OH+ HBrH2SO4Br+ H2O实验原理溴化氢的来源：反应机理：NaBr + H2SO4HBr + NaHSO4OH+ H+OH2+fastBr-slowBr+ H2OSN2 reaction实验用试剂正丁醇，9.2mL(9.2 mL, 0.1 mol)溴化钠，13 g (0.13 mol)浓硫酸，24mL无水氯化钙饱和碳酸

16、氢钠水溶液实验装置回流装置气体吸收装置蒸馏装置分液装置实验步骤n24mL硫酸+9.2mL正丁醇+13gNaBr+磁子放入100mL(或500mL)圆底烧瓶（不能带水）n加热套回流（连有毒气体吸收漏斗，吸收液NaOH稀溶液)n回流温度大约120，以达到2/3球形管蒸气n回流半小时后改用蒸馏，用弯管，接受瓶用锥形瓶，蒸馏完毕判断用表面皿盛水，接蒸出液，分层有油继续，不分层表明油已蒸完，得蒸出液粗产品正溴丁烷实验步骤100 mL圆底烧瓶10 mL水振摇14 mL浓硫酸稍冷，继续振摇下9.2 mL正丁醇13 g无水NaBr1-2粒沸石装冷凝管及气体吸收装置加热回流45 min并时常振摇改蒸馏装置，冷却

17、后再加入一粒沸石，加热蒸馏，将水和产物一起蒸出，至馏出液澄清，馏出液移至分液漏斗10 mL水萃取水层有机层4 mL浓硫酸洗涤实验步骤产物折光率：1.4401 密度：1.2758 g/mL水层有机层洗涤10 mL水8 mL饱和碳酸氢钠水溶液10 mL水水层有机层无水氯化钙干燥倾滗入蒸馏瓶，蒸馏产品收集99-103 C馏分产物称重或量体积，测折光率。 实验步骤n粗产品倒入分液漏斗，加5mL浓硫酸，分出下层，留上层（硫酸液1.84，C4H9Br1.28)n上层加10mL水，分液得下层倒入烧杯，上层从上口倒出n下层加10mLNaHCO3,分液的下层（1.10）n下层加10mL水，分液得下层n加无水Ca

18、Cl2颗粒半勺，棉花塞住漏斗口，玻棒挤压，过滤到量筒得体积数注意事项稀释浓硫酸时要缓慢并保持振摇，投料时应严格按顺序，投料后，一定要混合均匀。反应时，保持回流平稳进行，导气管末端的漏斗不可全部浸入吸收液，防止倒吸。水汽蒸馏完毕后应及时洗净蒸馏装置置烘箱，以备最后的产品蒸馏。洗涤粗产物时，注意正确判断哪一层是有机层。干燥剂不可在空气中暴露太久，否则会吸水。干燥剂用量应合理。最后蒸馏的所有装置须清洁干燥，防止再污染。思考题1、反应后的粗产物中含有哪些杂质？各步洗涤的目的何在？2、用分液漏斗洗涤产物时，正溴丁烷时而在上层，时而在下层，若不知道产物的密度，可用什么简便的方法加以判断？3、正溴丁烷必须蒸

19、完，否则会影响产率，可以从哪些方面判断正溴丁烷已经蒸完？实验五 苯甲醇和苯甲酸的制备一 实验目的n掌握由苯甲醛制备苯甲醇和苯甲酸的原理和方法，从而加深对Cannizzaro反应的认识。n进一步熟练巩固熔点、沸点的测定，蒸馏及重结晶等基本操作。实验原理Cannizzaro反应：n在浓的强碱作用下，不含-活泼氢的醛类可以发生分子间自身氧化还原反应，其中一分子醛被氧化成酸，而另一分子醛则被还原为醇。nCannizzaro反应的实质是羰基的亲核加成。反应涉及了羟基负离子对一分子不含-H的醛的亲核加成，加成物的负氢向另一分子醛的转移和酸碱交换反应，其反应机理表示如下： HOOKO2KOHCH2OHOKO

20、COOHH+三、主要仪器与试剂三、主要仪器与试剂仪器：仪器： 烧杯、圆底烧瓶、直形冷凝管、蒸馏头、尾接管、烧杯、圆底烧瓶、直形冷凝管、蒸馏头、尾接管、抽滤瓶、布氏漏斗等抽滤瓶、布氏漏斗等 试剂：试剂： 苯甲醛、氢氧化钠、乙醚、盐酸、无水硫酸镁等苯甲醛、氢氧化钠、乙醚、盐酸、无水硫酸镁等 两种产物的分离 在碱的催化下，反应结束后产物为苯甲醇和苯甲酸钠盐。容易看出，苯甲酸钠盐更易溶于水而苯甲醇则更易溶于有机溶剂。因此利用萃取的方法可以方便的分离二组分。有机层通过蒸馏可得到苯甲醇产品；水层通过盐酸酸化即可得到苯甲酸产品。四、实验步骤四、实验步骤1、向、向6.0 mL 50%氢氧化钠溶液锥形瓶中加入氢

21、氧化钠溶液锥形瓶中加入5 mL新蒸的苯甲醛，新蒸的苯甲醛，使反应液充分混合，用橡皮塞塞紧瓶口，用力振摇，使反应液充分混合，用橡皮塞塞紧瓶口，用力振摇，时间时间0.5小时，小时，最后成为白色糊状物。最后成为白色糊状物。2、在搅拌下加入适量的水（约、在搅拌下加入适量的水（约10 mL）使固体全部溶解。将反应）使固体全部溶解。将反应液转入分液漏斗中，用乙醚萃取液转入分液漏斗中，用乙醚萃取3次（次（10mL、5 mL、5mL），合），合有机相，用无水硫酸钠干燥后，水浴蒸干乙醚，得到苯甲醇，称有机相，用无水硫酸钠干燥后，水浴蒸干乙醚，得到苯甲醇，称量。量。3、乙醚萃取过的水相，用浓盐酸酸化至、乙醚萃取过

22、的水相，用浓盐酸酸化至pH = 3，刚果红试纸变蓝，刚果红试纸变蓝，待结晶全部析出，布式漏斗抽滤，用少许冰水洗涤，干燥，称重，待结晶全部析出，布式漏斗抽滤，用少许冰水洗涤，干燥，称重，得到苯甲酸。得到苯甲酸。五、注意事项五、注意事项n本反应是在两相中进行，必须充分搅拌。n加碱反应要控制好温度，若温度高于12则反应难控制，副反应增多，颜色变深红色；若温度低于8则反应过慢，体系内不断积聚NaOH，一旦发生反应即可能猛烈而使温度升高。n加水10mL为宜，不宜太多，否则易损失产品。n酸要加够，以保证pH=3左右，使苯甲酸充分游离出来，这是影响苯甲酸收率的关键。反应在两相间进行，必须充分搅拌。反应在两相

23、间进行，必须充分搅拌。 盐酸酸化速度。盐酸酸化速度。 溶解固体时，加水应适量。溶解固体时，加水应适量。 酸化时盐酸的用量。酸化时盐酸的用量。 用乙醚时实验室不能有明火。用乙醚时实验室不能有明火。 六 思考题n乙醚萃取后的水溶液用盐酸酸化，为什么要用刚果红试纸？如不用刚果红试纸，怎样知道酸化是否恰当？ n本实验根据什么原理来分离苯甲酸和苯甲醇？实验六实验六 苯亚甲基苯乙酮的制备苯亚甲基苯乙酮的制备1.学习由羟醛缩合反应制备苯亚甲基苯学习由羟醛缩合反应制备苯亚甲基苯 乙酮的原理和方法。乙酮的原理和方法。2.掌握减压过滤的操作掌握减压过滤的操作 。一一 实验目的实验目的二二 实验原理实验原理 CHO

24、H3COC+CHCH2COHOONaOH-H2O25-30 三三 实验药品实验药品药品药品名称名称苯甲醛苯甲醛苯乙酮苯乙酮NaOH溶溶液液乙醇乙醇规格规格ARAR1095用量用量2.3mL2.5 mL10mL10mL四四 实验步骤实验步骤n在在150 ml的锥形瓶中加入的锥形瓶中加入10ml 10%的氢氧化的氢氧化钠、钠、10ml 95%乙醇、乙醇、2.5ml苯乙酮、磁石，苯乙酮、磁石，固定锥形瓶在水浴中不加热，搅拌。固定锥形瓶在水浴中不加热，搅拌。n取取2.5ml新蒸的苯甲醛慢慢滴加，维持反应温新蒸的苯甲醛慢慢滴加，维持反应温度在度在2025 （常温）之间。滴加完毕后继续（常温）之间。滴加完

25、毕后继续搅拌搅拌45min。n将反应液在冰浴中冷却，使结晶析出，过滤。将反应液在冰浴中冷却，使结晶析出，过滤。n用用60ml水洗涤产品三次至中性。洗涤后过滤，水洗涤产品三次至中性。洗涤后过滤，称重。称重。 四四 实验步骤实验步骤 抽滤，水洗涤至中性，抽滤，水洗涤至中性，9595乙醇洗涤，乙醇洗涤，粗产品粗产品10%NaOH,10%NaOH,磁石磁石 乙醇，苯乙酮乙醇，苯乙酮滴加苯甲醛20-2520-25 0.45 h,晶体析出冰浴冷却10-15 min9595乙醇重结晶乙醇重结晶( (活性碳脱色活性碳脱色) )抽滤，干燥抽滤，干燥产品产品测熔点测熔点20-2520-25 五五 注意事项注意事项

26、 n有部分人对苯亚甲基苯乙酮产生皮肤过敏，操作有部分人对苯亚甲基苯乙酮产生皮肤过敏，操作时请勿触及皮肤。时请勿触及皮肤。n本实验的反应温度以本实验的反应温度以20-25度为宜，温度偏高度为宜，温度偏高则副产物较多，过低则产物发粘，不易过滤。则副产物较多，过低则产物发粘，不易过滤。 n纯粹的苯亚甲基苯乙酮有几种不同的晶体形态，纯粹的苯亚甲基苯乙酮有几种不同的晶体形态，其熔点有所差别，通常得到的是片状的其熔点有所差别，通常得到的是片状的a体体(m.p. 58-59 )。 实验七 乙酰水杨酸的制备 一 目的和要求学习酸酐和水杨酸在酸催化下制备乙酰水杨酸的原理和方法。巩固重结晶的基本操作。二 实验原理阿斯匹林是由水杨酸（邻羟基苯甲酸）与醋酸酐进行酯化反应而得的。水杨酸可由水杨酸甲酯，即冬青油（由冬青树提取而得）水解制得。COOHOOCH3COOHOH+ (CH3CO)2OH+ CH3COOH水杨酸：由于同时具有羧基和羟基，它还可与醇作用生成水杨