综合化学实验讲义

10综合化学试验试验讲义有机化学教研室编制一、试验目的把握醋酸正丁酯合成的原理和方法；学习通过恒沸物除去反响体系中水分的方法。二、试验原理醋酸正丁酯是一种良好的有机溶剂，可以应用于人造革、医药、塑料及香料等工业，并可以用作萃取剂和脱水剂。醋酸正丁酯通过酯化反响由醋酸和正丁酯制备，参与极少量的浓硫酸作为催化剂。HOCHCOOH+CHCHCHCHOH 浓硫酸 CHCOOCHCHCHHO3 3 2 2 2 3 2 2 2 3 2通过将体系中形成的副产物水除去，可以提高酯化反响的转化率。利用乙酸正丁酯-正丁醇-水形成恒沸物，可以通过分水器将反响过程中形成的水分分出，促进酯化反响平衡向右移动，提高反响的转化率。三、试验方法250ml27.9ml14.4ml10滴浓硫酸，反响装置装上分水器和回流冷凝管。可以在分水器中预先参与少量水，使水面略低于支管口的位置。开头加热回流，并记录分出水的体积。约40分钟后至体系中不再有水分分出为止，停顿加热。计算分出的水分，并与理论应分出的水量进展比较。冷却后将分水器中酯层和烧瓶中的反响物一起倒入分液漏斗，用20ml水洗涤，分出水层。酯层再用25ml10wt%的碳酸钠溶液洗涤至中性，分出20ml水洗涤，分出水层。酯层用无水硫酸镁枯燥。124-126ºC的馏分。称重，计算产率。四、留意事项试验中使用的作催化剂的浓硫酸不行过量，以免引起有机物碳化脱水等；把握体系的回流温度反响产物洗涤过程五、思考题?分水器使用的原理及方法?反响过程中如何除去水分的??乙酸丁酯有哪些应用?一、试验目的学习自由基聚合的原理和沉淀聚合方法；把握苯乙烯-马来酸酐共聚物的合成方法。二、试验原理马来酸酐是强的吸电子单体而苯乙烯是强的给电子单体，因此二者等量混合，在引发剂引发下易发生共聚而形成交替共聚物。本试验承受过氧化苯甲酰〔BPO〕作为引发剂，引发苯乙烯与马来酸酐发生自由基聚合，形成苯乙烯-马来酸酐共聚物，并通过碱性水解制备水解的苯乙烯-马来酸酐共聚物。O2 n O nCH CH BPO CH CH 2

CH nC CO O O O由于苯乙烯与马来酸酐均可以溶解于甲苯中，而其共聚物在甲苯中不溶，因此其共聚物可以从甲苯中沉淀出来而称为沉淀聚合。三、试验方法1共聚物的合成250ml150ml经蒸馏的甲苯，10.4g苯乙烯、9.8g0.1gBPO，5015801小时。反响60℃下真空枯燥。2共聚物皂化100ml2g50ml2mol/L的氢氧化钠溶液，加热至沸腾，1h50℃，将溶液倾入200ml3mol/L的盐酸中，使聚合物沉淀，过滤、洗涤、枯燥，获得水解的苯乙烯-马来酸酐共聚物。四、留意事项试验中使用的苯乙烯、马来酸酐、BPO试验前应当精制聚合过程中要把握反响温度不行以太高，以免反响太快！五、思考题影响共聚反响的竟聚率的因素主要有哪些?聚合反响的溶剂选择要考虑哪些因素?苯乙烯-马来酸酐共聚物有哪些应用?聚合反响的溶剂选择要考虑哪些因素?为什么苯乙烯反响前经碱洗,减压蒸馏?未蒸馏过的苯乙烯试剂用于聚合反响时,BPO的量?为什么苯乙烯-马来酸酐共聚物产物中苯乙烯自聚副产物量较少?苯乙烯-马来酸酐共聚物的聚合反响中,反响温度过高将发生什么现象?试验三 苯乙胺的合成一、试验目的学习Leuckart反响合成外消旋体α-苯乙胺的原理和方法。通过外消旋α-苯乙胺的制备，稳固萃取、分馏等根本操作。二、试验原理通过Leuckart反响，用苯乙酮和甲酸铵反响可制得外消旋α-苯乙胺。反响式如下：O CH3 OCH2HCOONHCH3 4

N C H

+ NH3

+ CO2

+ HO222HCl/HO2CHCHHCl/HO2CH3 ONH

CH3·HCl OH-三、试验步骤

N C HH

2 NH2100mL11.7mL(12g,0.1mol)苯乙酮，20g(0.32mol)蒸馏装置〔温度计要插入液面以下，小火缓缓加热，反响物渐渐熔化，当温度升至15℃时，液体成两相，连续加热反响物变成一相，反响开头，当加热到185℃时便可以停顿加热〔通常约需1小时，勿超过18℃。在此过程中有水、苯乙酮被蒸出，同时不断产生二氧化碳及氨气。冷凝管中可能生成一些固体碳酸铵。将流出液用滴管直接分出下层苯乙酮并加回反响瓶中，然后再在180~185℃加热2h，反响物冷却后转入分液漏斗中，参与10mL水洗涤，以除去甲酸铵和甲酰胺。将分出的N-甲酰-α-苯乙胺初品转入原反响瓶中，水层每次用5mL2次，萃取液合并入反响瓶中，加10mL0.5h.充分冷却〔有时析出一些晶体〕10mL2次。将酸性水溶液转入圆底烧瓶中，留神参与20mL50%氢氧化钠溶液进展水蒸气蒸馏，收集馏出液80~100m，馏出液分成两层。冷却后用分液漏斗分液〔取上层，水层每次用10mL苯萃取2次。合并有机层，再进展蒸馏，蒸出苯后改用空气冷凝管，收集180~190℃馏分，产量约1-2g(产41%)。操作留意事项水蒸气蒸馏时，玻璃磨口处涂上凡士林，以防粘住。品名性状品名性状产量收率五、思考题各步骤中，用苯萃取的分别是什么物质?为什么在碱性条件下进展水蒸气蒸馏?馏出液含有什么成分? α-苯乙胺的合成中加热温度为什么不能超过185ºC，冷凝管中可能生成的固体是什么?参与盐酸回流冷时可能会析出什么晶体?α-苯乙胺可以如何拆分?试验四黄酮中间体邻羟基苯乙酮的制备一、试验目的学习邻羟基苯乙酮的制备方法。稳固萃取、无水操作、减压蒸馏等根本操作。二、试验原理则是黄酮合成过程中的重要中间体。反响式：OHAcO2

O AlCl3

OH OCH3NaOH O CH3三、试验步骤乙酸苯酚酯的合成100mL3g氢氧化钠、5mL4.7g(0．05mol)苯酚，搅拌使溶解。25g7mL(0．053mol)醋酸酐/5ml甲苯溶液，随即有油状物悬浮于溶液中。5mL5mL5mL10mL3％210mL2次，用无水硫酸镁枯燥。滤出枯燥剂，得乙酸苯酚酯的甲苯溶液。纯乙酸苯酚酯bp为195.7℃4

1.0780。邻羟基苯乙酮的合成[1]称取5.1g(0.038 mol)无水三氯化铝，参与50mL反响瓶中承受搅拌滴加回流装置，在不断搅拌下滴加制备的乙酸苯酚酯的甲苯溶液，这时有较猛烈的放热现象，同时反响物变为橙红色。滴加完毕后去除搅拌装置，大火回流将反响温度维持在130~160℃下保持0.5-1h。将反响混20mL5％的盐酸，使固体渐渐溶解，呈棕色油状物。分35mL甲苯提取，合并提取液，无水硫酸镁枯燥。蒸除溶剂后水蒸汽蒸馏，收集馏分后分液并用无水硫酸镁枯燥，滤出枯燥剂。产物为淡黄色粘稠状液体，产量约2.0g。纯邻羟基苯乙酮bp为218℃,4

1.1307。【注释】[1]所用装置要提前烘干。四、思考题乙酸苯酚酯的合成中为何参与碎冰?为什么可以这么做?邻羟基苯乙酮的合成中加盐酸时消灭的固体是什么?在合成乙酸苯酚酯时为何能够使用将乙酸酐滴加到苯酚钠水溶液中的方法?反过来操作可以吗?实际操作时要留意哪些细节??在合成邻羟基苯乙酮时主要的副产物是什么?如何除去?为什么可以这样操作?苯甲酰肼的合成一、试验目的学习由酯的肼解制备酰肼的方法。学习共沸分水的方法，稳固萃取、蒸馏等根本操作。二、试验原理甲酰肼为例学习由酯的肼解制备酰肼的方法反响式：浓COOH HSO浓2 4

COOCH2 5

CONHNHNHNHNH2 2HO2CHOH2 5三、试验步骤苯甲酸乙酯的合成4g苯甲酸、15mL95%乙醇、5mL苯于烧瓶中，边摇荡边逐滴参与1mL浓硫酸，参与两粒沸石，装上分水器〔预先参与v-3mL水，为什么?〕和球形冷凝管，加热回流至生成的水〔哪一层?〕不再增加后〔怎么来推断?〕,将分水器的液体放空，连续回流使得苯全部进入分水器中，停顿30mL冷水的烧杯中，边搅拌边分批参与碳酸钠粉末至中性。随后静置分液〔哪一层是酯层?，余液用乙醚萃取、合并乙醚层，用热水浴蒸馏回收乙醚，酯层备用。苯甲酰肼的合成8mL85%10mL95%50min,将反响完成后的液体中的乙醇蒸出后，转移到烧杯中在冰水中冷却，有果冻样物析出，充分静置后将固体滤出，枯燥。四、思考题在合成苯甲酸乙酯时，为何要在分水器预先参与一些水?参与的水的量是如何确定的?在合成苯甲酸乙酯时，用碳酸钠粉未除去是什么?如何判定碳酸钠已加足量?如何提高苯甲酸乙酯制备的产率?何判定反响达平衡?试验七从淡奶粉中分别、鉴定酪蛋白和乳糖一、试验目的１.把握分别蛋白质和糖的原理和操作方法；２.把握蛋白质的定性鉴定方法；３.了解乳糖的一些性质。二、试验原理牛奶的主要成分是水、蛋白质、脂肪、糖和矿物质，其中，蛋白质主要是酪蛋白，而糖主要是乳糖。蛋白质在等电点时溶解度最小，当把牛奶的pH4.8时(酪蛋白的等电点),酪蛋白便沉淀出来。酪蛋白不溶于乙醇和乙醚，可用乙醇和乙醚来洗去其中的脂肪。乳糖不溶于乙醇在滤去酪蛋白的清液中参与乙醇时，乳糖会结晶出来。三、试验步骤酪蛋白与乳糖的提取4g80mL4010%乙酸调整pH=4.7(用周密pH试纸测试)，静置冷却，抽滤。6mL水洗涤，滤液合并到前一滤液中。滤饼依次用6mL95%乙醇，6mL乙醚洗涤，滤液弃去。滤饼即为酪蛋白，晾干称重。在水溶液中参与2.5g碳酸钙粉，搅拌均匀后加热至沸，过滤除去沉淀，在滤液中参与1～28ml10ml95%乙醇〔留意离开火焰〕和少量活性炭，搅拌均匀后在水浴上加热至沸腾，趁热过滤，滤液必需澄清，加塞放置过夜，乳糖结晶析出，抽滤，用95%乙醇洗涤产品，晾干称重。酪蛋白的性质10ml10%NaOH2ml1%CuSO41ml。振荡试管，观看现象(溶液呈蓝紫色)。蛋黄颜色反响取10ml酪蛋白溶液，参与浓硝酸2ml后加热，观看现象〔有黄色沉淀生成。10%NaOH2ml，有何变化?(沉淀为橘黄色)乳糖的性质Fehling反响Fehling试剂A3mL,混匀，加热至沸后参与0.5mL5%乳糖溶液，观看现象。Tollen反响在2mLTollen0.5mL5%80℃中加热，观看现象(有银镜生成)。四、试验结果品名品名性状产量收率五、问题与争论从淡奶粉中分别酪蛋白和乳糖的原理分别是什么?分别出的酪蛋白滤饼用乙醇和乙醚进展洗的目的是什么?在滤液中参与碳酸钙粉末有什么作用?试验八从黄连中提取黄连素一、试验目的学习从中草药提取生物碱的原理和方法。学习减压蒸馏的操作技术。进一步把握索氏提取器的使用方法，稳固减压过滤操作。二、试验原理〔也称小檗碱4%~10%。除了黄连中含有黄连素以外，黄柏、白屈菜、伏牛花、三颗针等中草药中也含有黄连素，其中以黄连和黄柏中含量最高。黄连素有抗菌、消炎、止泻的成效。对急性菌痢、急性肠炎、百日咳、猩红热等各种急性化脓性感染和各种急性外眼炎症都有效。黄连素是黄色针状体，微溶于水和乙醇，较易溶于热水和热乙醇中，几乎不溶于乙醚。黄连素的盐酸盐、氢碘酸盐、硫酸盐、硝酸盐均难溶于冷水，易溶于热水，故可用水对其进展重结晶，从而到达纯化目的。黄连素在自然界多以季铵碱的形式存在，构造如下：NOHONOHOCH3OCH3从黄连中提取黄连素，往往承受适当的溶剂〔如乙醇、水、硫酸等。在脂肪提取器中连续抽提，然后浓缩，再加以酸进展酸化，得到相应的盐。粗产品可以实行重结晶等方法进一步提纯。黄连素被硝酸等氧化剂氧化，转变为樱红色的氧化黄连素。黄连素在强碱中局部转化为醛式黄连素，在此条件下，再加几滴丙酮，即可发生缩合反响，生成丙酮与醛式黄连素缩合产物的黄色沉淀。三、试验步骤5克中药黄连，切研碎磨烂，装入索氏提取器的滤纸套筒内，烧瓶内参与50ml95%2~3小时，至回流液体颜色很淡为止。在水泵减压下蒸馏，回收大局部乙醇，至瓶内残留液体呈棕红色糖浆状，停顿蒸馏。1%15ml至溶液混浊为止〔约需10m。用冰水冷却上述溶液，降至室温下以后即有黄色针状的黄连素盐酸盐析出，抽滤，所得结晶用冰水洗涤两次，可得黄连素盐酸盐的粗产品。精制：将粗产品〔未枯燥〕放入100ml15ml水，加热至沸，搅拌沸腾几分钟，趁热抽滤、滤液用盐酸调整PH值为2~3渣用少量冷水洗涤两次，烘干即得成品。产品检验：取盐酸黄连素少许，加浓硫酸2ml，溶解后加几滴浓硝酸，即呈樱红色溶液。50mg，加蒸馏水5ml，缓缓加热，溶解后加20%2滴，显橙4滴，即发生浑浊。放置后生成黄色的丙酮黄连素沉淀。注：［1］得到纯洁的黄连素晶体比较困难。将黄连素盐酸盐加热水至刚好溶解煮沸，用石灰乳调整PH=8.5~9.8，冷却后滤去杂质，滤液连续冷却至室温以下，即有针状体的黄连素析出，抽滤，将50~600C1450C。［2］脂肪提取器，也可利用简洁回流装置进展2~3次加热回流，每次约半小时，回流液体合并使用即可四、试验结果品名品名性状产量收率五、思考题黄连素为何种生物碱类化合物?黄连素的紫外光谱上有何特征?黄连素存在以下三种互变异构体，但自然界多以季铵碱的形式存在。NHCHOOCNOHOCNHCHOOCNOHOCO