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福建师范大学闽南科技学院 教案课程： 有机化学实验II 环境科学 专业 07 年级用 20082009学年第二学期 理工学 系 应用化学 教研室任课教师：马戎（ 2008 年 6月 1填）实验一 硝基苯的制备硝基苯; 又名密斑油,苦杏仁油理化性质无色或微黄色具苦杏仁味的油状液体。分子式C6H5NO2（结构如图）。分子量123.11。相对密度1.205(15/4)。熔点5.7。沸点210.9。闪点87.78。自燃点482.22。蒸气密度4.25。蒸气压0.13kPa(1mmHg44.4)。难溶于水; 易溶于乙醇、乙醚、苯和油。遇明火、高热会燃烧、爆炸。与硝酸反应剧烈。实验室制法:目的原理 主反应： Ar + HONO2 +H2SO4 ® Ar- NO2 + H2O 副反应： Ar- NO2+ HONO2 +H2SO4 ® Ar-(NO2)2+ H2O 仪器药品 苯4.5ml (3.9g,0.05mol)，浓硝酸(d = 1.40) 3.6ml (0.055mol)，浓硫酸(d = 1.84) 5.0ml (0.09mol)，10%碳酸钠溶液，饱和食盐水，无水氯化钙。 过程步骤 在50ml圆底烧瓶上装配一个二口连接管，正口配一温度计，其水银球离瓶底约5mm，侧口装配一回流冷凝管。也可以用一个二口烧瓶，正口装配回流冷凝管，侧口装一温度计，其水银球离瓶底约5mm。在烧瓶中加入4.5ml苯。通过冷凝管上口，将已冷却的混酸分多次加入苯中。每加一次后，必须充分振荡烧瓶，使苯与混酸充分接触，待反应物的温度不再上升而趋于下降时，才继续加混酸(为什么?)。反应物的温度应保持在4050之间，若超过50，可用冷水浴冷却烧瓶。加料完毕后，把烧瓶放在水浴上加热，约于10min内把水浴加热到60(反应混合物的温度为6065)并保持50min，间歇地振荡烧瓶。 冷却后，将反应混合物倒入分液漏斗中。静置分层，分出酸层(哪一层?怎样判断和检验?)，倒入指定回收瓶内。粗硝基苯先用等体积的冷水洗涤，再用10%碳酸钠溶液洗涤，直到洗涤液不显酸性。最后用水洗至中性(如何检验?)。分离出粗硝基苯，放在干燥的小锥形瓶中，加入无水氯化钙干燥，间歇振荡锥形瓶。 把澄清透明的硝基苯倒入30ml蒸馏烧瓶中，连接空气冷凝管。在石棉网上加热蒸馏，收集204210的馏分。为了避免残留在烧瓶中的二硝基苯在高温下分解而引起爆炸，注意切勿将产物蒸干。 产量：约4.7g。 纯硝基苯为无色液体，具有苦杏仁气味，沸点210.9，d20= 41.203。 注意事项 1.苯的硝化反应也可在三口烧瓶中进行。在100ml三口烧瓶中放入苯，在中间瓶口安装搅拌棒，一个侧口装上冷凝管，另一侧口插上温度计，其水银球要浸到液面下。开动搅拌器，从冷凝管上口分批加入已冷却的混酸。其余的步骤与用圆底烧瓶时一样。全部药品用量都加倍。 2.混酸配制法：在50ml锥形瓶中放入5ml浓硫酸，把锥形瓶置于冷水浴中，一边不停地摇动锥形瓶，一边将3.6ml硝酸慢慢地注入浓硫酸中。 3.苯的硝化反应为一放热反应。在开始加入混酸时，硝化反应速率较小，每次加入的混酸量宜为0.51ml。随着混酸的加入和硝基苯的生成，反应混合物中的苯的浓度逐渐降低，硝化反应的速率也随之减小，故在加入后一半混酸时，每次可加入1.52ml。 4.用吸管吸取少许上层反应液，滴到饱和食盐水中，当观察到油珠下沉时，那就表示硝化反应已经完成。 5.硝基苯有毒，处理时须加小心。如果溅在皮肤上，可先用少量酒精洗擦，再用肥皂水洗净。 6.如果使用工业浓硫酸，其中含有的少量汞盐等杂质具有催化作用，使反应产物中含有微量的多硝基酚，如苦味酸和2，4-二硝基苯酚，它们的碱溶液呈深黄色。应洗到碱溶液几近无色。实验二 乙酰苯胺的制备一、目的要求1、熟悉乙酰化反应的原理及实验操作技术；2、进一步熟悉重结晶提纯的操作技术。二、基本原理有机合成上将向有机物分子中引入酰基（RCO）的反应称之为酰化反应，最常用的是引入乙酰基的乙酰化反应。提供乙酰基的试剂叫乙酰化试剂。HCl苯胺与乙酰化试剂冰乙酸、乙酐、乙酰氯反应均可在苯胺的N原子上引入乙酰基而生成乙酰苯胺，其中苯胺与乙酰氯反应最激烈，乙酐次之，而冰乙酸最慢。从反应快慢角度出发，选择乙酰氯最好，但乙酰氯成本高。本实验选择乙酐作酰化剂，反应式如下： NH2 + (CH3CO)2O NHCOCH3 + CH3COOH在有机合成上，因苯胺上氨基活泼，往往要“保护”，待其它反应完成后，再将其水解，除去乙酰基。三、仪器药品1、仪器常用仪器、布氏漏斗、抽气瓶、安全瓶、水泵、保温漏斗、表面皿、熔点测定装置一套、滤纸2、药品苯胺（新蒸馏）1、乙酐、浓HCl、活性碳 锌粉四、实验步骤1、在50 mL圆底烧瓶*中，加入5 mL新蒸馏的苯胺* 、7.5 mL冰醋酸及少许锌粉* （0.1g），依装置图组装仪器。2、小火加热至微沸，保持回流30 min后升温，控制温度计读数在105 左右加热15 min，将反应生成的水和部分乙酸蒸出，当温度下降时*表示反应已经完成，停止加热。3、趁热将反应混合物*倒入盛有100 mL冷水的烧杯中，充分搅拌冷却，使乙酰苯胺结晶呈细颗粒析出，抽滤，用510 mL冷水洗涤，得到粗产品。4、将粗产品移入盛有150 mL热水的烧杯中，加热煮沸，使之完全溶解。稍冷后加入少量活性碳，再次加热煮沸5 min，进行热过滤。5、滤液冷却至室温，得到白色片状晶体。抽滤，洗涤，将产品转移至一个预先称重的洁净的表面皿中，晾干或在100以下烘干，称重，计算产率。思考题：1、 乙酰化反应在有机合成中有何作用？2、 常有哪些乙酰化试剂？哪种反应最快？3、 为何要先将苯胺制成盐酸苯胺，再与乙酐反应？注释： 1、苯胺久置后颜色变深，有杂质，会影响乙酰苯胺质量。故先将苯胺进行蒸馏。蒸馏时为防止苯胺氧化，加少量锌粉。新馏出的苯胺呈淡黄色或无色。 2、本实验中乙酐用量过量，以苯胺为标准计算产率。 3、乙酰苯胺熔点为113115。实验三 己二酸的制备一、实验目的1、学习环己醇氧化制备己二酸的原理和方法；2、复习水浴加热，搅拌，抽滤等基本操作。二、实验原理己二酸是合成尼龙-66的主要原料之一，可以用硝酸氧化环己醇制得。反应方程式如下：三、实验药品及其物理常数药品名称分子量用量熔点()沸点()比重(d420)溶解性(水)环己醇100.164.2 mL24160.90.96微溶于水浓硝酸6310 mL 溶于水其它无四、主要仪器和材料集热式恒温加热搅拌器 磁子 圆底烧瓶(100 mL、19#) 三口连接管 恒压滴液漏斗 球形冷凝管(19#) 温度计(150) 布氏漏斗 吸滤瓶 烧杯 冰 滤纸 水泵等.五、实验装置水浴、滴加、回流装置六、操作步骤1.在圆底烧瓶中加入10ml蒸馏水，10ml浓硝酸混合均匀，并在水浴中加热至80，在恒压滴液漏斗中加入4.2ml环己醇，控制滴速，使烧瓶中混合物温度维持在85-90之间，当醇全部加入而且溶液温度降低至80以下时，将混合物在85-90下加热15min，使其充分反应，至几乎无红棕色气体放出为止。2.将产物放入冰水中冷却，析出的晶体经布氏漏斗抽滤，用6ml冰水洗涤滤饼，将粗产物压干并称重。【操作要点及注意事项】 搭装置：仪器的选用，搭配顺序，各仪器高度位置的控制要合理。 检验气密性：实验产生的二氧化氮气体有毒，所以装置要求严密不漏气。反应在通风厨中进行。 加料：环己醇和硝酸切不可用同一量筒量取，两者相遇会发生剧烈反应。 滴加：本实验为强烈放热反应，所以滴加环己醇的速度不宜过快，以免反应过剧，引起爆炸。一般可在环己醇中加1mL水，一是减少环己醇因粘稠带来的损失，二是避免反应过剧。 加热：可选择水浴加热，滴加完后继续用80-90 水浴加热约15 min, 同时要摇动反应瓶，至几乎无棕色二氧化氮气体放出为止。七、思考题1、为什么必须严格控制反应温度？2、若烧瓶内温度超过90，应如何处理？己二酸己二酸又名肥酸，英文名称：Adipic Acid（简称AA)；Hexanedioic acid，分子式C6H10O4。己二酸是一种重要的有机二元酸，主要用于制造尼龙66纤维和尼龙66树脂，聚氨酯泡沫塑料，在有机合成工业中，为己二腈、己二胺的基础原料，同时还可用于生产润滑剂、增塑剂己二酸二辛酯，也可用于医药等方面，用途十分广泛。己二酸基本理化性质外观 白色结晶体；气味 有骨头烧焦的气味；分子式 C6H10O4；分子量 146.14；熔点 153；沸点 332.7；密度 1.360；闪点 209.85；燃点（开杯） 231.85；熔融黏度 4.54mPas(160)；溶解性 微溶于水，易溶于酒精、乙醚等大多数有机溶剂。己二酸在水中的溶解度随温度变化较大，当溶液温度由28升至78时，其溶解度可增大20倍。15时溶解度为1.44g/100mL；25时溶解度为2.3g/100mL；100时溶解度为160g/100mL。主要用途 用作合成高聚物的原料，也用于制增塑剂及润滑剂己二酸是白色结晶型固体。易溶于醇、醚,可溶于丙酮,微溶于环己烷和苯。当己二酸中氧气质量含量高于14%时,易产生静电引起着火。己二酸粉尘在空气中爆炸的质量含量范围为3.9%-7.9%。己二酸是脂肪族二元酸中最有应用价值的二元酸,能够发生成盐反应、酯化反应、酰胺化反应等,并能与二元胺或二元醇缩聚成高分子聚合物等。实验四 苯甲酸的制备一、 实验目的：1. 学习苯环支链上的氧化反应；2. 掌握减压过滤和重结晶提纯方法。二、 实验原理：苯环支链的氢被高锰酸钾氧化生成苯甲酸三、 实验仪器和药品： 药品名称分子量用量熔点()沸点()密度(g/cm3)溶解性(水)甲苯92.142.7 mL-95110.80.866微溶于水高锰酸钾158.048.5g溶于水其它NaHSO3溶液，浓盐酸圆底烧瓶(200 mL、19#) 球形冷凝管(19#) 布氏漏斗 抽滤瓶 电热套 移液管 量筒 烧杯 滤纸 水泵等.四、 实验步骤：1. 在200ml圆底烧瓶中加入100ml蒸馏水和2.7ml甲苯加几粒沸石。 2. 装上回流冷凝管，加热至沸腾。 3. 分批加入8.5g KMnO4，回流加热1-1.5h至回流液中无明显油珠为止。 4. 趁热抽滤。（若滤液有紫色可加入NaHSO3固体至无色为止）。 5. 冷却至室温。给滤液滴加浓HCl，至酸性为止。 6. 抽滤、干燥、称重、计算产率。五、思考题：1.实验过程中加入NaHSO3有何作用？2.简述重结晶的操作过程？实验五 对甲苯磺酸的制备一、实验目的：学习芳香族的磺化反应制备芳磺酸；巩固分水器的使用、回流以及重结晶操作二、实验原理： 主反应：副反应：三、实验步骤：1. 回流反应：50mL圆底烧瓶内放入25 mL甲苯，一边摇动烧瓶，一边缓慢地加入5.5 mL浓硫酸，投入几根上端封闭的毛细管，毛细管的长度应能使其斜靠在烧瓶颈内壁，用小火加热回流2h。 2. 产品分离：静止冷却反应物。将反应物倒入锥形瓶内，加入1.5 mL水，此时有晶体析出。用玻璃棒慢慢搅动，反应物逐渐变成固体。用布氏漏斗抽滤，用玻璃瓶塞挤压以除去甲苯和邻甲苯磺酸，得粗产物约15g 。四、思考题：1. 按本实验方法，计算产率时以何种原料为基准，为什么？2. 用什么物质出去对甲苯磺酸邻位衍生物？注意事项：1）滴加浓硫酸时一定要在振摇下用滴管慢慢加入。2）控制加热强度。3）析晶时要慢慢搅拌 。实验仪器和药品： 药品名称分子量用量熔点()沸点()密度(g/cm3)溶解性(水)甲苯92.142.7 mL-95110.80.866微溶于水其它浓硫酸圆底烧瓶(100 mL、19#) 球形冷凝管(19#) 布氏漏斗 抽滤瓶 电热套 移液管 量筒 烧杯 滤纸 水泵等. 实验六 乙酰水杨酸的制备一、目的要求1、通过乙酰水杨酸制备，初步了解有机合成中乙酰化反应原理及方法。2、进一步熟悉减压过滤、重结晶操作技术。二、基本原理乙酰水杨酸（阿斯匹林）不仅是用的退热止痛药，而且亦可用于予防老年人心血管系统疾病。从药物学角度来看，它是水杨酸的前体药物1。早在十八世纪，人们从柳树皮中提取出具有止痛、退热抗炎的一种化合物水杨酸，但由于水杨酸严重剌激口腔、食道及胃壁粘膜而病人不原使用，为克服这一缺点，在水杨酸中引进乙酰基，获得了副作用小而疗效不减的乙酰水杨酸。水杨酸分子中含羟基（OH）、羧基（COOH），具有双官能团。本实验采用以强酸为硫酸2为催化剂，以乙酐为乙酰化试剂，与水杨酸的酚羟基发生酰化作用形成酯。反应如下：H+ COOH COOH + （CH3CO）2O + H2O OH OCOCH3 引入酰基的试剂叫酰化试剂，常用的乙酰化试剂有乙酰氯、乙酐、冰乙酸。本实验选用经济合理而反应较快的乙酐作酰化剂。COOH副反应有：O COOH COOH CO + OH OH OH 水杨酰水杨酸OCOCH3COOHCOOHOCOCH3H+ COOH HO COO + 乙酰水杨酰水杨酸制备的粗产品不纯，除上面两副产品外，可能还有没有反应的水杨酸等杂质。三、仪器药品仪器：水浴锅、布氏漏斗、抽气瓶、水泵、滤纸、烧杯、温度计（150）、冰浴、熔点测定仪、试管、玻棒、台称、量筒药品：水杨酸、乙酐、浓H2SO4、饱和Na2CO3溶液，浓盐酸。四、实验步骤（一）酰化反应1、称取2.0克（约0.015mol）固体水杨酸，放入150ml锥形瓶中，加入5ml