呋喃甲醇和呋喃甲酸的制备.doc

呋喃甲醇和呋喃甲酸制备【实验目的】1.学习由呋喃甲醛制备呋喃甲醇和呋喃甲酸的原理和方法，从而加深对Cannizzaro反应的认识。2.学习呋喃甲醇和呋喃甲酸的分离方法。【实验原理】呋喃甲醛(又称糠醛)和浓氢氧化钠的作用，发生Cannizzaro反应，从而制备呋喃甲醇和呋喃甲酸。反应式如下 ：【仪器和药品】仪器：烧杯（100 mL）、分液漏斗、锥形瓶、圆底烧瓶（25 mL）、直型冷凝管、接引管、三角烧瓶药品：呋喃甲醛、氢氧化钠（43%）、聚乙二醇、乙醚、盐酸（25%）、无水碳酸钠或无水硫酸镁【实验装置图】 【实验步骤】方法1准备量取5 mL 43氢氧化钠（或氢氧化钾）溶液和1 g聚乙二醇12（相对分子质量为400）置于小烧杯中，充分搅匀，将烧杯置于冰水浴中冷却内容物至约5左右。在不断搅拌3下从滴液漏斗慢慢滴入5 mL（5.8 g，约0.06 mol）新蒸镏过的呋喃甲醛4，把反应温度保持在8125。加完后（约15 min）于室温继续搅拌约25 min，反应即可完成，得淡黄色浆状物。在搅拌下加入适量（约15 mL）的水，至沉淀恰好完全溶解6,此时溶液呈暗红色。将溶液转入分液漏斗中，每次用8 mL乙醚萃取溶液，合并乙醚萃取液，加约1 g无水碳酸钠或1 g无水硫酸镁干燥，将塞子塞紧，静置。水浴蒸馏出去乙醚，然后蒸馏呋喃甲醇，收集169172 的馏分，产量约22.5 g（产率为 68% 84%）。纯呋喃甲醇为无色透明液体，bp 为 171 ，d 1.1296，n 1.4868.经乙醚萃取后的水溶液内主要含呋哺甲酸钠，在搅拌下加约9 mL的约25% 盐酸酸化，至pH为237，充分冷却后，滤集析出的呋喃甲酸并用用少量水洗12次。粗产品用约12 mL水重结晶，得到白色针状结晶的呋喃甲酸8，产量约 2.3（产率约68%）。纯呋喃甲酸的mp为 133134 。方法2将6mL 43氢氧化钠溶液置于烧杯中，将小烧杯置于冰水浴中冷却至5 左右，不断搅拌下滴加6.6mL新蒸馏的呋喃甲醛（约用10 min），把反应温度保持在812 。滴加毕，继续于冰水浴中搅拌约20 min，反应即可完全，得奶黄色浆状物。在搅拌下加入约10mL水至固体全溶，将溶液转移入分液漏斗中用乙醚分三次（15mL，10mL，5mL）萃取，合并萃取液，加2g无水硫酸镁干燥后，水浴蒸馏出去乙醚，然后蒸馏呋喃甲醇收集169172 的馏分，产量约2.4 g（产率 61%）。经乙醚萃取后的水溶液（主要含呋哺甲酸钠）用约14mL 1:1 盐酸酸化至pH为23，则析出结晶。充分冷却后，抽滤，收集晶体，并用少量水洗12次。粗产品用约20 mL水重结晶，抽滤，干燥（85），产量约 3 g（产率约 56%【注释】1 由反应机理可知，歧化反应速率是由产生氢负离子这一步决定，适当提高碱的浓度可以加速歧化反应，而碱的浓度升高则粘稠性增大，搅拌困难，采用反加法，即将呋喃甲醛滴加到氢氧化钠溶液中，反应较易难控制，产率则与顺加法相同。2 聚乙二醇（相对分子质量为400），作为相转移催化剂。3 反应在两相间进行，必须充分搅拌。4 呋喃甲醛存放过久变成棕褐色甚至黑色，同时往往含有水分。因此使用前需蒸馏提纯，收集 155162 的馏分。如用减压蒸馏收集 5455 /1 333 Pa 馏分。新蒸馏的呋喃甲醛为无色或淡黄色的液体。5 反应开始后很剧烈，同时放出大量的热，溶液颜色变暗。若反应温度高于12 时，则反应温度极易升高，难以控制致使反应物呈深红色。若低于8 ，则反应速度过慢，可能部分呋喃甲醛积累，一旦发生反应，反应就会过于猛然而使温度升高，最终也使反应物变成深红色。6 在反应过程中会有许多呋喃甲酸钠析出，加水溶解，可使奶油黄色的浆状物转为酒红色透明状的溶液。但若加水过多会导致损失一部分产品7 酸量要加足，保证pH3，使呋喃甲酸充分游离出来。这是影响呋喃甲酸收率的关键。 8 从水中得到的呋喃甲酸呈针状固体，100 时有部分升华，故呋喃甲酸应置于 8085 的烘箱内慢慢烘干或自然晾干为易。【思考题】1. 为什么要使用新鲜的呋喃甲醛？长期放置的呋喃甲醛含有什么杂质？若不先除去，对