第八届全国大学生化学实验邀请赛实验试题3.pdf

第八届全国大学生化学实验邀请赛 实验试题 3 1 9 选手编号 选手编号 实实 验验 试试 题题 3 项目 重结晶 制备和分离纯化 谱图 解析 总分 制备 TLC 柱层析 分数 30 37 14 13 6 100 华法林华法林 Warfarin 的制备 纯化及谱图解析 的制备 纯化及谱图解析 一 一 实验内容 实验内容 1 重结晶重结晶 以乙醇 水为溶剂重结晶4 羟基香豆素并测定其红外光谱 2 华法林制备华法林制备 以4 羟基香豆素 可用自己纯化的 也可直接使用纯品 和亚 苄基丙酮为原料制备华法林 Warfarin 用快速柱层析法分离纯化所得产物 3 解析谱图解析谱图 二 二 注意事项 注意事项 1 实验时间为 8 00 16 00 时间到即停止实验 按监考老师要求进行必要收尾 工作后离开实验室 2 TLC板每人使用最多不超过10块 3 快速柱层析操作方法见附录1 4 实验前请仔细检查仪器设备 如遇有问题 请及时向监考人员报告 5 实验过程请注意安全 应戴上防护眼镜 必要时可使用乳胶手套 6 废弃物应投放于指定容器内 有机和无机废液请分别倒入贴有对应标签的废 液桶 7 实验记录和所有数据应按要求记录在实验报告纸指定位置 记在其它位置无 效 所有读数记录及数据均要监考老师签字认可 若出现造假行为将取消成 绩 8 实验结束时 请将产品 实验报告 试题交给监考老师 并清洗所用仪器 不 计时 整理台面 经监考教师签字后方可离开 第八届全国大学生化学实验邀请赛 实验试题 3 2 9 三 三 主要试剂 仪器及主要试剂 仪器及材料材料 1 实验试剂实验试剂 4 羟基香豆素 反应用化学纯 重结晶用杂质含量 5 的粗品 亚苄基丙 酮 C P TEBA C P 无水乙醇 A R 乙醚 A R 二氯甲烷 A R 无水硫酸钠 A R 正己烷 A R 乙酸乙酯 A R 饱和食盐水 硅胶 300 400 目和 100 200 目 石英砂 华法林样品溶液 柱层析用洗 脱剂 2 实验仪器及实验仪器及材料材料 实验仪器 每人一套 实验仪器 每人一套 实验台柜子中实验台柜子中 茄形瓶 25 mL 1 个 50 mL 1 个 100 mL 2 个 量筒 50 mL 1 个 10 mL 2 个 球形冷凝管 1 根 分液漏斗 60 mL 1 个 具塞锥形瓶 50 mL 1 个 锥形瓶 250 mL 1 个 烧杯 50 mL 150 mL 250 mL 各 1 个 玻璃漏斗 1 个 加料漏斗 1 个 玻璃棒 1 根 不锈钢刮刀 1 根 药勺 1 个 培养皿 1 个 空心塞 14 2 个 胶头滴管 2 根 抽滤瓶和布氏漏斗 1 套 镊子 1 把 公用台上公用台上 层析柱 直径 2 cm 1 套 含 层析柱 储液球 两通 加压球 试管架 1 个 试管 20 根 已清洗并干燥 层析缸 实验台上和抽屉里实验台上和抽屉里 磁力加热搅拌器 1 台 磁子 2 个 油浴锅 1 个 铁架台 1 个 十 字夹和烧瓶夹 4 套 铁圈 1 个 塑料瓶托 1 个 剪刀 1 把 升降 台 大 小各 1 个 橡皮管 1 根 水浴锅 1 个 公用仪器 公用仪器 电子天平 精度 0 01 0 001 各 1 台 烘箱 旋转蒸发仪 循环水泵 其它实验用品其它实验用品 硅胶板 紫外灯 电吹风 铅笔 点样毛细管 一次性滴管 橡皮筋 凡 士林 橡皮圈 乳胶手套 线手套 沸石 棉花等 称量纸 滤纸 面巾 纸 碎冰 第八届全国大学生化学实验邀请赛 实验试题 3 3 9 四 四 有关物质的性质有关物质的性质 物 质 相对分子量 性 质 华法林 308 3 熔点159 161 oC 不溶于水 环己烷 苯和石 油醚 稍溶于甲醇 乙醇和异丙醇 易溶于丙酮 和二氧六环 4 羟基香豆素 162 1 白色至微黄色结晶 熔点210 216 oC 难溶于冷 水 溶于乙醇 乙醚和热水 亚苄基丙酮 146 2 无色至微黄色结晶 熔点42 oC 沸点260 262 oC 易溶于乙醇 乙醚 微溶于水 石油醚 TEBA 苄基三 乙基氯化铵 227 3 白色结晶 熔点185 oC 分解 溶于水 乙醇 46 1 沸点78 oC 易燃 低毒 相对密度0 7893 乙醚 74 1 无色 易挥发液体 密度0 7147 g mL 沸点34 5 oC 微溶于水 能与多种有机溶剂混溶 有发生 燃烧爆炸的危险 对人有麻醉性 正己烷 86 2 无色透明易挥发液体 相对密度 20 oC 4 oC 0 659 沸点68 7 oC 易溶于乙醚 可溶于乙醇 难溶于水 乙酸乙酯 88 1 无色透明液体 相对密度0 9006 g mL 沸点77 1 oC 能与醇 醚等多数有机溶剂混溶 微溶于水 五 五 实验原理实验原理 华法林 Warfarin 又名苄丙酮香豆素 可迈丁或灭鼠灵 是一种抗凝血素 医疗上用于预防或治疗静脉血栓及其延伸和肺栓塞 预防或治疗心房颤动或与心 脏瓣膜置换关联的血栓并发症 华法林还可用于防止鼠害 是第一代抗凝血杀鼠 剂 本实验通过 4 羟基香豆素与亚苄基丙酮在水相中发生Michael加成反应制备 华法林 并用快速柱层析分离纯化产物 反应式如下 华法林 第八届全国大学生化学实验邀请赛 实验试题 3 4 9 六 六 实验步骤实验步骤 1 重结晶法纯化重结晶法纯化 4 羟基香豆素羟基香豆素 以乙醇 水为溶剂重结晶 1 0 g 4 羟基香豆素粗品 溶剂须过量 50 重结 晶所得产品经抽滤 洗涤 置于 80 oC 烘箱干燥 计算回收率 取少量干燥样品压片 313 室 交给测试室教师测试红外图谱 解析 IR 图 谱 归属主要官能团的特征峰 解析 4 羟基香豆素的 1H NMR 图谱 附录 2 中 所有吸收峰 2 华法林的制备和柱层析分离华法林的制备和柱层析分离 在反应瓶中加入 81 mg 0 5 mmol 4 羟基香豆素 可直接使用纯品 146 mg 1 mmol 亚苄基丙酮和 15 mg 催化量 苄基三乙基氯化铵 TEBA 再加入 10 mL 水 磁力搅拌下回流反应 2 小时 停止加热 冷却至室温 将反应液倒入 10 mL 饱和食盐水中 乙醚萃取两次 每次 15 mL 合并有机相并用无水硫酸钠 干燥 30 分钟以上 以正己烷与乙酸乙酯的混合液为展开剂 体积比在 1 1 5 1 之间 用 TLC 薄层层析 法分析上述有机相 在报告纸上以 1 1 的比例画出观察到的 TLC 现象 标出各点所代表的化合物 分别计算 Rf值 将 TLC 板标上选手编号 交 给监考老师 过滤干燥后的有机相 室温水浴下旋转蒸发除去乙醚得产物粗品 粗品用二 氯甲烷溶解后加入适量 100 200 目硅胶 旋转蒸发得硅胶吸附物 参照附录 1 用 300 400 目的硅胶干法装柱 约 11 12 g 硅胶 请用烧杯称 取 快速柱层析纯化产物 洗脱剂为正己烷与乙酸乙酯混合液 请选择洗脱剂 的混合比例 然后向监考老师索要极性与之最为接近的洗脱剂 用试管接收洗 脱液 收集产物 通过 TLC 与华法林样品溶液进行比对 在报告纸上以 1 1 比 例画出观察到的 TLC 现象 将 TLC 板标上选手编号 交给监考老师 旋转蒸发 不计入实验时间 得纯净产物华法林 将装有产物的烧瓶标记 选手编号 用真空泵抽去残余溶剂 称重 计算产率 将装有产物的烧瓶交给监 考老师 用于 HPLC 测试产物纯度 赛后由老师测试 第八届全国大学生化学实验邀请赛 实验试题 3 5 9 七 七 产物产物谱图解析和思考题谱图解析和思考题 产物的 IR 1H NMR 谱图见附录 3 4 产物的 HPLC 图谱显示为纯净化合物 但其 1H NMR d CDCl3 显示出两 套吸收峰 1 请推测这两套峰分别代表的结构 不必归属 2 请推测两种结构的比例约为多少 并说明理由 第八届全国大学生化学实验邀请赛 实验试题 3 6 9 附录 1 快速柱层析简介 Flash Chromatography 快速柱层析是一种广泛应用的快速 有效分离有机化合物的方法 与传统柱 层析相比 快速柱层析所用硅胶粒度更细 如 300 400 目 用量较少 装填 高度一般约为柱直径的 1 5 4 倍 快速柱层析通过加压方式提高洗脱速度 达到 快速分离效果 选择合适的洗脱液对于快速柱层析的分离效果至关重要 可用 TLC 法辅助选择合适极性的洗脱液 洗脱液的极性可通过两种或多种不同极性 的溶剂以适当的比例混合来调节 一般以能使主产物 TLC 的 Rf值在 0 3 左右的 为宜 装柱可采用湿法或干法两种 其中干法装柱由于操作较为方便 快速被更 广泛的应用 以下是干法装柱及快速柱层析具体操作步骤 干法装柱 干法装柱 取合适层析柱 通过漏斗缓慢加入适量 300 400 目的硅胶 轻轻 敲击层析柱上端 也可以在橡胶垫上轻轻地弹击硅胶柱 使硅胶面平整 在层 析柱下端连接水泵 减压使柱中硅胶抽紧 关闭活塞 在硅胶柱上表面均匀地平 铺一层石英砂 自层析柱上端沿壁缓慢加入低极性溶剂 尽量不要冲动石英砂 打开活塞 水泵减压 当有液体流出时 关闭活塞 断开水泵 连接加压球 用 橡皮筋固定 打开活塞 加压将柱中剩余溶剂压出 当溶剂液面接近硅胶面上沿 略高出 1 2mm 时 停止加压 关闭活塞 打开加压球边上放气旋钮 解除 柱中压力 完成装柱 上样和分离 上样和分离 将粗产物的硅胶吸附物自漏斗加入层析柱 轻轻敲击使其表面 平整 加一层石英砂 厚度约为 2 mm 装上溶剂球 储液球 用橡皮筋固定 小心沿壁加入适量洗脱液 加压层析 用干净试管接收流出液 通过调节压力将 洗脱液流出速度控制在连续流动状态 若需补加洗脱液 应先解除柱中压力 再 重复上述操作 通过 TLC 识别含有产物的流出液 合并并旋转蒸发除去溶剂 浓缩得