合成化学01-07.doc

合成化学部分强化资料一、环己烯的合成1. 正确安装分馏装置（参见P153页）2磷酸的作用是什么？用磷酸比用浓硫酸有什么优点？ 答： H3PO4的作用是（脱水剂）。(1)磷酸的氧化性小于浓硫酸，不易使反应物碳化；(2)无刺激性气体SO2放出。3. 为何使用分馏操作？分馏的原理？答：此反应是可逆的，为了使平衡向右移动，将环己烯一生成即从反应混合物中连续蒸出，本实验采用（分馏）来分离出环己烯。分馏主要用于分离和纯化几种沸点 相近且混溶的有机溶液。利用分馏柱进行分馏，实际上就是在分馏柱内使混合物进行多次（ 汽化）和（ 冷凝 ）。当上升的蒸气与下降的冷凝液互相接触时，上升的蒸气部分冷凝放出热量使下降的冷凝液部分气化，两者之间发生了热量交换。其结果，上升蒸气中易挥发组份增加，而下降的冷凝液中高沸点组份增加。如果继续多次，就等于进行了多次的气液平衡，即达到了多次蒸馏的效果。当分馏柱的效率足够高时，开始从分馏柱顶部出来的几乎是纯净的易挥发组份，而最后的烧瓶里残留的几乎是纯净的高沸点组份。4 在环己烯制备实验中，为什么要控制分馏柱顶温度不超过73？ 答：因为反应中环己烯与水形成共沸混合物(沸点70.8，含水10 %)；环己醇与环己烯形成共沸混合物(沸点64.9，含环己醇30.5 %)；环己醇与水形成共沸混合物(沸点97.8,含水80 %)，因此，在加热时温度不可过高，蒸馏速度不易过快，以减少未反应的环己醇的蒸出。5在环己烯的合成实验中，反应的接收瓶必须放在（冰水）浴中，防止 （环己烯挥发）。产物用（无水氯化钙）干燥，以便除去( 水和环己醇 )。在粗制的环己烯中，加入精盐使水层饱和的目的是（降低环己烯在水中的溶解）。二、正溴丁烷的合成1. 正确安装连有气体吸收装置的回流装置（参见P158页）2. 粗产品正溴丁烷经水洗后油层呈红棕色是由于含有（溴 ），可用（饱和亚硫酸氢钠）除去。3正溴丁烷的合成实验中，为了防止氢溴酸外逸，以免造成对环境污染，损害人体健康，需在反应装置中加入（气体吸收）装置，粗产物用浓硫酸洗，为了除去（正丁醇、正丁醚）。4. 列举出用来判断正溴丁烷粗产品是否蒸馏完全的三种方法：（P157页）5什么时候用气体吸收装置？如何选择吸收剂？答：反应中生成的有毒和刺激性气体(如卤化氢、二氧化硫)或反应时通入反应体系而没有完全转化的有毒气体(如氯气)，进入空气中会污污染环境，此时要用气体吸收装置吸收有害气体。 选择吸收剂要根据被吸收气体的物理、化学性质来决定。可以用物理吸收剂，如用水吸收卤化氢；也可以用化学吸收剂，如用氢氧化钠溶液吸收氯和其它酸性气体。 三、正丁醚的合成1. 正确安装加热回流去水反应装置（参见P160页）2. 写出用正丁醇制备正丁醚的主反应和副反应的反应式.答：主反应：2CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O 副反应：CH3CH2CH2CH2OHCH3CHCHCH3+H2O3简述在本实验中使用分水器的目的是什么？答： 本实验是用正丁醇分子间脱水制备正丁醚。使用分水器的目的是除去反应中生成的水，使反应有利于向生成产物的方向进行。其简单原理为，反应中生成的水及未反应正丁醇经冷凝管聚集于分水器中，由于相对密度的不同，水在下层，正丁醇在上层。随着反应的进行，有机相积到分水器支管时可溢流返回到反应瓶中，从而达到自动分离目的。4在进行反应的后处理时，先后两次酸洗，再水洗的目的何在？答：用50%的H2SO4两次洗涤粗制正丁醚是为了除去未反应完的正丁醇，再水洗是为了除去上述残留的50%的H2SO4。5为什么洗涤正溴丁烷时用浓硫酸，而在洗涤正丁醚时用50硫酸?答：正丁醚能够溶解在浓硫酸中。洗涤正溴丁烷时用浓硫酸除去正丁醇及副产物正丁醚，而在洗涤正丁醚时用50硫酸来除去正丁醇。6分水器的活塞在使用前应先涂上（凡士林），以免漏水，用后要在旋塞与塞孔间（夹上一小片纸片），以免下次使用时活塞难以开启。四、肉桂酸的合成1正确安装一套制备肉桂酸的实验装置，注意选择空气冷凝管，温度计浸入液面下，控制温度范围150170 ，仪器干燥。2正确安装水蒸气蒸馏装置及掌握水蒸气蒸馏操作。（参见P167页）3反应原理：Perkin反应苯甲醛和丙酸酐在无水碳酸钾的存在下相互作用后，得到的产物是： 与CH3CH2COOH4水蒸气蒸馏原理及应用条件。（P165页）水蒸气蒸馏是将水与不（或难）溶于水的有机物一起进行蒸馏的一种分离和提纯有机物的方法，有机物在低于其沸点，比水的沸点还低的温度下与水一道蒸出。下列情况可采用水蒸气蒸馏：(1)混合物中含有大量的固体，通常的蒸馏、过滤、萃取等方法都不适用。(2)混合物中含有焦油状物质，采用通常的蒸馏、萃取等方法都不适用。(3)在常压下蒸馏会发生分解的高沸点有机物质。 用水蒸气蒸馏的物质应具备下列条件：(1)随水蒸气蒸出的物质应不溶或难溶于水，且在沸腾下与水长时间共存而不起化学变化（2）具有一定的蒸气压。5本实验中水蒸气蒸馏除去什么物质？为什么能用水蒸气蒸馏法纯化产品？答：除去未反应的苯甲醛。因为苯甲醛是不挥发的沸点较高的有机物，用一般蒸馏、萃取等方法均较难与肉桂酸分离，而它不溶于水，且共沸腾下不与水反应，可随水蒸气一起蒸馏，所以能用水蒸气蒸馏法纯化产品。6如何判断水蒸气蒸馏的终点？答：馏出液由浑浊变澄清。7在使用水蒸气蒸馏时，被蒸的液体体积不要超过烧瓶容积的（ 1/3 ）。五、乙酰乙酸乙酯的合成及核磁表征1 安装一套制备乙酰乙酸乙酯的实验装置，并回答下列问题： (1 ) 本实验使用的仪器和药品为什么一定要干躁，无水？（2）在回流反应将结束时，在桔红色透明溶液中有时会夹带黄白色沉淀，这是什么物质？（3）本实验在后处理时，加入50%的醋酸和氯化钠饱和溶液的目的何在？（4）为什么要用减压蒸馏精制产品？答：（1）本实验用Claisen酯缩合反应制备乙酰乙酸乙酯。用酯及金属钠为原料，利用酯中含有的微量醇与金属钠反应来制成醇钠。如果本实验所用仪器和药品不干燥，则金属钠就会与水反应生成氢氧化钠，生成的乙醇钠也会水解。（2）是乙酰乙酸乙酯的钠盐。（3）由于乙酰乙酸乙酯的亚甲基上的氢很活泼，即相应的酸性比醇要大，故醇钠存在时，乙酰乙酸乙酯将转化成钠盐，这也就是反应结束时实际得到的产物。当用50%醋酸处理此钠盐时，就能使其转化为乙酰乙酸乙酯。用饱和氯化钠溶液洗涤的操作是盐析，其目的是减少有机物在水中的溶解度，经盐析后，产物及未反应的乙酸乙酯均处于盐水层之上，并能避免酸度过高，尽量减少产物损失。（4）乙酰乙酸乙酯在常压下很容易分解为“去水乙酸“从而影响产率，故应采用减压蒸馏精制产品。2减压蒸馏的原理：液体的沸点随外界压力的降低而降低，低于1个大气压下的蒸馏为减压蒸馏。减压蒸馏广泛应用于一些高沸点的有机物或在常压蒸馏时未达到沸点即已经发生分解、氧化或聚合的有机物的分离与提纯。3减压蒸馏装置（参见P170页）和微型减压蒸馏装置（参见P191页）注意操作：开始时检查系统气密性，先抽真空，开冷凝水，后加热。蒸馏结束先停止加热，关闭冷却水，平衡压力，最后关闭真空泵。蒸馏速度以馏出液每秒1滴为宜。4乙酰乙酸乙酯是酮式和烯醇式两种互变异构体的平衡混合物，如何证明？答：可以用化学方法证明。使溴的四氯化碳溶液褪色、与三氯化铁呈紫色等说明含有烯醇式结构；与苯肼、羟氨、HCN、NaHSO3等反应说明含有羰基。可以用核磁共振氢谱表征结构。5 用丙酸乙酯进行克莱森酯缩合时，得到什么产物？六、甲基橙的合成1. 制备甲基橙时，重氮化反应时的温度应控制在（05oC）, 这是因为（重氮盐易分解成酚）。2. 甲基橙的合成实验中，重氮盐与芳香胺进行偶联反应时的PH值为57，弱酸性介质中进行。3. 制备甲基橙时，重氮化反应后用淀粉碘化钾试纸检验时如试纸变蓝，说明亚硝酸过量，加入少量尿素除去。七、多步骤合成三苯甲醇1设计合成路线2实验装置：加热回流分水装置（制苯甲酸乙酯）（参见P160页） 回流滴加装置（格氏试剂制备及格氏反应）（参见P158页）注意事项：格氏试剂非常活泼易分解，对空气中的H2O、O2、CO2敏感，因此所用的仪器、试剂、溶剂均需要干燥无水。故仪器烘干，且装置中需要干燥管（无水氯化钙）。滴加：控制反应速度。3制苯甲酸乙酯实验中为何加入环己烷？答：在某些酯化反应中，醇、酯和水之间可以形成二元或三元最低恒沸物，也可以在反应体系中加入能与水、醇形成恒沸物的第三组分，如苯、环己烷、四氯化碳等，以除去反应中不断生成的水，达到提高酯产量的目的。这种酯化方法，一般称为共沸酯化。本实验采用加入环己烷与水、醇形成共沸物的方法，除去反应中生成的水，采用分水器操作。4本实验中溴苯加的太快或一次加入有什么不好？答：实验是一个放热反应，一次加入或滴加速度太快，易造成反应过于激烈，不易控制并会增加副产物的生成。八、乙酰二茂铁的合成1在酸性条件下，利用二茂铁的芳香性，通过付克酰基化，利用酰基化试剂酸酐或酰氯等反应制备。比较发现，利用酸酐较好。无有害气体生成，不采用有机溶剂。2反应要求干燥无水，防止乙酸酐水解，加干燥管的加热回流反应装置。3乙酰二茂铁粗产物的提纯可以采用（重结晶、柱层析等）提纯方法。4产物结构可以用红外、核磁共振等表征。九、阿司匹林的合成及红外光谱法表征1制备原理：乙酰水杨酸是水杨酸（邻羟基苯甲酸）和乙酰酐，在少量浓硫酸（或干燥的氯化氢，有机强酸等）催化下，脱水而制得的。在生成乙酰水杨酸的同时，水杨酸分子间可发生缩合反应，生成少量的聚合物。乙酰水杨酸能与碳酸氢钠反应生成水溶性钠盐，而其副产物聚合物不能溶于碳酸氢钠溶液。利用这种性质上的差别，可纯化阿司匹林。 2重结晶装置：加热回流装置。3重结晶的目的是什么？怎样进行重结晶？答：从有机反应中得到的固体产品往往不纯，其中夹杂一些副产物、不反应的原料及催化剂等。纯化这类物质的有效方法就是选择合适的溶剂进行重结晶，其目的在于获得最大回收率的精制品。固体有机物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系。一般是温度升高，溶解度增大。若把固体溶解在热的溶剂中达到饱和，冷却时即由于溶解度降低，溶液变成过饱和而析出晶体。利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同，可以使被提纯物质从过饱和溶液中析出。而让杂质全部或大部分仍留在溶液中（若在溶剂中的溶解度极小，则配成饱和溶液后被过滤除去）。进行重结晶的一般过程是： 1. 将待重结晶的物质在溶剂沸点或接近溶剂沸点的温度下溶解在合适的溶剂中，制成过饱和溶液。若待重结晶物质的熔点较溶剂的沸点低，则应制成在熔点以下的过饱和溶液。 2. 若待重结晶物质含有色杂质，可加活性碳煮沸脱色。 3. 趁热过滤以除去不溶物质和活性碳。 4. 冷却滤液，使晶体从过饱和溶液中析出，而可溶性杂质仍留在溶液里。5. 减压过滤，把晶体从母液中分离出来，洗涤晶体以除去吸附在晶体表面上的母液。4选择重结晶用的溶剂时，应考虑哪些因素？答：(1) 溶剂不应与重结晶物质发生化学反应；(2) 重结晶物质在溶剂中的溶解度应随温度变化，即高温时溶解度大，而低温时溶解度小； (3) 杂质在溶剂中的溶解度或者很大，或者很小；(4) 溶剂应容易与重结晶物质分离；(5) 溶剂应无毒，不易燃，价格合适并有利于回收利用。 十一、其它1学生实验中经常使用的冷凝管有：（直形冷凝管 ），（ 球形冷凝管）及（空气冷凝管 ）；其中，（球形冷凝管）一般用于合成实验的回流操作，（直形冷凝管）一般用于沸点低于140 的液体有机化合物的蒸馏操作中；高于140 的有机化合物的蒸馏可用（空气冷凝管）。2减压过滤结束时，应该先（ 平衡压力 ），再（ 关闭水泵 ），以防止倒吸。3分离提纯有机物的常用方法有哪些？答：蒸馏（常压蒸馏、减压蒸馏、水蒸气蒸馏、）、分馏、萃取、重结晶、升华、层析等。3什么是萃取？什么是洗涤？指出两者的异同点。 答：萃取是从混合物中抽取所需要的物质；洗涤是将混合物中所不需要的物质除掉。萃取和洗涤均是利用物质在不同溶剂中的溶解度不同来进行分离操作，二者在原理上是相同的，只是目的不同。从混合物中提取的物质，如果是我们所需要的，这种操作叫萃取；如果不是我们所需要的，这种操作叫洗涤。4重结晶操作中，活性炭起什么作用？为什么不能在溶液沸腾时加入？答：(1)重结晶操作中，活性炭起脱色和吸附作用。 (2)千万不能在溶液沸腾时加入，否则会引起暴沸，使溶液溢出。