2012有机实验(下)

有机化学实验 下 有机化学实验 下 1 9 实验 19 乙酸异戊酯的制备 一 实验目的 1 掌握酯化反应的原理和乙酸异戊酯的制备方法 2 巩固分液漏斗的使用和回流 液体有机物干燥 蒸馏操作 二 实验原理 CH3COOH HOCH2CH2CH CH3 2CH3COOCH2CH2CH CH3 2 H2SO4 H 2O 乙酸异戊酯 香蕉水 是无色透明液体 有愉快的香蕉香味 沸点 142 5 密度 0 88g ml 异戊醇为无色液体 有不愉快的气味 沸点132 5 密度 0 81g ml 微溶于水 三 仪器和试剂 回流装置 分液漏斗 蒸馏装置 18 ml 0 166 mol 异戊醇 24 ml 0 42 mol 冰醋酸 5 碳酸氢钠水溶液 饱和氯化钠水溶液 无水硫 酸镁 浓硫酸 四 实验步骤 量取 18 ml 异戊醇及 24 ml 冰醋酸 放入 100 ml 圆底烧瓶中 摇荡下慢慢加入 4 ml 浓硫酸 混合均 匀后加入几粒沸石 安装回流冷凝管 电热套加热回流 1 小时 停止加热 移去电热套 使反应混合物 冷至室温后 将此混合物小心地倒入分液漏斗中 并加入 55 ml 冷水 另取 10 ml 洗涤烧瓶 将洗液合并 倒入分液漏斗中 振荡后静置 分出下层水溶液 有机相中含醋酸杂质 可用 5 碳酸氢钠水溶液洗涤除去 小心加入 30 ml 5 碳酸氢钠水溶液后振 荡 静置 分出下层溶液 再用 15 ml 5 碳酸氢钠水溶液洗涤一次 弃去下层水溶液 用试纸检查水溶 液的酸碱性 直至水溶液呈碱性为止 然后将 20 ml 饱和氯化钠水溶液加到分液漏斗中 轻轻摇荡 分出 水层 将酯层倒入锥形瓶中 加入 3 g 无水硫酸镁干燥 过滤 蒸馏 收集 140 142 的馏分 称重 理 论产量 21 6 g 实际产量 10 13 g 产率 50 65 五 思考题 1 本实验是应用什么原理和措施提高产物的产量的 还有哪些其他的方法和措施可以提高产率 2 总结还可以用哪些方法进行酯的制备反应 六 附注与注意事项 有机化学实验 下 有机化学实验 下 2 9 1 慢慢加入 充分振荡 否则颜色较深 酒红色 影响产率 2 此时会有二氧化碳气体冒出 注意放气 3 如不是碱性时可继续重复上述操作 4 提前洗净干燥 5 小棉花团过滤 滤完后挤压棉花团 6 补充其他制备方法 18 ml 异戊醇 11 4 ml 冰醋酸 1 8 ml 浓硫酸 67 ml 苯 分水器 140 150 回流 分出 3 4 ml 水 大约 2 3 h 80 ml 水洗一次 5 碳酸氢钠洗至中性 10 ml 饱和食盐水洗一次 无水硫酸镁干燥 收集 134 142 馏分 实验 17 苯乙酮的制备 一 实验目的 1 掌握苯乙酮的制备原理和方法 2 掌握无水操作 分液漏斗和气体吸收装置的使用 3 掌握机械搅拌的使用 巩固蒸馏 回流 萃取操作 二 实验原理 CH3CO 2O AlCl3 无水 C O CH3 三 仪器和试剂 机械搅拌装置 回流装置 气体吸收装置 蒸馏 萃取操作 苯 25 ml 22 g 0 282 mol 无水三氯化铝 16 g 0 12 mol 乙酐 4 7 ml 5 1 g 0 05 mol 浓盐酸 浓硫 酸 5 氢氧化钠溶液 实验所需时间 8 小时 四 实验步骤 本实验所用的药品必须是无水的 所用的仪器必须是干燥的 在 150 ml 三口烧瓶的中间瓶口安装带有密封的搅拌器 一侧口装滴液漏斗 另一侧口装回流冷凝管 回流冷凝管上口连接带有氯化钙干燥管的气体吸收装置 在烧瓶中迅速放入 16 g 无水三氯化铝和 20 ml 苯 在滴液漏斗中放入 4 7 ml 新蒸馏过的乙酐和 5 ml 苯的混合液 在搅拌下慢慢滴加乙酐的苯溶液 反应很快就开始 放出氯化氢气体 三氯化铝逐渐溶解 反应物的温度也自行升高 应控制滴加速度 使苯缓缓地回流 加料时间约需 10 min 加完乙酐后关闭 有机化学实验 下 有机化学实验 下 3 9 滴液漏斗旋塞 在石棉网上用小火加热 保持缓缓回流 1 h 反应物冷却后 在通风橱内将反应物慢慢地倒入 50 g 碎冰中 同时不断搅拌 然后加入 50 ml 浓盐 酸使析出的氢氧化铝沉淀溶解 如果仍有固体存在 再适当增加盐酸 用分液漏斗分出苯层 水层用 30 ml 苯分两次萃取 合并苯溶液用 15 ml 5 氢氧化钠溶液洗涤 再用水洗涤 分出苯层 将苯溶液置于 100 ml 蒸馏瓶中 安装蒸馏装置 接液管带有长橡皮管通入水槽或引至室外 直至苯 蒸不出为止 苯溶液中所含的少量水份随苯共沸蒸出 当温度升至 140 左右时 停止加热 稍冷后换空 气冷凝管和接收器 继续蒸馏 收集 195 202 间的馏分 产量 3 5 4 g 纯苯乙酮是无色油状液体 沸点 202 五 思考题 1 为什么要用过量的苯和无水三氯化铝 2 如果仪器不干燥或药品中含有水分 这对实验的进行有什么影响 3 为什么要逐渐地滴加乙酐 4 为什么要用含盐酸的冰水来分解反应混合物 5 还可以用什么原料代替乙酐来制苯乙酮 六 附注与注意事项 1 本实验最好是无噻吩的苯 要除去苯中所含噻吩 可用浓硫酸多次洗涤 每次用相当于苯体积 15 的浓硫酸 直到不含噻吩为止 然后依次用水 10 氢氧化钠溶液和水洗涤 用无水氯化钙干燥后蒸馏 检验苯中噻吩的方法 取 1 ml 样品 加 2 ml 0 1 靛红在浓硫酸中的溶液 振荡数分钟 若有噻吩 酸层将呈现浅蓝绿色 2 无水三氯化铝暴露在空气中 极易吸收水分解而失效 应当用新升华过的或包装严密的试剂 称 取时动作要迅速 块状的无水三氯化铝在称取前需在研钵中迅速地研细 加无水三氯化铝时可自制一简易的加料器 取一段长 6 cm 直径约 5 mm 可插入烧瓶的侧口 的玻璃 管 两端配上橡皮塞 称量时装入药品 塞紧玻璃管两端 加料时 打开一塞 将玻璃管迅速插入瓶口 轻轻敲拍玻璃管使药品进入烧瓶 而不致沾在瓶口 如果有残留在管中的固体不下 可打开另一塞子 用玻璃棒将固体捅下去 3 仪器或药品不干燥 将严重影响实验结果或使反应难于进行 4 本实验也可用人工振荡代替机械搅拌 用 100 ml 圆底烧瓶 上装一个二口连接管 其正口装滴液 漏斗 侧口装回流冷凝管 冷凝管上口连接氯化钙干燥管和气体吸收装置 为了便于振荡反应物质 烧 瓶 冷凝管和滴液漏斗应装在同一铁架台上 采用人工振荡时 回流时间应增长 5 回流时间增长 产率还可以提高 6 最好进行减压蒸馏 收集 86 90 1 6 kPa 12 mmHg 的馏分 压力与沸点的关系如表 3 16 有机化学实验 下 有机化学实验 下 4 9 表 3 16 减压蒸馏中压力与沸点的关系 压力 kPa26 7208 06 75 34 03 31 6 压力 mm Hg200150605040302512 沸点 155146120115 51101029888 实验 18 肉桂酸的制备 一 实验目的 1 掌握通过 perkin 反应制备肉桂酸的原理和方法 2 掌握水蒸气蒸馏的原理 装置及操作 巩固回流反应装置 重结晶 测熔点操作 二 实验原理 CHO CH3CO 2O CH3COOK CH CH COOH CH3COOH 三 仪器和试剂 1 仪器 回流装置 水蒸气蒸馏装置 减压过滤装置 重结晶装置 2 试剂 苯甲醛 6 ml 6 4 g 0 06 mol 无水醋酸钾 6 g 0 06 mol 乙酐 11 ml 12 g 0 12 mol 饱和 碳酸钠溶液 浓盐酸及活性炭等 四 实验步骤 在干燥的 500 ml 三口圆底烧瓶中 放入 6 g 新熔融并研细的无水醋酸钾粉末 6 ml 新蒸馏的苯甲醛 和 11 ml 乙酐 振荡使三者混合 烧瓶侧口装一个空气冷凝管 正口装一支 240 温度计 其水银球插入 反应混合物液面下但不要碰到瓶底 在石棉网上加热回流 1 h 反应液的温度应保持在 150 170 向反应混合物中倒入 90 ml 热水 一边充分摇动烧瓶 一边慢慢地加入饱和碳酸钠溶液 直到反应混 合物呈弱碱性 然后进行水蒸气蒸馏 直到馏出液中无油珠为止 倒入指定的回收瓶中 剩余液体中加入少许活性炭 加热煮沸 10 min 趁热过滤 将滤液小心地用浓盐酸酸化 使呈明显 酸性 再用冰水浴冷却 待肉桂酸完全析出后 减压过滤 晶体用少量水洗涤 挤压去水分 在 100 以 下干燥 产物可以水中或 30 乙醇中进行重结晶 产量 4 5 g 肉桂酸有顺反异构体 通常以反式形式 存在 为无色晶体 熔点 135 136 有机化学实验 下 有机化学实验 下 5 9 五 思考题 1 具有何种结构的醛能进行柏琴反应 2 为什么不能用氢氧化钠代替碳酸钠溶液来中和水溶液 3 用水蒸气蒸馏除去什么 能不能不用水蒸气蒸馏 六 附注与注意事项 1 此也可用等物质的量的无水醋酸钠或无水碳酸钠代替 其他步骤完全相同 2 久置的苯甲醛含苯甲酸 故需蒸馏除去 久置的乙酐含乙酸 也需要除去 3 此处不能用氢氧化钠代替 4 也可用其他溶剂进行重结晶 其在不同温度时的溶解度见表 3 17 表 3 17 不同温度 不同溶剂时肉桂酸的溶解度 温度 水 g 100g 无水乙醇 g 100g 糠醛 g 100g 0 25 40 0 0622 03 0 6 4 1 10 9 5 微量制备方法 在 5 ml 干燥的梨形瓶中 放入 0 15 g 新熔融并研细的无水碳酸钾粉末 0 15 ml 新蒸馏的苯甲醛和 0 3 ml 新蒸馏的乙酐 振摇混合均匀 在梨形瓶上接上一个二口连接管 通过直口插入一根 300 的温度计 水银球进进入液体但不接触瓶底 侧口接空气冷凝器 砂浴上加热回流 20 30 min 反应温度保持在 150 170 反应液趁热倒入盛有 1 5 ml 水的 10 ml 圆底烧瓶中 用热水洗涤梨形瓶二次 每次 0 5 ml 洗涤液也 倒入圆底烧瓶中 向烧瓶中滴加饱和碳酸钠溶液 使反应混合物呈弱碱性 补加 2 ml 水 装上微型蒸馏 头和回流冷凝器管 简化水蒸气蒸馏装置 砂浴上蒸馏 直到温度计读数为 100 时停止蒸馏 把蒸出的 苯甲醛倒入回收瓶中 剩余的液体可加入少许活性炭再煮沸几分钟 趁热在有玻璃钉的漏斗上抽滤 滤液用浓盐酸酸化成 明显酸性 冷却 再抽滤 用少许水洗涤晶体 在 100 以下干燥 产量约 90 mg 实验 20 苯佐卡因的合成 最早局麻药物是从古柯植物中提取出来的古柯生物碱 其具有毒性大 易上瘾 水溶液不稳定 易 水解失效等缺点 而且从古柯植物中提取制备成本高 因此人们一直在努力寻找代用品 根据古柯碱的 结构和药理 人们合成了数以万计的有效代用品 对氨基苯甲酸乙酯 苯佐卡因 benzocaine 和普鲁卡因 只是其中两种 有机化学实验 下 有机化学实验 下 6 9 N CO2Me H H OCOC6H5 H2NCOOC2H5H2NCO2CH2CH2N C2H5 2 佐 佐 佐佐 佐 佐 佐佐 佐 佐 佐 Me 通过对众多的具有麻醉作用的合成化合物的活性实验 证实其结构一般是分子的一端含有必不可少 的苯甲酰基 分子的另一端是二级或三级胺 中间插入不同数目的烷氧 氮 硫等 基 可用下式表示 R3 C O X CH2 nN R1 R2 X O N S C 一 实验目的 1 掌握由不同起始原料合成苯佐卡因的原理和方法 2 熟练掌握酰化 氧化 水解 酯化反应和重结晶等基本操作 二 合成路线选择 苯佐卡因的主要合成路线 CH3 NO2 CH3 NH2 COOH NO2 CH3 NHCOCH3 COOH NHCOCH3 COOH NH2 COOH NH2 COOC2H5 NH2 COOC2H5 NO2 路线一 路线二 路线三 苯佐卡因在工业上一般是由甲苯硝化得对硝基甲苯 然后氧化得对硝基苯甲酸 再与乙醇酯化得到 对硝基苯甲酸乙酯 最后再将硝基还原成氨基而得到对氨基苯甲酸乙酯 即苯佐卡因 本实验中采用以 对氨基甲苯为原料的合成路线 有机化学实验 下 有机化学实验 下 7 9 一一 对甲基乙酰苯胺对甲基乙酰苯胺 4 methylacetanilide 1 反应原理 CH3CO 2O NH2 CH3 NHCCH3 CH3 O 2 仪器和试剂 回流装置 减压过滤装置 对甲苯胺 4 00g 37 4mmol 乙酸酐 4 8 ml 3 实验步骤 在装有回流冷凝管的 50 ml 圆底烧瓶中 加入 4 0 g 对甲苯胺和 4 8 ml 乙酸酐 反应立即发生并放热 使固体完全溶解 加热回流 10 min 趁热将反应混合物倒入 100 ml 的冷水中 边加边搅动 立即析出黄 色固体 过滤 用少量冷水洗涤结晶 3 次 得粗品约 5 2 g 产率 93 mp 147 149 IR KBr v cm 1 3300 NH 1665 C O 1610 1555 1515 1325 825 1HNMR CDCl3 DMSO 9 3 s br 1H NH 7 44 7 02 d J 8 5Hz 2H Ar H 2 27 2 10 s 3H CH3 4 注意事项 所用乙酸酐为新蒸馏的 bp 37 39 2 00 kPa 15 mmHg 二二 对乙酰氨基苯甲酸对乙酰氨基苯甲酸 p acetylaminobenzonic acid 1 反应原理 KMnO4 NHCCH3 CH3 O AcONa NHCCH3 COO O NHCCH3 COOH O 20 H2SO4 2 仪器和试剂 减压过滤装置 对甲基乙酰苯胺 自制 5 2 g 34 mmol 高锰酸钾 16 0 g 乙酸钠 4 0 g 盐酸 氢氧化钠 有机化学实验 下 有机化学实验 下 8 9 3 实验步骤 将对甲基乙酰苯胺置于 500 ml 烧杯中 加入 120 ml 水 4 0 g 乙酸钠和 16 0 g 高锰酸钾 不断搅拌下 小火加热约 30 min 反应液呈深褐色并有大量沉淀物 在减压下趁热过滤 并用少量热水洗涤沉淀 合 并滤液 冷至室温 用 20 的稀硫酸酸化 使 pH 1 2 此时 析出大量白色固体 过滤 收集产物 纯产品的熔点为 250 252 4 注意事项 如滤液呈紫红色 可能有过量高锰酸钾存在 可加入少量亚硫酸氢钠使红色褪去 使滤液呈近于无 色的清澈液体 三三 对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸 p aminobenzonic acid 1 反应原理 NHCCH3 COOH O H H2O NH2 COOH 2 仪器和试剂 回流装置 尾气吸收装置 减压过滤装置 对乙酰氨基苯甲酸 自制 盐酸 氢氧化钠 冰醋酸 3 实验步骤 将实验二所得对乙酰氨基苯甲酸置于 100 ml 圆底烧瓶中 安装尾气吸收装置 再加入 1 1 的盐酸 水 溶液 60 ml 在石棉网上加热回流 30min 冷却后 转移至 500 ml 的烧杯中 加入 40 ml 水 用 20 的氢 氧化钠中和此溶液至石蕊试纸刚刚变蓝 根据溶液体积 按每 30 ml 加入 1 ml 冰醋酸之