二茂铁与乙酰二茂铁的分离

1、化学与环境学院有机化学实验报告实验名称 二茂铁与乙酰二茂铁的分离 【实验目的】1. 学习柱色谱分离技术和掌握柱色谱的操作方法。2. 掌握一种新的分离化合物的方法。【实验原理】（包括反应机理）本实验用柱色谱分离提纯产品。柱色谱分离提纯是根据二茂铁和乙酰二茂铁对硅胶吸附能力的差异而进行分离提纯。柱层析是在层析柱中装入作为固定相的吸附剂，把试样流经固定相而被吸附，然后利用薄层层析中探索到的能分离组分的溶剂流经层析柱，试样中的各组在固定相和溶剂间重新分配，分配比大的组分先流出，分配比小的组分后流出，对于不易流出的组分可另选择合适的溶剂再进行洗脱，这样就可以达到各组分的分离提纯。柱色谱（柱上层析）常用的

2、有吸附色谱和分配色谱两类。吸附色谱常用氧化铝和硅胶作固定相；而分配色谱中以硅胶、硅藻土和纤维素作为支持剂，以吸收较大量的液体作固定相，而支持剂本身不起分离作用。吸附柱色谱通常在玻璃管中填入表面积很大经过活化的多孔性或粉状固体吸附剂。当待分离的混合物溶液流过吸附柱时，各种成分同时被吸附在柱的上端。当洗脱剂流下时，由于不同化合物吸附能力不同，往下洗脱的速度也不同，于是形成了不同层次，即溶质在柱中自上而下按对吸附剂的亲和力大小分别形成若干色带，再用溶剂洗脱时，已经分开的溶质可以从柱上分别洗出收集；或将柱吸干，挤出后按色带分割开，再用溶剂将各色带中的溶质萃取出来。(1)吸附剂常用的吸附剂有氧化铝、硅胶

3、、氧化镁、碳酸钙和活性炭等。吸附剂一般要经过纯化和活性处理，颗粒大小应当均匀。对于吸附剂而言，粒度愈小表面积愈大，吸附能力就愈高，但颗粒愈小时，溶剂的流速就太慢，因此应根据实际分离需要而定。供柱色谱使用的氧化铝有酸性、中性、碱性三种。大多数吸附剂都能强烈地吸水，而且水分易被其它化合物置换，因此吸附剂的活性降低，通常有加热方法使吸附剂活化。氧化铝随着表面含水量的不同，而分成各种活性等级，活性等级的测定一般采用勃劳克曼（Brockmann）标准测定法。（2）溶质的结构与吸附能力的关系化合物的吸附性与它们的极性成正比，化合物分子中含有极性较大的基团时，吸附性也较强，各种化合物对氧化铝的吸附性按以下次

4、序递减：酸和碱 > 醇、胺、硫醇 > 酯、醛、酮 > 芳香族化合物 > 卤代物、醚 >烯 > 饱和烃在本实验中，乙酰二茂铁极性大于二茂铁，因此，二茂铁首先被洗脱下来。（3）溶剂溶剂的选择是重要的一环，通常根据被分离物中各化合物的极性、溶解度和吸附剂的活性等来考虑。先将要分离的样品溶于一定体积的溶剂中，选用的溶剂极性要低，体积要小。如有的样品在极性低的溶剂中溶解度很小，则可加入少量极性较大的溶剂，使溶液体积不致太大。色层的展开首先使用极性较小的溶剂，使最容易脱附的组分分离。然后加入不同比例的极性溶剂配成的洗脱剂，将极性较大的化合物自色谱柱中洗脱下来。常用洗脱剂

5、的极性按如下次序递增：己烷和石油醚 < 环己烷 < 四氯化碳 < 三氯乙烯 < 二硫化碳 < 甲苯 < 苯 < 二氯甲烷 < 氯仿 < 乙醚 < 乙酸乙酯   < 丙酮 < 丙醇 < 乙醇 < 甲醇 < 水 < 吡啶 < 乙酸所用溶剂必须纯粹和干燥，否则会影响吸附剂的活性和分离效果。吸附剂色谱的分离效果不仅依赖于吸附剂和洗脱剂的选择，而且与制成的色谱柱有关：（1）柱中的吸附剂用量为被分离样品量的3040倍，若需要可增至100倍；（2）柱高和直径之比一般是75：1；（3）装柱有湿法和干

6、法两种，无论采用哪种方法装柱，都不用使吸附剂有裂缝或气泡。【主要试剂及物理性质】 名称分子量熔点/沸点/ 外观二茂铁186.03172-174249 橙色针状晶体乙酰二茂铁228.0785160-163橙黄色固体石油醚戊烷和己烷的混合物<-7330-80无色透明液体，有煤油气味乙酸乙酯88.11 -8477无色液体硅胶60.08白色粉末【仪器装置】1、 主要仪器：色谱柱，锥形瓶，棉花，2、实验装置：【实验步骤及现象】实验步骤实验现象(1)湿法上柱：将色谱柱洗净，干燥，柱底铺一层棉花，再铺一层约1cm厚的石英砂，填平。将适量硅胶通过漏斗装入柱管内，使硅胶装至1/2柱高，轻敲柱管，

7、使之填均匀。用石油醚洗柱后，将适量已经用EA:PE=1:10溶解后的0.1g二茂铁和乙酰二茂铁的混合物的溶液装入柱内，顶部盖一层约1cm厚的石英砂，使硅胶顶端和砂子上层保持水平。色谱柱装填得较紧密均匀，无断层，无裂缝。（2） 洗脱和收集产品：用乙酸乙酯和石油醚体积比为1:10的混合溶液进行洗脱，从柱顶加入。先出现黄色色谱带，然后逐渐展开得到黄色、橙色分离的色谱带。黄色的谱带首先从柱下流出，用锥形瓶收集得到黄色油状液体。带黄色谱带流完后换用乙酸乙酯溶液进行洗脱，同时换用另一锥形瓶接液。橙色谱带继续下移，从柱下流出，用锥形瓶收集到橙色油状液体。【实验结果】获得黄色谱带和橙色谱带分离液【实验讨论】1

8、、 黄色谱带和橙色谱带各为什么物质，为什么？答：黄色谱带和橙色谱带分别为二茂铁和乙酰二茂铁，从颜色上可以辨别出，另外由于二茂铁的极性比乙酰二茂铁的要小，故二茂铁比乙酰二茂铁更容易洗脱出来，而先留下的就是黄色谱带的物质。2、 装柱过程中用洗耳球轻敲柱管的作用是什么？答：通过装柱过程中的轻敲柱管的方法使色谱柱装填得紧密均匀、无断层、无裂缝，可获得较好的分离效果。3、 洗脱速度和洗脱剂极性的影响：洗脱的流速太快，无法进行有效的分离；流速太慢，实验时间太久。洗脱剂的极性太大，无法进行有效的分离；极性太小，洗脱速度太慢。为了提高洗脱效果，可采取梯度洗脱和用混合溶剂洗脱。【思考题】1、乙酰二茂铁的纯化为什么要用柱色谱法？可以用重结晶法吗？它们各有什么优缺点？答：考虑到产物在温度较高时易产生氧化聚合反应，故推荐纯化时采用柱色谱法。柱色谱法分离效果好，不会产生氧化聚合，但需有大量溶剂，耗时长。重结晶法加热时容易导致产物氧化聚合，很难控制操作条件。 2、本实验采用柱色谱分离二茂铁和乙酰二茂铁的原理是什么？答：柱色谱分离提纯是根据二茂铁和乙酰二