第三章 有机化合物的制备实验
实验十 环己烯的制备
一、实验目的
1. 学习环己醇在酸催化作用下分子内脱水制备环己烯的原理和方法。 2. 了解分馏原理及其基本操作。 二、实验原理
醇在脱水剂作用下分子内脱去一分子水而形成烯烃。 主反应:
OH85%H3PO4+H O2
副反应:
2OH85%H3PO4O+H O2
三、仪器与试剂
仪器:图1.8分馏装置和图1.6普通蒸馏装置。
试剂:环己醇 10g(10.4mL,0.1mol),85% 磷酸 5mL,氯化钠 1g,无水氯化钙 1~2g,5%碳酸钠溶液 4mL 。
四、实验步骤
(1)(2)
在 50mL 干燥的圆底烧瓶中,分别加入 10g 环己醇 (10.4mL) ,5mL85% 磷酸,充分摇荡使两种液体混合均匀。投入几粒沸石,按图1.8安装好分馏装置。用小锥形瓶作接收器,置于冷水浴中。
(3)
用小火慢慢加热混合物至沸腾,以较慢速度进行蒸馏,控制分馏柱顶部温度不超过73℃。当无液体蒸出时,可适当加大火源,继续蒸馏。当温度达到 85℃时,停止加热,馏出液为环己烯和水的浑浊液。
在馏出液中分批加入约 1g 食盐,使之饱和。再加入 3~4mL5% 的碳酸钠溶液,以中和其中的微量酸。然后,将上述液体倒入分液漏斗中,振荡后静止分层。分出下面的水层,将
(4)
有机层转入干燥的小锥形瓶中,加入适量无水氯化钙将其干燥。 将干燥后澄清透明的粗环己烯滤入 30mL 蒸馏瓶中,加入几粒沸石,加热蒸馏收集 80℃~85℃馏分。所用的蒸馏装置必须是干燥的。 产量:4~5g 。
纯环己烯为无色透明液体,沸点 83℃,nD1.4465。环己烯的红外光谱图见图3.1。 本实验约需 4h 。
20有 机 化 学 实 验
图3.1 环己烯的红外光谱图
五、注释
(1)环己醇在常温下是粘稠液体,如果用量筒量取,约 12.4mL,应注意转移过程中的损失。也可用称量法称取。
(2)脱水剂用磷酸或硫酸均可。磷酸的用量是硫酸用量的 2 倍。但用磷酸的好处一是反应中不生成碳渣,二是反应中无刺激性气体生成。
(3)环己醇和水、环己烯和水皆形成二元恒沸物。前者沸点为 97.8℃,后者为70.8℃。因此,在加热时温度不可过高,蒸馏速度不宜太快,以减少未作用的环己醇蒸出。
(4)水层应尽可能分离完全,否则将增加无水氯化钙的用量,使产物更多地被干燥剂吸附而导致损失。这里用无水氯化钙干燥较适宜,因为它还可以除去少量环己醇。
六、思考题
1. 用磷酸作脱水剂比用硫酸作脱水剂有什么优点?
2. 在制备环己烯的过程中为什么要控制分馏柱顶部馏出温度不超过 73℃? 3. 在粗制环己烯中,加入食盐使水层饱和的目的何在?
实验十一 溴乙烷的制备
一、实验目的
1. 学习用乙醇与氢溴酸反应制取溴乙烷的反应原理和方法。 2. 熟悉蒸馏和分液漏斗的使用方法。 二、实验原理
乙醇和氢溴酸反应生成溴乙烷。 主反应:
NaBr+H2SO4CH3CH2OH+HBr副反应:
H2SO4HBr+NaHSO4
+H O2
CH3CH2BrCH3CH2OHCH2CH2+H O2 62
第三章 有机化合物的制备实验
H2SO42CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H O2
HBr+H2SO(4浓)Br2+SO2+2H O2
三、仪器与试剂
仪器:图1.6(c)普通蒸馏装置。
试剂: 95% 乙醇 7mL(5.5g,0.116mol), 溴化钠 (无水) 10g (0.10mol), 浓硫酸 (d =1.84) 13mL(0.34mo1)。
四、实验步骤
(1)
在 125mL 圆底烧瓶中,加入7mL95% 乙醇和 5mL水,在不断旋摇和冷水冷却下,慢
(2)
慢加入 10mL 浓硫酸,冷却至室温后, 加入10g 研细的溴化钠及几粒沸石,装好常压蒸
(3)
馏装置进行蒸馏,在接收瓶内放入少量冷水并浸入冷水浴中,使接引管的末端刚好与冰水接触为宜。
(4)(5)
开始用小火加热蒸馏,约 30min 后慢慢提高加热温度, 直至无油状物馏出为止。将馏出液倒入分液漏斗,将下层的粗制溴乙烷置于干燥的锥形瓶里。将锥形瓶浸于冰水浴,
(6)
在旋摇下逐滴加入浓硫酸约 5mL ,用干燥的分液漏斗仔细地分去下面的硫酸层,再用10mL10%碳酸钠洗涤(注意放气!),最后用10mL水洗涤。将溴乙烷层从漏斗的上口倒入 30mL 蒸馏烧瓶中。
装配蒸馏装置,加入沸石,用水浴加热进行蒸馏,用已称重的干燥的锥形瓶作接收器,并浸入冰水中冷却。收集 37℃~40℃的馏分。
产量:约 7g。
纯溴乙烷为无色液体,沸点 38.4℃,n20D1.4239。
本实验约需 4h 。 五、注释 (1)加少量水可防止反应进行时发生大量泡沫,减少副产物乙醚的生成和避免氢溴酸的挥发。
(2)研细的溴化钠在搅拌下加入,防止结块而影响反应的进行。亦可用含结晶水的溴化钠(NaBr·2H20),其用量按物质的量进行换算,并相应减少加入水的量。
(3)由于接收瓶中加入了冷水,故在蒸馏时防止馏出液倒吸。一旦发生倒吸,应立即使接引管的下端露出液面,然后稍微加大火焰,待有馏出液出来时再恢复原状。
(4)蒸馏速度宜慢,否则蒸气来不及冷却而逸失;而且在开始加热时,常有很多泡沫发生,若加热太剧烈,会使反应物冲出。
(5)馏出液由浑浊变成澄清时,表示已经蒸完。拆除热源前,应先将接收器和接引管离开,以防倒吸。稍冷后,应趁热将瓶内物倒出,以免硫酸氢钠等冷后结块,不易倒出。 (6)加硫酸可除去乙醚、乙醇及水等杂质,为防止产物挥发,应在冷却下操作。
六、思考题
1. 在制备溴乙烷时,反应混合物中如果不加水,会有什么结果? 2. 粗产物中可能有什么杂质?是如何除去的? 3. 造成本次实验产量不高的主要原因是什么?
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有 机 化 学 实 验
实验十二 1-溴丁烷的制备
一、实验目的
1. 学习用正丁醇与氢溴酸反应制取1-溴丁烷的反应原理和方法。 2. 了解并掌握带有尾气吸收的回流装置及操作。 二、实验原理
正丁醇与氢溴酸作用生成1-溴丁烷。 主反应:
NaBr+H2SO4HBr+NaHSO4
n-C4H9OH副反应:
+HBrH2SO4n-C2H9Br+H O2
n-C4H9OH2n-C4H9OHC4H8+H O2H2SO4(n-C4H9)2O+H O2三、仪器与试剂
仪器:带有气体吸收的回流装置 [见图1.2(c)] 。
(1)
试剂: 正丁醇 10g(12.4mL,0.136mol), 无水溴化钠16.6g(0.156mol),浓硫酸20mL(0.36mol),10% 碳酸钠溶液 15mL,无水氯化钙,饱和亚硫酸氢钠(备用)。
四、实验步骤
在 125mL 圆底烧瓶中,放水15mL,小心分批加入20mL浓硫酸,冷却至室温。依次加入 12.4mL正丁醇、研细的16.6g溴化钠和几粒沸石,安装好回流装置。在冷凝管上口连接好气
(2)(3)
体吸收装置,将烧瓶放在热源上,用小火加热至沸腾,保持回流30~40min。 回流反应完成后,待反应物稍冷却,拆下回流冷凝管,再加入 1~2 粒沸石,改成蒸
(4)
馏装置[见图1.6(c)] 进行蒸馏。仔细观察馏出液,直到无油滴蒸出为止。
(5)
将馏出液倒入分液漏斗中,将油层从下面放入干燥的小锥形瓶中,然后用 6mL 浓硫酸分两次加入瓶内,每加一次都要摇动锥形瓶,如果混合物发热,可用冷水浴冷却。将混合
(6)
物慢慢倒入分液漏斗中,静止分层,放出下层的浓硫酸。油层依次用 10mL 水、5mL10% 碳酸钠和 l0mL 水洗。将下层的粗 1-溴丁烷放入干燥的小锥形瓶中,加入适量的无水氯化钙干燥,直到液体澄清为止。
将干燥后的澄清液滤入 50mL 蒸馏烧瓶中,加入沸石,安装好蒸馏装置,然后用小火加热蒸馏,收集 99℃~103℃馏分。
产量:约 6.5g。
纯 1-溴丁烷为无色透明液体。沸点 101.6℃,nD1.440。
本实验约需 6h。 五、注释
(l) 如用含结晶水的溴化钠 (NaBr·2H20),可按物质的量进行核算并减少水的加入量。
(2)勿使漏斗全部埋入水中,以免倒吸。
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第三章 有机化合物的制备实验
(3)回流时间太短,则反应不完全;回流时间太长,会增加副产物。
(4)用盛清水的小量筒收集馏出液,看有无油滴。粗 1-溴丁烷约为 7mL。
(5)馏出液分为两层,通常下层为粗 1-溴丁烷 (油层),上层为水。若未反应的正丁醇较多,或因蒸馏过久而蒸出一些氢溴酸恒沸液,则液层的相对密度发生变化,油层可能悬浮或变为上层。若遇此现象可加清水稀释使油层下沉。
(6)如水洗后产物呈红色,是由于浓硫酸的氧化作用生成游离溴之故。可加入几毫升饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤除去。
反应原理如下:
2NaBr+3H2SO4Br2+3NaHSO3Br2+SO2+2H O2+2NaHSO4
2NaBr+NaHSO4+2SO2+H O2
实验十三 苯乙醚的制备
一、实验目的
1. 掌握 Williamson 合成法制备醚的原理和方法。 2. 进一步熟悉机械搅拌、分液等基本操作。 二、实验原理
通过 Williamson 合成法由溴乙烷和苯酚钠作用制备苯乙醚。其基本反应式为:
OH+NaOHONa+H O2
ONa+CH3CH2BrOCH2CH3+NaBr
三、仪器与试剂
仪器:见图1.4(b) 机械搅拌装置。
试剂: 苯酚 7.5g(0.08mo1), 氢氧化钠 4g(0.lomol),溴乙烷 8.5mL(0.12mol),无水乙醇,食盐,无水氯化钙。
四、实验步骤
在 100mL 三口瓶中,装上搅拌器,回流冷凝管和恒压滴液漏斗。将 7.5g 苯酚,4g 氢氧化钠和 24mL 无水乙醇,投入沸石,开动搅拌器,用水浴加热使固体全部溶解,控制水浴
(1)
温度在 80℃~90℃之间,并开始慢慢滴加 8.5mL 溴乙烷,大约 lh 可滴加完毕。然后继续保温搅拌 2h,并降至室温。反应结束后,将反应装置改为蒸馏装置,回收大部分乙醇。将蒸馏瓶内残余物倒入盛有30mL冰水的烧杯中,充分搅拌,倾去水层,粗产品用水洗涤两次,用无水氯化钙干燥。然后再常压蒸馏收集 165℃~170℃馏分。
产物为无色透明液体,产量约 5~6g。d40.966。
本实验约需 6~8h。 五、注释
(1)溴乙烷沸点低(38.4℃),回流冷却水流量要大,或加入冰块,才能保证有足够
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南京农业大学有机化学专业课考研复习课件有机实验3-+第三章+有机化合物制备实验
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