《有机化学实验》PPT课件.ppt

海南大学公共实验中心教案,有机化学试验,实验目录,绪论,有机化学实验基础知识实验一、萃取与洗涤实验二、蒸馏及沸点测定、分馏实验三、环己烯的制备实验四、1溴丁烷的制备实验五、乙酸正丁酯的制备实验六、乙酰苯胺的制备实验七、苯甲酸乙酯的制备(设计性实验)实验八、薄 层 层 析 实验九、咖啡因的提取,海南大学公共实验中心教案,绪论有机化学实验的基本知识,有机化学试验,有机化学是一门以实验为主的科学，上好实验课是提高有机化学教学质量的重要环节。通过实验可验证理论，巩固和加深对理论的理解，使理论与实践紧密联系起来，又可学会和掌握有机化学实验的基本操作，培养独立工作能力、科学思维方法、严谨的科学作风和实事求是的科学态度，为今后掌握临床实验技术和开展科学研究工作打下基础。,有机化学实验须知1、学生要提前10 min 进入实验室,不能穿拖鞋进入实验室。2、实验前必须写好预习报告，预习报告不合格不允许做实验。做实验时只能看预习报告，不能看实验教材。3、实验时必须听从实验教师的指导，不听从指导者，教师有权停止其实验，本次实验按不及格论。4、学生不能自己擅自决定重做实验，否则本次实验按不及格论。5、实验中不得有任何作弊行为，否则本次实验按不及格论。6、在设计性实验阶段，将开放实验室。,实验室规则为确保实验顺利进行，做实验时，学生必须遵守下列规则：实验前必须认真预习实验讲义，明确实验目的和要求，了解实验原理和内容，弄清操作步骤，订出实验计划，做到心中有数。实验中应保持安静和良好秩序，认真操作、仔细观察和如实记录。未经老师同意不得任意改变药品用量和实验内容。爱护公物。公用仪器、药品、器材应在指定地点使用，或用后及时放回原处。仪器若有损坏要按制度赔偿。保持实验室整洁。实验完毕，及时做好实验后处理工作。清洗、整理仪器、检查安全，按要求及时上交实验报告，交老师批阅。严格遵守操作规程，确保安全，如遇事故，应保持冷静，并及时向老师报告，以便及时处理，防止事故扩大。学生轮流值日。值日生负责整理公用物品、打扫实验室，检查水电是否关闭，最后关好门窗。,实验室安全知识1、事故的预防（1）在操作易燃、易爆的液体（如乙醚、乙醇、丙酮、苯、汽油等）时应远离火源，禁止将上述溶剂放入敞开容器内。（2）易燃、易挥发物不得倒入废液缸内，应倒入指定回收瓶中。（3）化学品不要沾在皮肤上，每次实验完毕后应立即洗手。（4）严禁在实验室内吃东西、吸烟。（5）不能用湿手去使用电器或手握湿物安装插头。实验完毕应首先切断电源，再拆卸装置。2、事故处理（1）着火：要保持冷静、不能惊慌失措。应将火源或电源切断，并迅速移去易燃物品，用砂或适宜的灭火器将火扑灭。无论使用哪一种灭火器材，都应从火的四周向中心扑灭火焰。,（2）灼伤：浓酸、浓碱等灼伤时，立即用大量自来水冲洗，然后按以下处理：酸灼伤时，水冲洗后用35%碳酸氢钠（或肥皂水、稀氨水）溶液处理，涂上凡士林或其它药物；碱灼伤时，水冲洗后用1%醋酸或5%硼酸溶液处理，涂凡士林或其它药物，一旦酸碱溅入眼内，应用大量水冲洗，再用1碳酸氢钠溶液或1%硼酸溶液冲洗；最后用水洗。（3）烫伤：轻者可用稀甘油、万花油、蓝油烃等涂抹患处。重者可用蘸有饱和苦味酸溶液（或饱和高锰酸钾溶液）的棉球或纱布敷患处，必要时到医院处理。切忌用水冲洗。（4）创伤：玻璃、铁屑等刺伤时，先取出异物，再用3过氧化氢溶液或红汞，碘酒等涂抹、包扎。如遇出血过多或刺入的异物太深，应到医院处理。,仪器的洗涤和干燥玻璃仪器的洗涤一般应用毛刷蘸取洗衣粉液将玻璃仪器洗刷干净后，再用自来水冲洗。若仪器沾有有机物无法洗净时，可用少许有机溶剂溶解后再洗涤。必要时可用洗液洗涤，再用自来水冲洗。在某些实验中(如精制产品或用于有机分析实验)，须用更洁净的玻璃仪器，最后还要用蒸馏水或去离子水淋洗，以除去由自来水带来的杂质。玻璃仪器的干燥有机化学实验往往都要使用干燥的玻璃仪器，因此要养成在每次实验后马上把玻璃仪器洗净和倒置使之干燥的习惯。最简单的干燥办法是将仪器倒置一段时间，至无水时即可。有些实验需严格无水，这时需将仪器放在烘箱中烘干(注意：用有机溶剂淋洗过的玻璃仪器不能放入烘箱，否则会造成爆炸事故)。有时为了省时间，或急等待用，玻璃仪器可以先用一些溶剂(乙醇丙酮等)淋洗后，用电吹风吹冷风，待稍干后再吹热风使干燥完全(直接吹热风有时会使有机蒸气爆炸)，然后再吹冷风使仪器冷却，若任其冷却，有时会在器壁上凝上一层水气。,有机化学实验的常用仪器,直形冷凝管 空气冷凝管 球形冷凝管 蛇形冷凝管 分液漏斗 恒压滴液漏斗,海南大学公共实验中心教案,实验一、萃取与洗涤,有机化学试验,一、实验目的掌握萃取与洗涤的方法和原理 二、基本原理萃取是利用物质在两种不互溶（或微溶）溶剂中溶解度或分配比的不同来达到分离。提取或纯化目的的一种操作。萃取是有机化学实验中用来提取或纯化有机化合物的常用方法之一。应用萃取可以从固体或液体混合物中提取出所需物质，也可以用来洗去混合物中少量杂杂质。通常称前者为“抽取”或萃取，后者为“洗涤”。,三、药品和仪器药 品：草酸，乙酸乙酯仪 器：60mL分液漏斗，100mL烧杯，锥形瓶（50mL，2个）,（实验视频）,四、实验操作1、仪器的选择液体萃取最通常的仪器是分液漏斗，一般选择容积较被萃取液大1-2倍的分液漏斗2、萃取溶剂 萃取溶剂的选择，应根据被萃取化合物的溶解度而定，同时要易于和溶质分开，所以最好用低沸点溶剂。一般难溶于水的物质用石油醚等萃取；较易溶者，用苯或乙醚萃取；易溶于水的物质用乙酸乙酯等萃取。每次使用萃取溶剂的体积一般是被萃取液体的1/51/3，两者的总体积不应超过分液漏斗总体积的2/3。,3、操作方法在活塞上涂好润滑脂，塞后旋转数圈，使润滑脂均匀分布，再用小像皮圈套住活塞尾部的小槽，防止活塞滑脱。关好活塞，装入待萃取物和萃取溶剂。塞好塞子，旋紧。先用右手食指末节将漏斗上端玻塞顶住，再用大拇指及食指和中指握住漏斗，用左手的食指和中指蜷握在活塞的柄上，上下轻轻振摇分液漏斗，使两相之间充分接触，以提高萃取效率。每振摇几次后，就要将漏斗尾部向上倾斜（朝无人处）打开活塞放气,以解除漏斗中的压力。如此重复至放气时只有很小压力后，再剧烈振摇23min，静置，待两相完全分开后，打开上面的玻塞，再将活塞缓缓旋开，下层液体自活塞放出，有时在两相间可能出现一些絮状物也应同时放去。然后将上层液体从分液漏斗上口倒出，却不可也从活塞放出，以免被残留在漏斗颈上的另一种液体所沾污。,4、乳化现象解决的方法:(1)较长时间静置；(2)若是因碱性而产生乳化，可加入少量酸破坏或采用过滤方法除去；(3)若是由于两种溶剂（水与有机溶剂）能部分互溶而发生乳化，可加入少量电解质（如氯化钠等），利用盐析作用加以破坏。另外，加入食盐，可增加水相的比重，有利于两相比重相差很小时的分离；（4）加热以破坏乳状液，或滴加几滴乙醇、磺化蓖麻油等以降低表面张力。注意：使用低沸点易燃溶剂进行萃取操作时，应熄灭附近的明火。,5、化学萃取化学萃取（利用萃取剂与被萃取物起化学反应）也是常用的分离方法之一，主要用于洗涤或分离混合物，操作方法和前面的分配萃取相同。例如，利用碱性萃取剂从有机相中萃取出有机酸，用稀酸可以从混合物中萃取出有机碱性物质或用于除去碱性杂质，用浓硫酸从饱和烃中除去不饱和烃，从卤代烷中除去醇及醚等。,6、液-固萃取自固体中萃取化合物，通常是用长期浸出法或采用脂肪提取器，前者是靠溶剂长期的浸润溶解而将固体物质中的需要成分浸出来，效率低，溶剂量大。脂肪提取器是利用溶剂回流和虹吸原理，是固体物质每一次都能被纯的溶剂所萃取，因而效率较高，为增加液体浸溶的面积，萃取前应先将物质研细，用滤纸套包好置于提取器中，提取器下端接盛有萃取剂的烧瓶，上端接冷凝管，当溶剂沸腾时，冷凝下来的溶剂滴入提取器中，待液面超过虹吸管上端后，即虹吸流回烧瓶，因而萃取出溶于溶剂的部分物质。就这样利用溶剂回流和虹吸作用，是固体中的可溶物质富集到烧瓶中，提取液浓缩后，将所得固体进一步提纯。,答：(1)较长时间静置；(2)若是因碱性而产生乳化，可加入少量酸破坏或采用过滤方法除去；(3)若是由于两种溶剂（水与有机溶剂）能部分互溶而发生乳化，可加入少量电解质（如氯化钠等），利用盐析作用加以破坏。另外，加入食盐，可增加水相的比重，有利于两相比重相差很小时的分离；(4)加热以破坏乳状液，或滴加几滴乙醇、磺化蓖麻油等以降低表面张力。,五、思考题：萃取过程中发生乳化现象应当怎样处理？,海南大学公共实验中心教案,实验二、蒸馏及沸点测定、分馏,有机化学试验,一、实验目的1.了解蒸馏意义（液体有机化合物的分离和提纯及通过沸点测定鉴别液体有机化合物的纯度）。2.掌握蒸馏法（常量法）测定沸点的原理和方法。3.了解分馏的基本原理和意义。4.掌握蒸馏及分馏的操作方法。,二、实验原理1、普通蒸馏(Distillation)A、蒸馏是纯化和分离液态物质的一种常用的方法，通过蒸馏还可以测定纯液态物质的沸点。液态物质受热沸腾化为蒸汽，蒸汽经冷凝又转变为液体，这个操作过程就称为蒸馏。B、纯的液态物质在一定压力下具有确定的沸点，不同的物质具有不同的沸点。蒸馏就是利用不同物质的沸点差异对液态混合物进行分离和纯化的。当液态混合物受热时，由于低沸点物质易挥发，首先被蒸出，而高沸点物质因不易挥发或挥发出的少量气体易被冷凝而滞留在蒸馏瓶中，从而使混合物得以分离。不过，只有当组分沸点相差在30oC以上时，蒸馏才有较好的分离效果。如果组分沸点差异不大，就需要采用分馏操作对液态混合物进行分离和纯化。而采用蒸馏法测定物质沸点的方法叫做常量法。,C、蒸馏操作主要用于以下几个方面：(1)分离液体混合物；(2)测定混合物的沸点；(3)提纯，除去不挥发的杂质；(4)回收溶剂，或蒸出部分溶剂以浓缩溶液。D、需要指出的是：具有恒定沸点的液体并非都是纯的化合物。因为有些化合物相互之间可以形成二元或三元共沸混合物，共沸混合物是不能通过蒸馏操作进行分离的。,2、分馏(Fractional Distillation)A、简单蒸馏只能对沸点差异较大的混合物作有效的分离，而采用分馏柱进行蒸馏则可以对沸点相近的混合物进行分离和提纯，这种操作方法称为分馏。简单地说，分馏就是多次蒸馏，利用分馏技术甚至可以将沸点相距1oC2oC的混合物分离开来.B、需要指出的是具有恒定沸点的二元或三元共沸混合物（恒沸点混合物），分馏操作也不能把这几种物质分离开来。,三、药品和仪器药 品：60%工业酒精水溶液或工业酒精、丙酮（A.R）仪 器：圆底烧瓶（100 ml、50 ml各1个）；直形冷凝管（1支）；接引管（又称牛角管，1支）；锥形瓶（3个）；蒸馏头（1个）；温度计套管（1支）；200温度计（1支）；沸点管（1套）；提式管（1支）；韦氏分馏柱（1支）；,（实验视频）,四、实验操作（重点.难点）蒸馏装置主要包括蒸馏瓶、冷凝管和接受器三部分。而分馏装置还包括分馏柱。,1、蒸馏瓶大小的选择依待蒸馏液体的量而定。2、冷凝管的选择依待蒸馏液体的沸点而定。3、蒸馏装置中所采用的尾接管和接受瓶之间应留有缝隙，以确保蒸馏装置与大气相同。否则，封闭体系受热后会引起事故。4、为了消除在蒸馏过程中的过热现象，保证沸腾的平稳状态，常加入素烧瓷片或沸石，或一端封口的毛细管，防止加热时产生爆沸现象。5、蒸馏低沸点易燃液体（如乙醇）时，千万不要用明火直接加热。6、无论何时，都不要使蒸馏瓶蒸干，以防意外。,7、进行分馏操作时，影响分馏效率的因素主要有以下三个方面：(1)理论塔板数(2)回流比(3)柱的保温 8、蒸馏速度应控制在12滴/s，而分馏速度应控制在23s/滴。9、安装仪器的顺序一般都是自下而上，从左到右。无论从正面还是侧面观察，全套仪器装置的轴线都应该在同一个平面内。而拆仪器的顺序与安装仪器的顺序恰好相反。在进行蒸馏时，一定要先通冷凝水（冷凝水的入水管在下端，出水管在上端），然后才能开始加热；停止蒸馏时，一定要先停止加热，然后停止通水，再拆仪器。,五、实验步骤(1)蒸馏步骤1、加料：将待蒸工业酒精20mL小心倒入蒸馏瓶中，加入几粒沸石；2、安装蒸馏装置；3、加热（重点）：先打开冷凝水龙头，缓缓通入冷水，然后开始加热。注意冷水自下而上，蒸汽自上而下，两者逆流冷却效果好。当液体沸腾，蒸气到达水银球部位时，温度计读数急剧上升，调节热源，让水银球上液滴和蒸气温度达到平衡，使蒸馏速度以每秒12滴为宜。此时温度计读数就是馏出液的沸点。蒸馏时若热源温度太高，使蒸气成为过热蒸气，造成温度计所显示的沸点偏高；若热源温度太低，馏出物蒸气不能充分浸润温度计水银球，造成温度计读得的沸点偏低或不规则。,4、收集馏液：准备两个接受瓶，一个接受前馏分或称馏头，另一个（需称重）接受所需馏分，并记下该馏分的沸程：即该馏分的第一滴和最后一滴时温度计的读数。在所需馏分蒸出后，温度计读数会突然下降。此时应停止蒸馏。即使杂质很少，也不要蒸干，以免蒸馏瓶破裂及发生其它意外事故。5、拆除蒸馏装置：蒸馏完毕，先应撤出热源，然后停止通水，最后拆除蒸馏装置（与安装顺序相反）。,(2)分馏步骤分馏操作步骤与蒸馏操作步骤相似，只是在安装分馏装置上存在区别。1、加料：在蒸馏得到的乙醇和10mL的丙酮小心地倒入蒸馏瓶中，加入几粒沸石；2、安装分馏装置；3、加热；4、收集馏液；5、拆除分馏装置。,六、实验注意事项1、冷却水流速以能保证蒸汽充分冷凝为宜，通常只需保持缓缓水流即可。2、蒸馏有机溶剂均应用小口接收器，如锥形瓶，圆底烧瓶。七、思考题1、沸石(即止暴剂或助沸剂)为什么能止暴？如果加热后才发现没加沸石怎么办？由于某种原因中途停止加热，再重新开始蒸馏时，是否需要补加沸石？为什么？,答：(1)沸石为多孔性物质，它在溶液中受热时会产生一股稳定而细小的空气泡流，这一泡流以及随之而产生的湍动，能使液体中的大气泡破裂，成为液体分子的气化中心，从而使液体平稳地沸腾，防止了液体因过热而产生的暴沸。(2)如果加热后才发现没加沸石，应立即停止加热，待液体冷却后再补加，切忌在加热过程中补加，否则会引起剧烈的暴沸，甚至使部分液体冲出瓶外，有时会引起着火。(3)中途停止蒸馏，再重新开始蒸馏时，因液体已被吸入沸石的空隙中，再加热已不能产生细小的空气流而失效，必须重新补加沸石。2、在蒸馏装置中，温度计水银球的位置不符合要求会带来什么结果？,答：(1)如果温度计水银球位于支管口之上，蒸气还未达到温度计水银球就已从支管流出，测定沸点时，将使数值偏低。若按规定的温度范围集取馏份，则按此温度计位置集取的馏份比规定的温度偏高，并且将有一定量的该收集的馏份误作为前馏份而损失，使收集量偏少。(2)如果温度计的水银球位于支管口之下或液面之上，测定沸点时，数值将偏高。但若按规定的温度范围集取馏份时，则按此温度计位置集取的馏份比要求的温度偏低，并且将有一定量的该收集的馏份误认为后馏份而损失。3、冷凝管通水方向是由下而上，反过来行吗？为什么？,答：蒸馏时加热过猛，火焰太大，易造成蒸馏瓶局部过热现象，使实验数据不准确，而且馏份纯度也不高。加热太慢，蒸气达不到支口处，不仅蒸馏进行得太慢，而且因温度计水银球不能被蒸气包围或瞬间蒸气中断，使得温度计的读数不规则，读数偏低。,答：冷凝管通水是由下而上，反过来不行。因为这样冷凝管不能充满水，由此可能带来两个后果：其一，气体的冷凝效果不好。其二，冷凝管的内管可能炸裂。4、蒸馏时加热的快慢，对实验结果有何影响？为什么？,海南大学公共实验中心教案,实验三、环己烯的制备,有机化学试验,一、实验目的1、学习在酸催化下醇脱水制备烯烃的原理和方法；2、进一步巩固和学习分馏、简单蒸馏的装置及操作方法；3、巩固使用分液漏斗洗涤液体的操作及采用干燥剂干燥液体的方法。,二、实验原理相对分子量低的烯烃比如乙烯、丙稀、丁二烯等是合成材料工业的基本原料，工业上主要由石油裂解或者催化加氢分离提纯制得。而在实验室中，主要通过醇的脱水及卤代烃脱卤化氢两种方法制得。醇的脱水，可用氧化铝或者分子筛在高温（350400）进行催化脱水，也可以用酸催化脱水的方法。常用的脱水剂有硫酸、磷酸、对加苯磺酸及硫酸氢钾等。在我们这次是实验中就是采用磷酸催化环己醇脱水制备环己烯。一般认为，这是一个通过碳正离子中间体进行的单分子消去反应（E1），形成的烯烃满足Saytzeff（查依采夫）规律。查依采夫规律：过渡态（碳正离子）能量高低与烯烃的稳定性有关，双键上烷基越多，烯烃稳定性越大，过渡态能量越低，因而在产物中所占的比例增大，生成双键上烷基最多的烯烃为主，这种取向规律称为Saytzeff规律。通常单分子消去反应主要生成Saytzeff烯烃（仲、叔醇/卤代烃）,主反应：机理：特点：（1）用酸催化；（2）可逆反应。为提高产率。本实验采用边反应边蒸馏的方法，将环己烯不断蒸出，从而使平衡向右移动。,副反应：机理：两分子脱水形成醚。,三、试剂物理性质,实验视频,四、药品和仪器药 品：环己醇 9.6 g,10 mL(0.096 mol)；85%磷酸 5 mL；饱和食盐水；无水氯化钙。仪 器：圆底烧瓶（50 mL 1个）；维氏（Vigreux）分馏柱（1支）；直形冷凝管（1支）；蒸馏头（1个）；温度计套管（1个）；接引管（1个）；锥形瓶（25 mL 2个）；量筒（25 mL 1个）；水银温度计（150 1支）。,五、实验装置图,六、实验步骤流程图,七、操作要点1、环己醇在室温下为粘稠的液体(m.p.25.2),量筒内的环己醇难以倒净,会影响产率。若采用称量法则可避免损失。2、磷酸有一定的氧化性,因此，磷酸和环己醇必须混合均匀后才能加热,否则反应物会被氧化。3、小火加热至沸腾，调节加热速度，以保证反应速度大于蒸出速度，使分馏得以连续进行，控制柱顶温度不超过73,防止未反应的环己醇蒸出，降低反应产率。反应时间约40min左右。4、用饱和NaCl水溶液洗涤的目的是洗去有机层中水溶性杂质，减少有机物在水中的溶解度。5、干燥剂的用量应适量，过少，水没去除尽，蒸馏中前馏份较多，过多，干燥剂会吸附产品，降低产率。,6、粗产物要充分干燥后方可进行蒸馏。蒸馏所用仪器（包括接收器）要全部干燥。7、反应终点的判断:(1)圆底烧瓶中出现白雾；(2)柱顶温度下降后又回升至85以上；(3)接收器(量筒)中馏出物(环己烯水的共沸物)的量达到理论计算值。八、思考题1、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。2、环己烯的制备过程中,如果你的实验产率太低，试分析主要在哪些操作步骤中造成损失？,答：(1)环己醇的粘度较大，尤其室温低时，量筒内的环己醇很难倒净而影响产率。(2)磷酸和环己醇混合不均，加热时产生碳化。(3)反应温度过高、馏出速度过快，使未反应的环己醇因于水形成共沸混合物或产物环己烯与水形成共沸混合物而影响产率。(4)干燥剂用量过多或干燥时间过短，致使最后蒸馏是前馏份增多而影响产率。3、用磷酸做脱水剂比用浓硫酸做脱水剂有什么优点？,答：(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。九、实验的成败关键反应温度的控制和反应终点的判断。,海南大学公共实验中心教案,实验四、1溴丁烷的制备,有机化学试验,一、实验目的1、掌握由醇制备溴丁烷的原理和方法；2、掌握回流及气体吸收装置。二、实验原理 卤代烃是一类重要的有机合成中间体。通过卤代烃的取代反应，能制备多种有用的化合物，如腈、胺、醚等。实验室中制备卤代烃最常用的方法是将结构对应的醇通过亲核取代反应转变为卤代物。最常用的卤代试剂为卤代酸、三卤化磷和氯化亚砜。1溴丁烷是由正丁醇与卤代试剂（溴化钠和浓硫酸反应生成的氢溴酸，通过亲核取代反应而取得的）,主反应：机理：副反应：,三、主要试剂及产品的物理常数：（文献值）,四、仪器及药品仪 器：圆底烧瓶（50 mL、100 mL 各1个）；冷凝管（直形、球形各1支）；温度计套管（1个）；短径漏斗（1个）；烧杯（800 mL 1个）；蒸馏头（1个）；接引管（1个）；水银温度计（150 1支）；锥形瓶（2个）；分液漏斗（1个）。药 品：正丁醇5 g 6.2 ml(0.068 mol)；溴化钠(无水)8.3 g(0.08 mol)；浓硫酸(d1.84)10 ml(0.18 mol)；10%碳酸钠溶液、无水氯化钙。,五、实验装置图,（实验视频）,六、实验基本操作步骤,七、实验当中应注意的事项1、为了提高产率，所采取的措施有：1）硫酸过量，其作用有：a吸收反应中生成的水，使HBr保持较高的浓度，加速反应的进行；b使醇羟基质子化，容易离去；c使反应中生成的水质子化，阻止卤代烷通过水的亲核取代变回原来的醇。2）增加NaBr的用量，使平衡右移。3）通过回流，使反应完全。4）加少量水，降低浓硫酸浓度，以减少副产物。2、实验操作中应注意的事项：,1）加料顺序不能颠倒。应先加水，再加浓硫酸，依次是醇，NaBr。加水的目的是：减少HBr的挥发；防止产生泡沫；降低浓硫酸的浓度，以减少副产物的生成。2）加料和回流过程中要不断振摇。A、水中加浓硫酸时振摇：是防止局部过热；B、加正丁醇时混匀：是防止局部炭化；C、加NaBr时振摇：是防止NaBr结块，影响HBr的生成；D、回流过程中振摇：是因为是两相反应，通过振摇增加反应物分子的接触几率。,3）蒸馏正溴丁烷是否完全，可以从以下几个方面来判断：看蒸馏烧瓶中正溴丁烷层(即油层)是否完全消失,若完全消失,说明蒸馏已达终点。(2)看冷凝管的管壁是否透明,若透明则表明蒸馏已达终点。(3)用盛有清水的试管检查馏出液,看是否有油珠下沉,若没有,表明蒸馏已达终点。a、馏出液由浑浊变澄清；b、蒸馏烧瓶内油层（上层）消失；试管检验：取几滴馏出液，加少量水振摇，如无油珠，表示已蒸馏完毕。4）蒸馏粗品正溴丁烷后，残余物应趁热倒出后洗涤，以防止结块后难以洗涤。,5）馏出液要充分洗涤，分液时要干净彻底（分除水相），注意产物是在上层还是在下层。各步洗涤顺序不能颠倒，应正确判断产物相。各步洗涤的目的是：a、10mL水：除去HBr、Br2、少量醇；b、10mL浓硫酸：除去未反应的正丁醇及副产物正丁醚；c、10mL水：除去大量硫酸；d、10mL饱和碳酸氢钠：进一步除去硫酸；e、10mL水：除去碳酸氢钠6）有害气体吸收装置的漏斗要靠近水面，但不能浸入水中，以免水倒吸；7）如果不把粘在瓶口的溴化钠洗掉，必然使体系漏气，导致反应产率降低；8）如果在加热之前没有把反应混合物摇匀，反应时极易出现爆沸使反应失败。开始反应时，要低电压加热，以避免溴化氢逸出。,注：a.无水氯化钙干燥时，不仅可除去水分，还可除去醇类，因为醇类化合物（特别是低级醇）可与氯化钙作用生成结晶醇而不溶于有机溶剂。b.正丁醇和正溴丁烷可形成共沸物（bp.98.6，含正丁醇13%），故必须除净正丁醇。9）用浓硫酸洗涤粗产物时，一定先将油层与水层彻底分开，否则浓硫酸会被稀释而降低洗涤效果。3、具体操作：1）回流装置及操作；2）气体吸收装置；3）洗涤、分液及分液漏斗的使用；4）液体化合物的干燥；5）回流过程中的振摇。,答：硫酸浓度太高：(1)会使NaBr氧化成Br2，而Br2不是亲核试剂。2 NaBr+3 H2SO4(浓)Br2+SO2+2 H2O+2 NaHSO4(2)加热回流时可能有大量HBr气体从冷凝管顶端逸出形成酸雾。硫酸浓度太低：生成的HBr量不足，使反应难以进行。答：用硫酸洗涤：除去未反应的正丁醇及副产物1丁烯和正丁醚。第一次水洗：除去部分硫酸及水溶性杂质。碱洗(Na2CO3)：中和残余的硫酸。第二次水洗：除去残留的碱、硫酸盐及水溶性杂质。,八、思考题1、在正溴丁烷制备实验中，硫酸浓度太高或太低会带来什么结果？,2、在正溴丁烷的制备实验中，各步洗涤的目的是什么？,九、本实验的成败关键反应终点和粗蒸馏终点的判断；洗涤时有机层的判断。本实验成败的关键是反应完成后，蒸馏得到的馏出液分为两层，判断哪一层为正溴丁烷是实验成败的关键。正常情况下，正溴丁烷在有水存在时是略带浑浊的无色液体在下层，但如果蒸馏过度，溴化氢正丁醇的二元混合物也随之蒸出，相对密度随之发生改变，正溴丁烷就可能变为上层。,海南大学公共实验中心教案,实验五、乙酸正丁酯的制备,有机化学试验,一、实验目的1、学习羧酸与醇反应制备酯的原理和方法。2、学习利用恒沸去水以提高酯化反应收率的方法。3、学习使用分水器回流去水的原理和使用方法。二、实验原理主反应：,机理：副反应：,三、原料及产物的物理常数,四、仪器及药品 仪 器：圆底烧瓶(100 ml、50 ml各1个)；冷凝管（直形、球形各1支）；分水器（1个）；蒸馏头（1个）；接引管、锥形瓶（各1个）；分液漏斗（1个）；红水温度计（200 1支）。药 品：正丁醇 9.3 g,11.5 ml(0.125 mol)；冰醋酸 10.4 g,10.0 ml(0.175 mol)；浓硫酸；10%碳酸钠溶液；无水硫酸镁【仪器安装要点】1.在安装仪器前,首先检查分水器的旋塞是否严密,有泄漏,可在旋塞上涂上凡士林或润滑脂。2.按教材安装仪器。圆底烧瓶和球形冷凝管均应固定在铁架台上【实验步骤流程图】,引入三（实验视频）,视频播放区,五、实验装置图,六、实验步骤流程图,七、操作要点1、加入硫酸后须振荡，以使反应物混合均匀。实验中的浓硫酸仅起催化作用，故只需少量，不可多加。2、冰乙酸适当过量，以尽量使反应完成，这样反应完毕后残余正丁醇的量会很少，因而在最后蒸馏时很难生成乙酸正丁酯正丁醇的二元共沸物，才能收集到124126的馏分（纯乙酸正丁酯是无色液体，有水果香味。沸点126.5,nD201.3941。称重，计算产率。）,3、在分水器中预先加水至分水器回流支管口，从分水器下口放出0.5ml水（加水量须计量）,以保证醇能及时回到反应体系继续参加反应。注意：只要水不回流到反应体系中就不要放水。4、在回流过程中,要控制加热速度,一般以上升气环的高度不超过球形冷凝管的1/3为宜，回流速度每秒12滴。5、反应终点的判断：分水器中不再有水珠下沉，水面不再升高，出水接近理论量。反应大约需要40 min 左右。6、洗涤操作（分液漏斗的使用）：(1)洗涤前首先检查分液漏斗旋塞的严密性。(2)洗涤时要做到充分轻振荡，切忌用力过猛，振荡时间过长，否则将形成乳浊液，难以分层，给分离带来困难。一旦形成乳浊液，可加入少量食盐等电解质或水，使之分层。,(3)振荡后，注意及时打开旋塞，放出气体，以使内外压力平衡。放气时要使分液漏斗的尾管朝上，切忌尾管朝人。(4)振荡结束后，静置分层；分离液层时，下层经旋塞放出，上层从上口倒出。7、本实验中不能用无水氯化钙为干燥剂，因为它与产品能形成络合物而影响产率。八、思考题1.在乙酸正丁酯的制备实验中，粗产品中除乙酸正丁酯外，还有哪些副产物？怎样减少副产物的生成？,答：主要副产物有：1丁烯和正丁醚。回流时要用小火加热，保持微沸状态，以减少副反应的发生。答：羧酸和醇在少量酸催化作用下生成酯的反应，称为酯化反应。常用的酸催化剂有：浓硫酸，磷酸等质子酸，也可用固体超强酸及沸石分子筛等。答：该反应是可逆的。本实验是根据正丁酯与水形成恒沸蒸馏的方法，在回流反应装置中加一分水器，以不断除去酯化反应生成的水，来打破平衡，使反应向生成酯的方向进行，从而达到提高乙酸正丁酯产率之目的。,3.乙酸正丁酯的合成实验是根据什么原理来提高产品产量的？,2.何谓酯化反应？有哪些物质可以作为酯化反应的催化剂？,答：乙酸正丁酯的粗产品中，除产品乙酸正丁酯外，还可能有副产物丁醚，1-丁烯，丁醛，丁酸及未反应的少量正丁醇，乙酸和催化剂（少量）硫酸等。可以分别用水洗和碱洗的方法将其除掉。产品中微量的水可用干燥剂无水氯化钙除掉。答：(1)水洗的目的是除去水溶性杂质，如未反应的醇，过量碱及副产物少量的醛等。(2)碱洗的目的是除去酸性杂质，如未反应的醋酸，硫酸，亚硫酸甚至副产物丁酸。,5.对乙酸正丁酯的粗产品进行水洗和碱洗的目的是什么？,4.乙酸正丁酯的粗产品中，除产品乙酸正丁酯外，还有什么杂质？怎样将其除掉？,九、本实验的成败关键 回流速度的控制及反应终点的判断。,海南大学公共实验中心教案,实验六、乙 酰 苯 胺 的 制 备,有机化学试验,一、实验目的1、了解苯胺的酰基化反应原理及其在合成上的意义。2、学习重结晶原理和以水为溶剂进行重结晶的操作方法。3、熟悉过滤、滤饼的洗涤、脱色、热滤等重结晶操作技术。二、实验原理苯胺是一类很重要的有机合成中间体。由于氨基的强致活，使苯胺易氧化，或易发生环上的多元卤代。因此，苯胺的酰基化反应常用于氨基的保护或降低氨基对苯环的致活性。乙酰苯胺可以通过苯胺与乙酰氯、乙酰酐或冰醋酸等试剂进行酰基化反应制得。其中苯胺与乙酰氯反应最激烈，乙酸酐次之，冰醋酸最慢。本实验采用冰乙酸与苯胺反应来制备乙酰苯胺。,三、物理常数,四、仪器及药品 仪 器：分馏柱（1支）；蒸馏头（1个）；温度计套管（1个）；水银温度计（150 1支）；接引管（1个）；锥形瓶（25 ml 1个）；吸滤瓶（1个）；布氏漏斗（1个）；循环水泵（公用）。药 品：苯 胺 5.1 g 5 ml(0.055 mol)；冰醋酸 7.8 g 7.4 ml(0.13 mol)；锌粉、活性炭。,引入三（实验视频）,视频播放区,五、实验装置图,六、实验流程图,七、仪器安装要点 1.按教材p143图3.72安装仪器，圆底烧瓶、分馏柱均应固定在铁架台上。2.温度计水银球的位置与蒸馏的要求相同。【操作要点】1.苯胺极易氧化。久置的苯胺会变成红色，使用前须重新蒸馏以除去其中的杂质，否则将影响产品的产量和质量。2.锌粉在酸性介质中可使苯胺中的有色物质还原，防止苯胺进一步氧化，因此，在反应中加入少量锌粉。但锌粉加入量不可过多，否则不仅消耗乙酸（生成乙酸锌），还会在后处理时因乙酸锌水解生成难溶于水的Zn(OH)2而难以从乙酰苯胺中分离出去。锌粉加入适量，反应液呈淡黄色或接近无色。,3.反应温度的控制:保持分馏柱顶温度不超过105。开始时要缓慢加热，待有水生成后，调节反应温度，以保持生成水的速度与分出水的速度之间的平衡。切忌开始就强烈加热。4.反应终点的判断:温度计的读数较大范围的上下波动或烧瓶内出现白雾现象。反应时间约4060 min。5.因乙酰苯胺熔点较高,稍冷即会固化,因此,反应结束后须立即倒入事先准备好的水中。否则凝固在烧瓶中难以倒出。6.重结晶的一般操作过程(1)将待重结晶物质在溶剂的沸点或接近沸点的温度下溶解在溶剂中，制成接近饱和的浓溶液；(2)若溶液中存在有色杂质，可加入适量活性炭煮沸脱色；(3)趁热过滤除去不溶性杂质和活性炭；(4)将滤液冷却，使晶体从过饱和溶液里析出，而可溶性杂质仍留在溶液里；(5)进行减压过滤，使晶体与母液分离；(6)洗涤晶体以除去残留在晶体表面的母液。,7.重结晶过程中溶剂的选择标准(1)不与重结晶的物质发生化学反应；(2)在高温时，重结晶物质在溶剂中的溶解度较大，在低温时较小；(3)杂质的溶解度或是很大（待重结晶物质析出时，杂质仍留在母液中）或是很小（待重结晶物质溶解在溶剂里，借过滤将杂质除掉）；(4)溶剂与重结晶物质容易分离(一般采用低沸点，易挥发的溶剂)；(5)溶剂没有毒性或毒性很小，不易燃，价格合适并有利于回收利用。（若溶剂易挥发或者具有毒性，应在锥形瓶上安装回流冷凝管，添加溶剂可由冷凝管上端添加。）8.减压过滤（又称抽滤）：(1)滤纸大小略小于漏斗内径，以能盖住筛板上所有筛板孔为宜。(2)剪好的滤纸平铺在漏斗底板上,用少量溶剂润湿,然后开动抽气泵,使滤纸紧贴在漏斗上。缓慢倒入待过滤的混合物，一直抽气至无液体滤出为止。(3)停止抽滤时,应首先拔去与吸滤瓶连接的抽气橡皮管,然后关闭抽气泵。否则会发生倒吸现象。,9.活性炭脱色:(1)活性炭用量的多少视反应液颜色而定，不必准确称量，通常加半牛角勺即可。(2)不可在溶液沸腾时加活性炭,以防暴沸。(3)乙酰苯胺溶液不可煮沸时间过长。10.热过滤：(1)布氏漏斗和吸滤瓶必须在水浴中充分预热(切忌将吸滤瓶放在石棉网或电热套上加热),以防产物在吸滤瓶中结晶。(2)热过滤时,要用优质滤纸或双层普通滤纸,以防活性炭透过。(3)热过滤时,系统采用的真空度不宜太高,否则在热溶液作用下滤纸易抽破。,答：为了提高乙酰苯胺的产率，反应过程中不断分出产物之一 水，以打破平衡，使反应向着生成乙酰苯胺的方向进行。因水的沸点为100C，反应物醋酸的沸点为118C，且醋酸是易挥发性物质，因此，为了达到即要将水份除去，又不使醋酸损失太多的目的，必需控制柱顶温度在105C左右。答：(1)增加反应物之一的浓度(使冰醋酸过量一倍多)。(2)减少生成物之一的浓度(不断分出反应过程中生成的水)。两者均有利于反应向着生成乙酰苯胺的方向进行。,2、合成乙酰苯胺的实验是采用什么方法来提高产品产量的？,八、思考题：1、合成乙酰苯胺时，柱顶温度为什么要控制在105C左右？,答：只加入微量（约0.1左右）即可，不能太多，否则会产生不溶于水的ZnOH2，给产物后处理带来麻烦。答：韦氏分馏柱的作用相当于二次蒸馏，用于沸点差别不太大的混合物的分离，合成乙酰苯胺时，为了把生成的水分离除去，同时又不使反应物醋酸被蒸出，所以选用韦氏分馏柱。答：1.正确选择溶剂；2.溶剂的加入量要适当；3.活性炭脱色时，一是加入量要适当，二是切忌在沸腾后加入活性炭；4.吸滤瓶和布氏漏斗必需充分预热；5.滤液应自然冷却，待有晶体析出后再适当加快冷速度，以确保晶形完整；6.最后抽滤时要尽可能将溶剂除去，并用母液洗涤有残留产品的烧杯。,5、在重结晶过程中，必须注意哪几点才能使产品的产率高、质量好？,4、合成乙酰苯胺时，为什么选用韦氏分馏柱？,3、合成乙酰苯胺时，锌粉起什么作用？加多少合适？,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。答：反应温度控制在105摄氏度左右，目的在于分出反应生成的水，当反应接近终点时，蒸出的水份极少，温度计水银球不能被蒸气包围，从而出现瞬间短路，因此温度计的读数出现上下波动的现象。,7、合成乙酰苯胺时，反应达到终点时为什么会出现温度计读数的上下波动？,6、选择重结晶用的溶剂时，应考虑哪些因素？,答：常用的乙酰化试剂有：乙酰氯、乙酸酐和乙酸等。(1)用乙酰氯作乙酰化剂，其优点是反应速度快。缺点是反应中生成的HCl可与未反应的苯胺成盐，从而使半数的胺因成盐而无法参与酰化反应。为解决这个问题，需在碱性介质中进行反应；另外，乙酰氯价格昂贵，在实验室合成时，一般不采用。(2)用乙酐(CH3CO)2O作酰化剂，其优点是产物的纯度高，收率好，虽然反应过程中生成的CH3COOH可与苯胺成盐，但该盐不如苯胺盐酸盐稳定，在反应条件下仍可以使苯胺全部转化为乙酰苯胺。其缺点是除原料价格昂贵外，该法不适用于钝化的胺(如邻或对硝基苯胺)。用醋酸作乙酰化剂，其优点是价格便宜；缺点是反应时间长。九、本实验的成败关键 反应温度的控制和反应终点的判断。,8、从苯胺制备乙酰苯胺时可采用哪些化合物作 酰化剂？各有什么优缺点？,海南大学公共实验中心教案,实验七、苯甲酸乙酯的制备(设计性实验),有机化学试验,一、实验目的1、设计合成路线和产物的分离纯化方法。2、掌握酯化反应原理，及苯甲酸乙酯的制备方法。3、复习分水器的使用及液体有机化合物的精制方法。二、基本原理,三、药品及仪器药品：苯甲酸 4g(0.033mol)；无水乙醇10mL(0.17mol)；浓硫酸 1.5mL；Na2CO3；无水CaCl2；苯7.5mL；乙醚10mL。仪器：圆底烧瓶(50 ml 2个)；冷凝管（空气、直形、球形各1支）；分水器（1个）；蒸馏头（1个）；接引管、锥形瓶（各1个）；分液漏斗（1个）；红水温度计