有 机 化 学 实 验
量的溴乙烷参与反应。滴加溴乙烷时若有结块出现,则停止滴加,待充分搅拌后再继续滴加。
(2)蒸去乙醚时不能用明火加热,将尾气通人下水道,以防乙醚蒸气外漏引起火灾。
六、思考题
1. 制备苯乙醚时,用饱和食盐水洗涤的目的是什么? 2. 反应中,回流的液体是什么?出现的固体又是什么?
实验十四 苯乙酮的制备
一、实验目的
1. 学习傅·克酰基化法制备芳酮的原理和方法。 2. 熟悉并掌握无水操作。 二、实验原理
在无水 AlCl3 的催化下,乙酸酐对苯进行亲电取代反应生成苯乙酮。
OAlCl3+(CH3CO)2OCCH3+CH3COOH
三、仪器与试剂
仪器:图1.4(b),图1.6(a)(b) 。
试剂:乙酸酐 (新处理的)6.5g(6mL,0.064mol),无水三氯化铝20g(0.15mol),无水苯 40mL,苯 30mL,浓盐酸 50mL,5% 氢氧化钠 20mL,无水硫酸镁。
四、实验内容
在 250mL 三口瓶上(1)分别安装电动搅拌器、恒压滴液漏斗和冷凝管,在冷凝管上再安装一个氯化钙干燥管和氯化氢气体吸收装置(参照图1.2(c) 与图1.4(b))。
迅速称取 20g 无水三氯化铝(2),加入三口瓶中,再加入 30mL 无水苯(3)。在恒压滴液漏斗中加入 6.5g 乙酸酐(4)和 10mL 无水苯的混合溶液。开动搅拌器,滴加乙酸酐和苯溶液,控制滴加速度,勿使反应过猛,维持反应瓶温热为宜,同时有氯化氢气体放出,约 20~30min 滴加完毕,在搅拌下,用沸水浴加热 0.5h,至无氯化氢气体逸出为止。
在冷水浴冷却下,继续搅拌,慢慢滴加 50mL 浓盐酸和 50mL 冰水混合液。当瓶中固体物质完全溶解后,停止搅拌。分出苯层,每次用 15mL 苯萃取水层两次,合并苯层。依次用 5% 氢氧化钠和水各 20mL 洗涤苯层。用无水硫酸镁干燥。
滤去干燥剂,先用电热套蒸去苯,继续蒸馏,当温度升至 140℃时,除去冷凝管中的冷凝水,蒸馏收集 198℃~202℃的馏分(6),产品为无色透明液体,产量 5~6g,产率 66%~79% 。
纯苯乙酮的物理常数:沸点 202℃,熔点 20.5℃,折光率nD1.5372 。苯乙酮的红外光谱图见图3.2。
本实验约需 8h。 五、注释
(1)仪器必须干燥,反应过程中必须保持体系干燥。
(2)三氯化铝称量和投料都要迅速,防止长时间暴露在空气中。 (3)无水苯的制备方法参见附录D。
20(5)
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第三章 有机化合物的制备实验
(4)乙酸酐的提纯步骤是,在需处理的酸酐中先加入适量五氧化二磷,加热回流 20min后,经过蒸馏,收集 138℃~139℃的馏分,密封储存备用。 (5)若仍有少许固体不溶,可以补加 1:1 稀盐酸,再继续搅拌,至固体完全溶解为止。 (6)苯乙酮沸点较高,属高温常压蒸馏,蒸馏仪器的磨口连接处应注意涂抹凡士林。在蒸馏过程中要注意保温,也可改用减压蒸馏。
六、思考题
1. 水和潮气对本实验有什么影响?在本实验中,对试剂处理、仪器装置和实验操作都采取什么除水、防潮措施?
2. 如果苯中含有噻吩,对实验结果有什么影响?应怎样从苯中除去噻吩?
3. 为何采用滴加的办法加入乙酸酐?
4. 当反应完成后,为什么要加浓盐酸和冰水(1:1)的混合液? 5. 在本实验中,为什么三氯化铝要大大过量?
图3.2 苯乙酮的红外光谱
实验十五 乙酸正丁酯的制备
一、实验目的
1. 学习乙酸正丁酯的制备原理和方法。
2. 熟悉并掌握分水器的使用、液体有机物的洗涤及干燥等基本操作。 二、实验原理
冰醋酸与正丁醇在少量浓硫酸的催化下发生酯化反应,生成乙酸正丁酯。
CH3COOH+n-C4H9OHH2SO4CH3COOC4H9-n+H O2
三、仪器与试剂
仪器:见图1.6(c),图1.7(b) 。
试剂:正丁醇 11.5mL(9.3g),冰醋酸 9.0mL(9.5g),浓硫酸,10% 碳酸钠溶液,
无水硫酸镁。
四、实验步骤
在干燥的 125mL 圆底烧瓶中,装入 11.5mL 正丁醇和9.0mL 冰醋酸,再加入 3~4 滴浓硫酸(1)。混合均匀,投入沸石,然后安装分水器和回流冷凝管,并在分水器中预先加水至略低于支管口。在石棉网上加热回流,反应一段时间后把水逐渐分去(2),保持分水器中水层液面在原来的高度。约40min 后不再有水生成,表示反应完毕。停止加热,记录分出的
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有 机 化 学 实 验
水量
(3)
。冷却后卸下回流冷凝管,把分水器中分出的酯层和圆底烧瓶中的反应液一起倒入
分液漏斗中。用10mL 水洗涤,分去水层。酯层用 10mL10% 碳酸钠溶液洗涤(注意放气!),试验是否仍有酸性,分去水层。将酯层再用 10mL 水洗涤一次,分去水层。将酯层倒入小锥形瓶中,加少量无水硫酸镁干燥。
将干燥后的乙酸正丁酯滤入干燥的 60mL 蒸馏烧瓶中, 加入沸石,安装好蒸馏装置, 加热蒸馏。收集 124℃~126℃的馏分。前后馏分倒入指定的回收瓶中。产量约为 10~11g,产率约70% 。
纯乙酸正丁酯的沸点为 126.5℃ ,n201.3947。 D本实验约需 5h。 五、注释
(1)浓硫酸在反应中起催化作用,故只需少量。
(2)本实验利用恒沸混合物除去酯化反应中生成的水。正丁醇、乙酸正丁酯和水形成以下几种恒沸混合物:
组 成 的 质 量 分 数 恒 沸 混 合 物 乙酸正丁酯—水 二元 正丁醇—水 乙酸正丁酯—正丁醇 三元 乙酸正丁酯—正丁醇—水 沸 点/℃ 90.7 93.0 117.6 90.7 乙酸正丁酯 0.729 — 0.328 0.630 正丁醇 — 0.555 0.672 0.080 水 0.271 0.445 — 0.290
含水的恒沸混合物冷凝为液体时,分为两层,上层为含少量水的酯和醇,下层主要是水。 (3)根据分出的总水量(注意扣去预先加到分水器中的水量),可以粗略地估计酯化反
应完成的程度。
六、思考题
1. 本实验是根据什么原理提高乙酸正丁酯的产率的? 2. 计算反应完全时应分出多少水?
3. 反应结束后,过量的乙酸及催化剂硫酸是如何除去的?
实验十六 乙酰水杨酸的制备
一、实验目的
1. 学习乙酰水杨酸的制备原理和方法。 2. 熟悉并掌握重结晶等基本操作。 二、实验原理
本实验用乙酸酐对水杨酸的酚羟基进行酰基化制备乙酰水杨酸,即阿斯匹林。在生成乙酰水杨酸的同时,水杨酸分子间可以发生缩合反应,生成少量聚合物,因此反应温度不可过高,以减少聚合物的生成。
主反应:
OOHCOOH+(CH3CO)2OH+OCCH3COOH+CH3COOH
副反应:
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第三章 有机化合物的制备实验
OCOOHCOOHH+OCOOCOO+H O2
三、仪器与试剂
仪器: 见抽滤装置图2.19
试剂: 水杨酸 2g(0.015mol),乙酸酐5mL (0.05mol),浓硫酸,饱和碳酸氢钠溶液,浓盐酸,1% 三氯化铁溶液。
四、实验步骤
在干燥的 50mL 锥形瓶中加入 2g 干燥的水杨酸、5mL 乙酸酐(1)和 5 滴浓硫酸,充分摇动,使水杨酸全部溶解后,搅拌直至析出流动性很小的蜡状固体。在水浴上加热 10min,控制浴温在 80℃~85℃,冷却、搅拌,析出固体后,加入 50mL 冷水,并用冰水冷却,抽滤,用适量的冷水洗涤。
将抽滤后的粗产物转入100mL 烧杯中, 在搅拌下分批加入38mL饱和碳酸氢钠水溶液(2),加完后继续搅拌几分钟,直至无二氧化碳产生。抽滤,滤出副产物聚合物,并用 5~10mL 水冲洗漏斗,合并滤液,分批倒入稀盐酸 22mL ,搅拌均匀,即有乙酰水杨酸晶体析出,将烧杯用冰水冷却,使结晶完全。抽滤,用冷水洗涤结晶。将结晶转移至表面皿,干燥后称重约 1.5~2.0g,产率 63%~71%,熔点 134℃~136℃(3) 。取几粒结晶加入盛有 5mL 水的试管中溶解,加入 1-2 滴 1% 三氯化铁溶液,观察有无颜色变化,从而判定产物中有无未反应的水杨酸。
为了得到更纯的产品,可以进行重结晶。
纯乙酰水杨酸为白色针状结晶,熔点135℃~136℃。其红外光谱图见图3.3。
图3.3 乙酰水杨酸(阿斯匹林)在 HCCl3 中的红外光谱图
本实验约需 4h。
五、注释
(1)乙酸酐应是新蒸的。
(2)乙酰水杨酸与碳酸氢钠反应生成水溶性钠盐,而副产物聚合物则不能溶于碳酸氢钠溶液。 (3)乙酰水杨酸受热易分解,因此熔点不很明显,它的分解点为 128℃~135℃,测定熔点时,应先将热载体加热至 120℃左右,然后再放样品测定。
六、思考题
1. 浓硫酸在反应中起什么作用?
2. 反应中有哪些副产物?如何除去? 3. 怎样由水杨酸制备水杨酸甲酯?
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有 机 化 学 实 验
实验十七 乙酰苯胺的制备
一、实验目的
1. 了解并掌握乙酰苯胺的制备原理与方法。 2. 掌握分馏及重结晶的操作技能。
二、实验原理
苯胺与乙酰氯、醋酸酐或冰醋酸作用,均可制得乙酰苯胺,用乙酰氯、醋酸酐,反应更迅速。
因乙酰苯胺在酸性条件下又易水解生成苯胺与醋酸,故为了防止逆反应发生,在实际操作中,一般加入过量的醋酸酐,同时用分馏柱把生成的乙酸蒸出,以提高乙酰苯胺的产率。
反应式:
ONH2+(CH3CO)2ONHCCH3+CH3COOH
三、仪器与试剂
仪器:125mL 圆底烧瓶,二球分馏柱,25mL量筒。 试剂: 苯胺 5mL,醋酸酐7mL,锌粉,活性炭。
四、实验内容
在 125mL 圆底烧瓶上装一个二球分馏柱,柱顶插一支 150℃温度计,用一个小量筒收集反应生成的乙酸。
在圆底烧瓶中加入 5mL 新蒸馏过的苯胺(1),醋酸酐(7mL)和 0.1g 锌粉(2),放在石棉网上小火加热至沸腾。控制火焰,保持温度计读数在 105℃左右,约经过 30min左右,当温度计的读数上下波动时(有时反应容器中出现白雾),反应即达终点,停止加热。 在不断搅拌下把反应混合物趁热以细流慢慢倒入盛 50mL 冷水的烧杯中,继续搅拌,并冷却烧杯,使粗乙酰苯胺成细粒状完全析出。用布氏漏斗抽滤析出的固体,用玻璃瓶塞压碎,再用 5~10mL 冷水洗涤以除去残留的酸液,尽量抽干,称重,得粗乙酰苯胺作实验六的原料。
纯乙酰苯胺是无色片状晶体,熔点 113~114℃。
本实验约需 3h。 五、注释
(1) 久置的苯胺色深,会影响生成的乙酰苯胺的质量,所以要用新蒸馏的苯胺。 (2) 锌粉的作用是防止苯胺在反应过程中氧化。但不能加得过多,否则会在后处理中出现不溶于水的氢氧化锌。
六、思考题
1. 除本实验的方法外,还可以用什么方法由苯胺制备乙酰苯胺?
2. 本实验采取了哪些措施来提高乙酰苯胺的产率?
3. 理论上反应完成时应生成几毫升乙酸?为什么实际收集的液体量很少?
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