实验九 固体有机物的提纯 (重结晶)
一、实验目的:
学习重结晶提纯固态有机化合物的原理和方法;掌握抽滤, 热过滤操作。 二、实验原理:
重结晶提纯法的原理是利用混合物中各组分在某种溶剂中的溶解度不同,并且随温度的升降各组分溶解度的改变也不相同,而使它们相互分离的。本实验中,被提纯的物质在热溶剂中溶解度大,而在冷溶剂中几乎不溶或溶解度甚小。杂质在热溶剂中不溶的,趁热过滤混合物的饱和溶液即可除去;这样便达到了分离的效果。
适用于产品与杂质性质差别较大,产品中杂质含量小于5%。所以,重结晶前要初步提纯。 三、实验步骤:
1. 用水重结晶乙酰苯胺
称取2g粗乙酰苯胺,放入200-250ml烧杯中,取50ml水为溶剂,搅拌加热至沸腾,若不完全溶解,再加入少量水,直至完全溶解后,再多加20~50%水,稍冷,加少许活性炭,搅拌均匀后,继续加热煮沸5~10min。
通过热水漏斗进行热过滤,滤液置于烧杯中,令其冷却结晶。结晶析出完全后,抽滤,以2~3ml水洗涤,压紧抽干,产品置于表面皿上自然晾干后称量。
2. 用70%乙醇重结晶萘
在装有回流冷凝管的100ml烧瓶中,放入3g粗萘,用20ml70%乙醇作溶剂,活性炭为脱色剂进行重结晶。结晶在表面皿上干燥后称量。 四、注意事项
1. 若用的溶剂是低沸点,易燃的,严禁在石棉网上直接加热,必须装上回流冷凝管,并根据其沸点的高低,选用热溶。
2. 若固体物质在溶剂中溶解速度较慢,需要较长加热时间时,也要装上回流冷凝管,以免溶剂损失。
3. 溶解操作是将待重结晶的粗产物放入窄口容器中,加入计算量略少的溶剂,然后逐渐添加至恰好溶解,最后再多加20~100%的溶剂(溶剂的边缘量,下面的实验结果将会看出),将溶液稀释,否则趁热过滤时容易析出结晶。 五、思考题
1. 为什么活性炭要在固体物质全部溶解后加入?防止吸附产品。 2. 如何选择溶剂,在什么情况下选择混合溶剂?
第16页
环己酮肟的制备
一、 实验目的:
学习和掌握醛、酮与羟胺生成肟的反应原理和实验方法。 二、 实验原理:
醛、酮与羟胺的加成缩合物是好的结晶,具有固定熔点,因而常用来鉴别醛、酮。这类化合物在稀酸的作用下,能够水解为原来的醛、酮,因而可以利用这种反应来分离和提纯醛、酮。
本实验以环己酮和盐酸羟胺为原料制备环己酮肟。
O+NH2OHNOH+H2O
三、 试剂与规格
盐酸羟胺 C. P.,醋酸钠 C.P.,环己酮 C.P.。 四、 物理常数及化学性质
2020环己酮(cyclohexanone):分子量 98.14,沸点 155.65℃,nD 1.4507,d4 0.9478。 无
色可燃性液体,微溶于水,能与醇、醚及其它有机溶剂混溶。本品是生产聚酰胺的重要原料。
环己酮肟(cyclohexanone oxime):分子量 113.14,熔点 89~90 ℃,棱柱体白色结晶。不溶于水,溶于乙醇和乙醚,本品是有机合成中间体。 五、 实验步骤:
(一)粗品制备: 1. 取试剂: 取两个100烧杯:
30 ml 水7 g 盐酸羟胺7.5 ml 环己酮2. 反应
20 ml 水10 g 醋酸钠
注: 加入的醋酸钠溶解慢,怎样促使其溶解?
将醋酸钠溶液分批滴加至环己酮溶液中,加入的同时不断振摇锥形瓶,此时有固体析出。加完后,用塞子塞住瓶口,剧烈振摇锥形瓶10分钟,可以看到析出白色粉状的环己酮肟结晶。 注: 为什么反应不在较高温度下进行?
(二)粗品精制:
第17页
冷却后,将混合物抽滤,固体每次用2—3ml水洗涤两次。抽干后,在滤纸上进一步地压干。
用乙醇做重结晶,得到白色晶体,熔点为89~90℃。 注:
1)产量必须大于5g,以进行下一次实验。 2)水洗的目的是什么?。 六 思考题
1. 制备环己酮肟时,加入醋酸钠的目的是什么? 2. 注意观察,若反应不完全,出现的固体是什么形状?
第18页
己内酰胺的制备
一 实验目的
1.学习贝克曼重排的反应机理。 2.学习该反应的实施方法。
二 基本原理
H2ONOH85%H2SO4NOH2H2ON 重排NCNCOH2HOHNC三 试剂与规格
环己酮肟 (自制) 20% 氢氧化铵溶液 85% 硫酸溶液
四 实验步骤
1. 投料
在250mL烧杯中(为什么用大烧杯进行反应?),加入5g环己酮肟和5mL85%硫酸, 玻璃棒搅拌使反应物混合均匀。
2. 加热反应。在烧杯中放置一支200℃的温度计,小心慢慢加热烧杯,当开始有较多气泡产生时,立即移去热源(为什么),反应在几秒钟内即完成。
3.冰水浴冷却,当溶液温度下降至0~5℃时,不断搅拌下小心滴入20%氢氧化铵溶液,控制温度在20℃以下(为什么?),直至溶液恰好对石蕊试纸呈碱性(观察氨水的用量和滴加时间)。
4.用CCl4萃取三次,5ml/次,合并有机层,用无水硫酸镁干燥(注:萃取前可先加6~7mL水,通过实验观察原因?)
5.蒸出多余的CCl4回收,剩5mL左右。稍冷却,在搅拌状态下滴加石油醚至固体析出。 6.继续搅拌并冷却,抽滤得产品,用石油醚洗涤。
五 思考题
NOH1.反式甲基乙基酮肟( 3 C C 2 H 5 )经贝克曼重排得到什么产物? CH
OH 7 C2.某肟发生贝克曼重排得到一化合物( C 3 NHCH 3 )试推测该肟的结构?
第19页
乙醚的制备
一 实验目的
掌握实验室制乙醚的原理与方法,初步掌握低沸点易燃液体的操作要点。 二 实验原理
主反应:
C2H5OH+H2SO410~0130CC2H5OSO2OH+H2O
~CC2H5OSO2OH+C2H5OH135145C2H5OC2H5+H2SO4
总反应:
C2H5OH140C 副反应:
H2SO4C2H5OC2H5+H2O
170CC2H5OHH2SO4[O]H2SO4CH2=CH2+H2OCH3CHO+SO2+H2OCH3CHOCH3COOH+SO2+H2OH2SO3
三 试剂
SO2+H2O
95%乙醇;浓硫酸;5%氢氧化钠溶液;饱和氯化钠溶液;饱和氯化钙溶液; 无水氯化钙固体
第20页