资源描述
基础有机实验(上)总教案
2014级基础有机化学实验
安排与要求
实验一 有机化学实验一般知识介绍与清点仪器
实验安排:(见后面的具体实验)
评分:总分 = 平时成绩×60% + 考试成绩×40%
每次实验评分:
预习报告:15%; 操作规范:40%; 实验结果:15%; 实验报告:20% ;卫生情况:10%
预习报告要求(成绩:15分):
记分方式:被提问同学,本次试验预习15分全部为回答问题分数;没被提问同学,本次试验预习15分全部为预习报告分数。(参考)
要求:
1、 写好预习报告
a、 原理
b、 试剂相关的物化性质(包括产品的物化常数)
c、 装置图(用铅笔画)
d、 实验流程图、试剂用量
e、 整理需请教老师的问题
2、准备实验前提问
1)实验过程描述
a、 不能看书看报告
b、 简明讲解
c、 对讲解不清晰的,老师更正后,可请第二位同学复述
2)仪器装备的用途与实验装置
a、 用实物搭实验装置
b、 边搭边讲解仪器的用途
3)讨论实验中可能出现的问题
a、 可以是原理、机理问题
b、 可以是预习报告后面提问
c、 也可以是预习报告中涉与试剂物化性质、装置原理、仪器用途等相关问题
预习报告与提问的目的:
1、 使预习不流于形式,是对实验原理、过程的综合掌握过程,并提高实验效率;
2、 提问是督促学生的预习效果,同时让所有实验同学再熟悉一遍实验过程;
3、 可能的第二次提问,督促学生听前一位同学的回答;
4、 可能、也要有意识让同一位同学出现二次、三次回答问题的机会;
5、 学生回答问题时,给与必要的提示,以实验内容完整性、正确性为目标。
实验记录:与时在预习报告本上记载下实验中出现的问题与实验现象和结果,以与未弄懂的问题以便实验后思考与学习。
实验报告要求(成绩:15分):
基本上按实验报告本上写。
实验内容:写实验的名称。
实验原理简述:基本操作的原理与相关定义。合成实验的主、副反应既反应特点。
实验主要药品用量与规格:
品 名
规 格
数 量
主要物理常数
说 明
药品名称
化学纯或分析纯等
? mL or ? g并换算成摩尔数
与实验相关的熔点、沸点、密度等
药品的来源等
实验装置与仪器名称规格:
主要检查装置图是否正确,名称与规格可以不写。另外要求用铅笔画图。
实验步骤与现象:
用框图或表格或其他简要形式表明实验的过程。强调不准照书抄,一定要有实验现象的记载。
实验结果处理:
记载实验得到产物的状态,颜色,质量或体积以与相关的物理常数。
用关系式计算产物的理论产量和实际产率。
问题与讨论:
在此回答思考题;讨论实验中出现的问题;提出新的看法和建议。
实验操作评分细则实例:
重结晶评分细则(共50分)
操作
扣分
一、药品取放(10分)
量取试剂时泼损严重
1
试剂过量时倒回原试剂瓶,或倒入下水槽
1
取完试剂后不迅速盖好试剂瓶
2
取完试剂后不迅速倒入反应瓶
1
药品严重撒落桌面上
1
实验台污损,不处理
2
用手直接触摸药品
1
倒试剂时,试剂瓶标签朝下
1
二、实验操作(40分)
溶解:玻璃棒剧烈磕碰圆底烧瓶
1
加热溶解:未加沸石
2
加热溶解:未安装回流装置
2
安装装置:冷凝管未固定或固定的位置不合理
2
安装装置:冷凝管上下水方向装反
2
安装装置:十字夹安装错误
1
安装装置:跑水
2
安装装置:不用升降台
1
安装装置:装置安装不按从下到上从左到右的顺序
2
脱色:直接将活性炭加入沸腾的或未冷却的溶液中
2
脱色:活性炭加入量超过5%标准
1
脱色:煮沸过程中,未边加热边搅拌
2
晶体析出:未静置
1
晶体析出:未慢慢自然冷却
1
洗涤:使用大量的溶剂洗涤固体
2
洗涤:洗涤晶体时,未停止减压即倒入洗涤试剂
2
抽滤:缓冲瓶、水泵开关顺序错误
2
抽滤:未先润湿滤纸
1
抽滤:未先把滤纸抽紧,即倒入被过滤的溶液
2
抽滤:未用玻璃棒挤压滤饼
2
抽滤:有活性炭穿透滤纸
2
抽滤:滤饼未用溶剂洗涤
2
抽滤:产品未抽干,仍有液滴滴出时即把固体取出
1
实验记录:无必要的试验操作与现象记录
2
熔点的测定与重结晶评分细则(共50分)
操作
扣分
一、药品取放(10分)
量取试剂时泼损严重
试剂过量时倒回原试剂瓶,或倒入下水槽
取完试剂后不迅速盖好试剂瓶
取完试剂后不迅速倒入反应瓶
药品严重撒落桌面上
实验台污损,不处理
用手直接触摸药品
倒试剂时,试剂瓶标签朝下
二、实验操作(40分)
样品填装:样品未干燥研细
样品填装:样品填装不结实
安装装置:b形管固定不牢固
安装装置:b形管中热载体用量过多
安装装置:十字夹安装错误
安装装置:温度计未固定
安装装置:毛细管样品部分未靠在温度计水银球中部
安装装置:温度计水银球不再b形管两侧管的中部
加热:酒精灯加热b形管部位不是倾斜部分,而是底部
加热:升温速度过快,尤其是当接近熔点时的加热速度过快
熔程记录:不会判断始熔和全熔,始熔和全熔的标准不明
熔程记录:仅记录一个数据,无熔程范围
熔点仪测定法:载玻片装样量过多
熔点仪测定法:未搓压样品
熔点仪测定法:测定前未充分降温,至少低于熔点20 oC
实验记录:无必要的试验操作与现象记录
液体有机化合物的纯化操作评分细则
1.萃取与分离
1)分液漏斗的检查
l 活塞是否固定、是否漏液、能否控制流速
l 活塞与玻璃塞上凡士林的涂抹方法:见教材。
2)乙酸乙酯的纯化
l 分液漏斗是否安放稳妥
l 漏斗脚与锥形瓶间的距离是否合适
l 取液和倾倒药品是否撒落
l 加样的顺序
l 握住分液漏斗的方法是否正确
l 震荡方式是否正确,放气是否对着人
l 每次分液是分层是否清晰
l 分液时活塞是否打开,分液速度是否合适,见教材。
l 分液后上层液体的倾倒是否从上口
l 分液后漏斗的干燥和保养见教材。
2.液体化合物的干燥
1)锥形瓶是否干燥
2)分出的液体是否有水珠(有水珠则要用滴管吸出)
3)干燥剂的用量与干燥时间见教材。
3.液体化合物的进一步纯化——蒸馏(见前一个实验)
4. 液体化合物折光率的测定
1)使用前是否清洁、干燥
2)测定的技巧(液体的量、操作熟练度、视场是否清晰、分界线是否对准十字交叉点、读数是否正确)
3)测试完毕是否清洁仪器
5.实验过程中是否做记录
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实验二 蒸馏与沸点的测定(28页、121页)
实验目的: 1.了解蒸馏(常量法)和微量法测定沸点的原理和意义。
2.掌握蒸馏和微量法测定沸点的方法。
实验药品: 工业乙醇10mL,无水乙醇(少量,用于微量法测沸点),甘油
仪器设备: 电热套,B型管,标准磨口仪
实验原理: 每一种纯液态有机物在一定压力下具有固定的沸点。蒸馏是将液体混合物加热至沸使其变为蒸气,然后将其冷凝为液体的过程。蒸馏是分离和提纯液体有机化合物(沸点相差30℃以上)最常用的方法之一。蒸馏(常量法测定沸点)也可作为鉴定有机物和判断物质纯度的一种方法。(注意:分馏与蒸馏的区别和联系)
实验步骤:(请每次板书主要内容,示范搭建装置,并详细讲解每种仪器和装置,特别是仪器和装置的注意事项)
1.蒸馏:
按图安装装置,于烧瓶中加入工业酒精10 mL,1-2粒沸石。将冷疑管通入冷水,然后加热,控制加热速度,使馏出液1-2D/秒。收集馏液温度稳定时的馏分。停止蒸馏,先除去热源,后停止通水,再拆卸仪器。量取馏分的体积,计算回收率。
2.微量法测沸点:
在沸点管中滴入4-5D无水乙醇(约5-8mm高),插入上端封口的毛细管(如何自制一端封口的毛细管),将沸点管用橡皮圈固定在温度计旁(样品与温度计水银球平行,装置图参见教材P40图2—21),用甘油作热浴,开始加热。当毛细管内出现一连串小气泡时,撤除热源,小气泡逸出的速度逐渐减慢,直至最后一个气泡出现而欲缩回到毛细管内的瞬时温度,记为沸点。测2次,取平均值。
注意事项:
1.安装装置时要求从下至上,从左到右的次序安装。装置要正确、稳妥。实验结束后,拆卸装置与此次序刚好相反。
2. 蒸馏操作:①加料与沸石;③通冷凝水;④加热;⑤蒸馏完毕先撤火,再停止通水。
3.微量法测沸点时,液体样品不能加得过多;加热速度需要控制
思考题:
1. 蒸馏时,放入止暴剂为何能防止暴沸,如果加热后才发现没有加入止暴剂,应该怎样处理?
2. 在蒸馏装置中,温度计水银球插至液面上或在蒸馏烧瓶支管口上,是否正确,为何?
蒸馏装置图
实验三 重结晶(固体有机化合物的分离纯化)(117页)
实验目的: 1.了解常用固体有机物的精制方法。
2.掌握重结晶法精制固体有机物的基本原理。
3.掌握重结晶的操作过程,包括溶剂的选择、热饱和溶液的配制、脱色与减压过滤等操作。
4.掌握用水、有机溶剂重结晶有机物的操作方法。
实验药品: 含杂质乙酰苯胺1.0 g,乙醇10mL,(与20mL的水配成33%的乙醇溶液)
仪器设备: 循环水泵,电热套与标准玻璃仪器
实验原理:利用溶剂对被提纯物质和杂质的溶解度的不同,使杂质在热滤时被除去或冷却后被留在母液中,从而达到提纯的目的。
重结晶提纯一般过程:
1、溶剂的选择,选择条件见教材。
2、固体物质的溶解——用有机溶剂作溶剂,常用圆底烧瓶或锥型瓶,上接球型冷凝管,防止溶剂蒸发;用水做溶剂时,也可考虑在烧杯中完成加热溶解过程。
3、杂质的除去——(1)趁热过滤:短颈径粗漏斗、折叠滤纸、热水漏斗、抽滤
(2)如果溶液颜色较深,需要用活性炭脱色处理:用量约是被提纯物的5%;注意不能加到沸腾的溶液中。
4、冷却析出结晶——静置、缓慢冷却;难析出结晶时可加晶种或磨擦引导。
5、抽滤收集结晶——布氏漏斗、抽滤瓶、滤纸;用母液把固体全部转移到布氏漏斗,使固体与母液分离。
6、洗涤——加入少量新鲜溶剂(停止抽气)洗涤固体,除净固体表面的母液(二次)。
7、干燥——空气晾干、加热烘干(温度低于固体熔点10℃以上)、干燥器干燥等。
实验操作:(本实验热过滤也用布氏漏斗,教师讲解时应把布氏漏斗放入100℃的烘箱中预热,热仪器应带上棉手套取出)
称取1g乙酰苯胺粗品,加入100mL圆底烧瓶中,加入33%的乙醇水约10mL,加入1~2粒沸石,安上回流冷凝管,慢慢加热至溶剂沸腾,并保持回流数分钟,观察固体是否完全溶解。若有不溶固体或油状物,从冷凝管上口补加5mL溶剂,再加热回流数分钟,逐次补加溶剂,直至固体或油状物不再溶解,制得热的饱和溶液。再过量3~5mL溶剂。移去水浴,溶液稍冷后,加入适量活性炭,继续水浴加热,回流煮沸10~15min。期间将布氏漏斗和吸滤瓶预热。安装好预热的抽滤装置(讲解滤纸的裁剪与热过滤注意事项,应两个同学配合热过滤),将热溶液趁热过滤,并尽快将滤液倒入一只洁净的烧杯中。让滤液慢慢冷却至室温,晶体析出,抽滤,用少量水洗涤晶体,抽干得白色片状结晶。产品晾干、称重,计算重结晶收率。精制产物留待下次实验测熔点。
注意事项:
1、加活性炭时,一定不能加到正在沸腾的溶液中。
2、抽滤完毕,先打开缓冲瓶阀门,以免倒吸。
3、洗涤溶剂不宜过多,避免溶解部分产品,导致产率下降。
4、特别注意抽滤泵的使用和保护。(需要教师示范并检查。)
思考题:P119, 题目2, 3.
实验四 熔点的测定(119页)
实验目的:1.理解熔点测定的原理、应用。
2.掌握毛细管和显微熔点仪测定熔点的方法。
实验原理:
1.熔点:任何纯净的固体有机物均有一恒定的熔点,其定义为固液两态在大气压成平衡的温度。一个纯化合物从开始(始熔)至完全融化(全熔)的温度范围叫做熔点距(熔程),且熔点距一般不超过1℃。但含有杂质时,熔点一般会下降,熔点距也会加宽。所以通过测定熔点可以鉴别未知固态有机物和判断有机物的纯度。
实验药品:乙酰苯胺纯品
实验设备:熔点仪
实验方法:见教材
1. 毛细管测定法:测定苯甲酸和苯甲酸粗品的熔程
1)按照图2-13安装装置,温度计用套管固定,b形管中装入甘油。
2)测定操作:(示范)
a.样品的干燥和研磨;
b. 装样(把一头封闭长度约7-8cm的熔点管的开口端插入样品粉末中,装样约高3-4mm,倒转填紧后,样高2-3mm);
c.把装样品的毛细管附于温度计上(样品部分在水银球中部);
d.放入b形管(水银球恰在b形管两侧管的中部);
e.酒精灯加热,控温(开始升温可快,接近熔点10℃时,控制升温速度1-2℃/min)
f.观察熔点(始熔:固体收缩,当样品开始塌落并出现液相时,即为始熔;全熔:固体完全消失而成透明的液体时,即为全熔);
g.记录结果(熔点距,即始熔至全熔温度)。
h.要有二次以上重复的数据,第二次要用新装样品的熔点管,浴温要低于熔点20℃以上才放入。(毛细管测定法主要用于没有显微熔点仪的地方,本实验只做显微熔点仪测定法,但应讲解毛细管装样的方法和注意事项)
2、显微熔点仪测定法:测定精制乙酰苯胺的熔程
取少量待测样品放入两片载玻片之间,前后搓压使样品压细后放到加热托盘上。调节显微观测镜使视场清晰并能观测到样品晶体。然后开始加热,在显微镜下观察样品熔化过程,从数值仪上记下初熔和全熔的温度。(两位同学一组,测定两次)
注意事项:
1. 仪器因素:a 温度计要校正; b 熔点管(载玻片)要干净,管壁要薄。
2. 操作因素:a 样品必须干燥并研磨细、装填紧密; b 严格控制升温速度观察准确。
思考题:P120,T1,3
实验五 液体有机物的纯化与物性测试
(31页,30页,14页,124页)
实验目的:1.理解萃取与洗涤的原理与意义,萃取与洗涤的区别和联系;
2.掌握液-液萃取、液体有机化合物的洗涤、液体有机化合物的干燥和提纯等实验方法和操作步骤;
3.掌握分液漏斗的使用与洗涤与保养,进一步掌握蒸馏基本操作;
4.掌握折光率的测定方法。
实验药品:乙酸乙酯粗品10 mL,(乙酸乙酯︰乙醇︰水︰醋酸 = 83︰ 8︰9︰1(体积比))约5 mL饱和Na2CO3溶液, 5 mL饱和食盐水, 5 mL饱和氯化钙,无水硫酸镁少许。
仪器设备: 分液漏斗,锥形瓶,铁圈,折光仪,电热套,蒸馏装置等
实验原理:
萃取与洗涤:萃取和洗涤是利用物质在不同溶剂中的溶解度不同来进行分离的操作。萃取和洗涤在原理上是一样的,只是目的不同。萃取是从混合物中提取需要的物质;洗涤是从混合物中除去某种杂质。
折光率的测定:由于光在不同介质中的传播速度是不同的,所以光线从一个介质进入另一个介质,当它的传播方向与两个介质的界面不垂直时,则在界面处的传播方向发生改变。这种现象称光的折射现象。折光率是化合物的特性常数,尤其是液体,记载更为普遍。不仅作为化合物纯度的标志,也可用来鉴定未知化合物。化合物的折光率随入射光的波长不同而变,也随测定时的温度不同而变,所以折光率(n)的表示需要注明所用光线波长和测定时的温度。(详细讲解折光仪的使用)
实验步骤: (需预习萃取与洗涤、液体的干燥、分液漏斗的使用、折光仪等内容)
1.分液漏斗的检查
(1)确定分液漏斗的玻璃塞和活塞被橡皮筋或其他东西固定住;
(2)确定分液漏斗没有漏水现象(如何检漏),并且活塞旋转灵活稳定,玻璃塞易于取下。
2.分离提纯乙酸乙酯粗品:
①除酸:量取乙酸乙酯粗品10mL于锥形瓶中,加入5 mL饱和Na2CO3溶液,不断振荡,直至无CO2产生,然后将此混合物转至分液漏斗中,静置,打开玻璃塞分去水层(下层)。②除碱:有机层(上层)留在分液漏斗中,加入5 mL饱和食盐水,不断振荡,并每隔几秒将漏斗倒置,打开活塞以平衡内外压力,重复2-3次后静置,分去水层。③ 除醇:将有机层用5 mL饱和氯化钙洗涤,分去水层。④除氯化钙: 将有机层用水洗涤,再分去水层。
3.液体化合物的干燥:
将分液漏斗中的有机层从漏斗的上口转移至洁净而干燥的锥形瓶中。加入少许无水硫酸镁干燥,震荡片刻,静置,使所有的水分全被吸去。如果加入的干燥剂太少,使部分干燥剂溶解于水时,用吸管吸出水层,再加入新鲜的干燥剂,放置至澄清(如何判断液体干燥完全?)。
4.液体化合物的进一步纯化与物性测定:
将干燥好地有机层滤至蒸馏瓶中进行蒸馏(检验蒸馏操作的熟练与正确性),收集73~78℃的馏分。称重,计算回收率,并测定其折光率。
注意事项:
1.不能把活塞上附有凡士林的分液漏斗放在烘箱内烘干
2.不能用手拿住分液漏斗的下端
3.不能用手拿住分液漏斗进行分离液体
4.上口玻璃塞打开后才能开启活塞
5.上层的液体不要由分液漏斗下口放出(为何?)
6.每一次洗涤时,都要注意分去水层后,再加第二个洗涤试剂(为何?)。
7. 强酸、强碱、强腐蚀性物质不能用阿贝折光仪测定;
8. 擦洗镜面只能用擦镜纸或丝布,不能用力擦;
9. 每一次测定完毕需用丙酮或乙醇等溶剂洗净、干燥后再装箱。
思考题:学习有关萃取、折光率方面的知识;学习有关液体有机化合物干燥方面的知识,
习题:P125,T3。
实验六 生物碱的提取(从茶叶中提取咖啡因)(254页)
[实验目的] 1、学习从茶叶中提取咖啡因的基本原理和方法, 了解咖啡因的一般性质。
2、进一步熟悉萃取回流、蒸馏、升华等基本操作。
[实验药品] 茶叶末 5g,95%乙醇 60ml, 生石灰 4g。
[仪器设备] 蒸发皿 长颈漏斗 玻璃棒等标准磨口仪器 棉花 纱布 滤纸 保鲜膜 电热套
[实验原理] 植物中的生物碱常以盐(能溶解于水或醇)的状态或以游离碱(能溶于有机溶剂)的状态存在。因此可根据生物碱与这些杂质在溶剂中的不同溶解度与不同的化学性质而加以分离。
茶叶中的生物碱均为黄嘌呤的衍生物,有咖啡碱、茶碱、可可碱等,其中以咖啡碱含量最多,约为1~5%,咖啡因弱碱性,易溶于氯仿(12.5%),水(2%),乙醇(2%)等。利用其溶解性可顺利将其从茶叶中提取出。
含结晶水的咖啡因为无臭、味苦的白色结晶,100℃时即失去结晶水,并开始升华,120℃时升华相当显著,至178℃时升华很快。无水咖啡因的熔点为234.5℃,因此可用升华的方法提纯咖啡因粗品。
咖啡因具有刺激心脏、兴奋大脑神经和利尿的作用,主要用作中枢神经兴奋药,它是复方阿司匹林等药物的组分之一。
[实验步骤] (演示索氏抽提装置)
1、粗提
在恒压滴液漏斗中垫一小团棉花(或纱布),按图-1将装置装好。在圆底烧瓶中加入60mL59%的乙醇和几粒沸石,称取5g干茶叶末并将茶叶加到漏斗中。然后打开冷凝水,加热回流提取茶叶中的咖啡因。 有回流后关闭漏斗的活塞,等液体充满后打开活塞,反复操作,连续抽提5-6次,将漏斗中的液体全部放到烧瓶中,并用玻璃棒挤压茶叶至干,稍冷却。
2、浓缩
将上述装置改装成蒸馏装置, 蒸馏回收大部分乙醇。然后将残留液 (大约8~10ml) 倾入蒸发皿中, 烧瓶用少量乙醇洗涤, 洗涤液也倒人蒸发皿中, 蒸发至剩3—4mL溶剂,加入4g 生石灰粉, 搅拌均匀, 用电热套稍加热(100~120V), 翻炒直到固体成粉末状(呈绿色干燥的面粉状,不可呈深褐色状),稍冷却后, 擦去沾在边上的粉末, 以免升华时污染产物。
3、纯化
将一张刺有许多小孔的圆形滤纸盖在蒸发皿上, 取一只大小合适的长颈漏斗罩于其上, 漏斗颈部疏松地塞一团棉花,如图-2。
用电热套小心加热蒸发皿, 慢慢升高温度, 使咖啡因升华,咖啡因通过滤纸孔遇到漏斗内壁凝为固体, 附着于漏斗内壁和滤纸上。当纸上出现白色针状晶体时, 暂停加热, 冷至 100℃左右, 揭开漏斗和滤纸, 仔细用小刀把附着于滤纸与漏斗壁上的咖啡因刮入表面皿中。称重,计算提取率。(注意观察现象,并思考原因?)
[注意事项]
1、 特别注意,装茶叶时恒压滴液漏斗和圆底烧瓶口都要涂上凡士林。
2、 若漏斗内萃取液色浅,即可停止萃取。
3、 浓缩萃取液时不可蒸得太干,以防转移损失。否则因残液很粘而难于转移造成损失。
4、 拌入生石灰要均匀,生石灰的作用除吸水外,还可中和除去部分酸性杂质(如鞣酸)。
5、 升华过程中要控制好温度。若温度太低,升华速度较慢,若温度太高,会使产物发黄(分解)(一般需20至30分钟完成)。
6、 刮下咖啡因时要小心操作,防止混入杂质。
图-1 图-2
习题:P255,T3。
实验七 乙酰苯胺的制备
(251页、55页)
[实验目的] 1.掌握苯胺乙酰化反应的原理和实验操作,
2.进一步熟悉分馏,重结晶操作技能。
[实验药品](药品用量为教材的1/4)苯胺2.5mL,冰醋酸3.75mL,锌粉约0.05g
[仪器设备] 普通抽滤装置、标准磨口仪
[实验原理] 1.分馏的原理:使沸腾着混合物蒸气通过分馏柱进行一系列的热交换,由于柱外空气的冷却,蒸气中高沸点的组分被冷却为液体,回流到烧瓶中,在回流途中遇到上升的蒸气,两者之间又进行热交换,在分馏柱内反复进行着汽化—冷凝—回流等程序,在分馏柱顶部出来的蒸气就接近于纯低沸点的组分。这样可以将沸点相差30℃以下的混合物分离。
2. 制备乙酰苯胺的原理:
[实验步骤] 按图安装装置
[注意事项] 1.由于苯胺易氧化,使用前应重新蒸馏。
2.分馏柱上的温度不能超过105℃。
3.重结晶时,若溶液有颜色,需加活性炭脱色。
4. 重结晶时也可用乙醇溶液。
[思考题] P251,T2,3, 7。
实验八 乙醚的制备
[实验目的]1.掌握实验室制备乙醚的原理和方法
2.初步掌握低沸点易燃液体蒸馏的操作要点
[实验药品](用量为教材中的1/2)
[仪器设备]电热套、标准磨口仪
[实验原理]
[实验步骤] 按图安装好装置
[注意事项] 1.在反应装置中,滴液漏斗末端和温度计水银球必须浸入液面以下,接受器必须浸入冰水浴中,尾接管支管接橡皮管通入下水道或室外。
2.控制好滴加乙醇的速度(1D/S)和反应温度(140-155℃)。
3.乙醚是低沸点易燃的液体,仪器装置连接处必须严密。在洗涤过程中必须远离火源。
4.完成反应后,三口瓶中的反应混合物必须冷却到室温,用大量水稀释,倒入水槽中,用大量水冲洗。
[思考题] P242,T1,2。
制备乙醚实验装置图
实验九 色谱法分离二茂铁和乙酰二茂铁
实验目的:
1. 学习薄层色谱、柱色谱的基本原理;
2. 学习薄层色谱、柱色谱在有机合成、分析化学中的应用;
3. 学习薄层色谱和柱色谱鉴定、分离有机化合物的方法。
实验原理:
1. 乙酰二茂铁的制备
二茂铁是一类具有芳香型的金属配合物。二茂环可进行亲电取代反应,在磷酸的催化下,二茂铁可与醋酐反应生成乙酰二茂铁和少量二乙酰二茂铁。反应式如下:
反应完后不仅有少许二乙酰二茂铁,还含有少量未反应的二茂铁,通过重结晶的方法难以得到纯度较高的乙酰二茂铁,本实验可通过色谱分离得到纯品。
2. 薄层色谱与柱色谱基本原理见第二章相关内容
预习:了解柱色谱与薄层色谱的分离原理、吸附剂与展开剂(洗脱剂)的选择原理、实验操作方法与其应用。
实验用品:
仪器:2.5cm×7.5cm GF254硅胶板1片,100mL小烧杯或层析缸,层析柱,锥形漏斗,双连球,导气管,长滴管,长玻璃棒,250mL烧杯等。
药品:乙酰二茂铁粗品的石油醚溶液,乙酰二茂铁粗品硅胶拌样约0.2 g,石油醚和乙酸乙酯适量。
实验内容:
1. 薄层层析
点样:
取一片硅胶板,在硅胶板正中用铅笔轻轻画一横线作为溶剂前沿线(说明:本实验中硅胶板较长,可从两头往中间展开,所以将中间作为溶剂前沿线)。在距板端0.8 cm处用铅笔轻轻画一横线作为点样起点线,并在此线上隔0.8 cm用铅笔轻轻标出点样点位置。然后取直径为0.5 mm的毛细管吸取少许样品溶液,轻触点样点,样品点不能太大,控制直径在2 mm~3 mm。如果样品没有颜色,可在紫外灯下观察。如图1.
展开与鉴定:
将展开剂【石油醚:乙酸乙酯(体积比) = 9:1,建议用滴管配制,一次用18滴石油醚加2滴乙酸乙酯即可】放入干燥的展开缸(可用250毫升烧杯代替)中,展开剂液面高度约为3 mm~5 mm即可,盖好盖子(可用500毫升烧杯代替),使缸内蒸汽达到饱和,然后小心将点好样点的层析板放入展开缸。待展开剂上升至溶剂前沿位置时取出,并立即用铅笔标出溶剂上升达到的位置,风干,用铅笔标注出样品展开点的位置与形状(如果样品没有颜色,可在紫外灯下标注)。并用尺子分别量出点样点到溶剂前沿、点样点到分离样点中心的距离R和r1,r2……测算出Rf值:Rf = r/R。
图1薄层层析示意图
2. 柱层析(干法装柱)
取一根色谱柱,在其收缩部轻塞一小团棉花,然后将其固定在铁架台上,向柱中加入约5 mm厚的石英砂,然后通过漏斗装入适量柱层析硅胶,边加边敲击柱身,然后加入约0.2 g乙酰二茂铁硅胶拌样,再加入约5 mm厚的石英砂。装好后打开活塞,用双连球加压使硅胶装填更紧实。
先加石油醚作为洗脱剂,当黄色、橙色色谱带分离较开时,改用体积比为9:1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液作展开剂分离。当黄色谱带接近色谱柱底端时,可换用体积比为3:1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液洗脱。分别收集黄色谱带和橙色谱带。收集完可用薄层板检验分离出来的样品纯度。然后将两种溶液分别倒入二茂铁(黄色)回收瓶和乙酰二茂铁(橙色)回收瓶中。
注意事项:
1. 展开缸与薄层板一定要干燥;
2. 点样点直径尽量小,展开前要观察样品点不能低于展开剂高度(为何?);
3. 每人一块薄层板,可重复多次使用(如何多次使用?);
4. 装柱时棉花塞得要松紧适度,硅胶、石英砂面要水平,尽量装得均匀,无气泡;
5. 加洗脱剂后不能使液面低于石英砂表面,直到收集完两个组分(为何?);
6. 收集重叠色谱带的溶液可再次进行分离;
7. 在没有色谱带出来时收集的石油醚可重复使用,配制洗脱剂时估计用量,尽量节约;
8. 收集完两个色带后将柱中溶剂挤干,然后将硅胶挤入规定的位置,不能直接倒入垃圾桶中;
9. 本实验有微细粉尘,同学们可佩戴口罩;
10. 此实验每人都要进行薄层分析,每4位同学进行一次柱层析。
另外:
1. 柱层析展开剂不要配多了,配50 ml都没用完,前面的石油醚可回收使用;
2. 做完后将仪器盒中的所有东西都交接给老师,以便后面的学生使用;
3. 回收液体倒进514和516的二茂铁和乙酰二茂铁回收液的瓶子中;
4. 硅胶倒到废弃的手套或塑料袋中,如果没有可找实验员老师要。
5. 拌好硅胶的混合物样品称取0.5 g左右,不然太少了。
6. 硅胶柱高度有6 cm~7cm就够了。
实验十 乙酰水杨酸(阿司匹林)的制备与用薄层法鉴定产物纯度
(251页)
[实验目的] 1.掌握阿司匹林的制备原理和实验方法
2. 学习薄层层析的应用
[实验药品] 水杨酸1.60 g,乙酸酐2.4 g,乙酸乙酯约3 ml,石油醚约10 ml,乙酸约1 ml
[仪器设备]熔点仪、标准磨口仪,展开缸,紫外灯
[实验原理]
[实验步骤]
1.乙酰水杨酸的制备(本实验使用回流装置)
2.产品纯度的鉴定
取少许样品配成乙酸乙酯的溶液待用。将水杨酸、乙酰水杨酸标样(这两种样品溶液已经配好)和样品点点在硅胶板的同一条线上,在展开剂(石油醚(60-90):乙酸乙酯:冰醋酸 = 30:10:1)中展开,然后取出挥干溶剂,在紫外灯下观察个样品点的位置,并标记计算各点的Rf值(哪种物质的Rf值大,为何?)。
[注意事项]
1. 水杨酸应当干燥,乙酸酐应当是新蒸的(取用时应相当注意)。
2. 反应要严格控制反应温度,温度过高,将增加副产物的生成,如生成水杨酰水
杨酸酯,乙酰水杨酰水杨酸酯。
3. 乙酰水杨酸易受热分解,因此熔点不是很明显,它的分解温度为128~135℃,
熔点为136℃,在测熔点时,可先将热载体加热至120℃左右,然后放入样品测定。
[思考题] P252,T3。
实验十一 乙酸乙酯的制备与折光率的测定(考试)
[实验目的] 1. 了解从有机酸合成酯的一般原理与方法;
2. 掌握蒸馏、分液漏斗的使用等操作方法。
[实验药品] (用量为教材中的1/2)4.75 mL无水乙醇,3 mL冰醋酸,1.25 mL浓硫酸
饱和Na2CO3溶液,2.5 mL饱和食盐水,2.5 mL饱和氯化钙,无水硫酸镁。
[仪器设备] 阿贝折光仪 ,电热套,标准磨口仪
[实验原理]
[实验步骤]
1. 粗产物的制备:于圆底烧瓶中加入4.75 mL无水乙醇和3 mL冰醋酸,再慢慢小心地加入1.25 mL浓硫酸,混匀后,加入磁子,按图安装好装置。加热回流0.5h ,冷却后,将回流装置改装成蒸馏装置,蒸出生成的乙酸乙酯,溜出液约为反应物总体积的1/2为止。
2. 分离提纯:① 在溜出液中加入饱和Na2CO3溶液,不断振荡,直至无CO2产生,在分液漏斗中分去水层。② 将有机层用2.5 mL饱和食盐水洗涤,分去水层。③ 将有机层用2.5 mL饱和氯化钙洗涤,分去水层。④ 将有机层用水洗涤,再分去水层。⑤ 将有机层转入一干燥的三角烧瓶中,用无水硫酸镁干燥。⑥ 进行蒸馏,收集73~78℃馏分。称重,计算产率。测定其折光率。
[注意事项] 1.乙醇为低沸点易燃烧的物质,操作时必须注意安全。
2.在分离提纯时,洗涤的顺序不能颠倒,否则会给分离带来麻烦(为何?)。
3.每一次洗涤时,都要注意分去水层后,再加第二个洗涤试剂(为何?)。
4.乙酸乙酯和水能形成恒沸物,用无水硫酸镁干燥时一定要完全(如何判断干燥完全?),蒸馏装置中的仪器必须事先烘干。
[思考题] P249,T1。
回流装置 蒸馏装置
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