常用有机合成试剂及处理

常用有机合成试剂及处理
常用有机合成试剂及处理

常用试剂的性质与制备纯化

常用试剂的性质与制备纯化

有机化学实验经常用到大量的试剂,包括无机试剂和有机试剂,市售的试剂有分析纯(A.R)、化学纯(C.P)、工业级(T.P)等级别,其中分析纯的纯度较高,工业级则带有较多的杂质。在某些有机反应中,对试剂或溶剂的要求较高,即使微量的杂质或水分的存在,也会对反应的速率、产率和产品纯度带来一定的影响,因此掌握一些必要的试剂的纯化方法是十分必要的。

在实际工作中还会经常遇到无法买到某种试剂或买不到高纯度试剂的情况,影响实验工作正常进行,因此,了解一些常用试剂的制备方法也是十分必要的。在这部分中给出了常用有机和无机试剂的制备与纯化方法,希望能给实验工作带来一些方便。

1.氨气

商品的氨气一般用钢瓶盛装,使用时通过减压装置可以得到气态的氨。气体的流速可由计泡计来控制,其中计泡计中含有少量浓氢氧化钾溶液(12 g 氢氧化钾溶于12 mL水)。在计泡计和反应器之间应加一安全瓶。通过装有疏松的碱石灰或块状氧化钙的干燥塔干燥。

如果需要少量的氨可以用如下方法制备:在上端装有回流冷凝管的圆底烧瓶中加入浓氨水,缓慢加热,气体通过装有疏松的碱石灰或块状氧化钙的干燥塔干燥,然后通过安全瓶引入反应瓶。

2.氨基钠

市售颗粒状氨基钠纯度为80~90%,氨基钠不容易研碎,通常在装有烃类惰性溶剂(如甲苯、二甲苯等)的研钵中研磨。氨基钠在常温下暴露在空气中2~3天会产生危险的混合物。为了安全,打开的氨基钠应该立即使用,容器敞口放置不应超过12小时。当氨基钠形成氧化物时(颜色变为黄色或棕色)爆炸性很强,不能再使用。将少量没有用完的氨基钠加入甲苯使其完全覆盖,搅拌下缓慢加入用甲苯稀释过的乙醇,可将其分解掉。

实验室由钠和液氨在三价铁离子催化下制备氨基钠:向500 mL的三颈瓶中加入300 mL无水液氨。三颈瓶上装有玻璃塞、密封的搅拌棒和装有碱石灰干燥管的回流冷凝管。搅拌下,向溶液中加入0.5 g钠,溶液显蓝色。然后加入0.5 g硝酸铁粉末催化剂, 30分钟内加入13.3 g切成小块的钠。当钠转化成氨基钠后,溶液由蓝色变为灰色悬浮液,从滴液漏斗中加入足量的无水乙醚,使液体体积保持在300 mL左右。升温蒸出氨,当氨几乎全部蒸完后搅拌氨基钠悬浮液,加热回流5 min,然后冷却到室温,得到23.4 g氨基钠的醚悬浮液,转化几乎是定量的。

3.钯催化剂

钯催化剂是非常有效的加氢催化剂,价格比较贵。实验室可由氯化钯制备钯催化剂。

(1)Pd-C(5%Pd)的制备:将1.7 g氯化钯和1.7 mL浓盐酸加入到20 mL水中,水浴加热2小时溶解完全,然后将它加入到用200 mL水溶解了30g乙酸钠的溶液中,盛放在500 mL

的烧瓶中。加20 g酸洗过的活性炭,在氢气气氛中氢化直到反应结束。过滤收集催化剂,用5份100 mL的水洗涤,吸滤抽干。在室温下用氢氧化钾干燥或在真空干燥器中用无水氯化钙干燥。将催化剂碾成粉末,贮存在塞紧塞子的试剂瓶中。

(2)Pd-C(30%Pd)的制备:将8.25 g氯化钯和5 mL浓盐酸加入到50 mL水中。冰浴冷却下,加入50 mL 40%的乙醛溶液,再加入11 g酸洗过的活性炭。机械搅拌下加入50 g 氢氧化钾溶于50 mL水的溶液,保持温度低于50℃。加完后将温度升到60℃,保持15 min,用水彻底清洗催化剂后,再将水倒出;用乙酸洗涤,吸滤,再用水洗至无Cl-和OH-离子。在100℃干燥,储存在干燥器中。

(3)钯黑的制备:5 g氯化钯溶于30 mL浓盐酸后用80 mL水稀释,冰盐浴冷却下加入35 mL 40%的乙醛溶液。将35 g 氢氧化钾溶于35 mL水中,强力搅拌下,在30 min内将其加入混合物中。加热到60℃,保持30 min后将水倾出并用水洗涤沉淀6次,过滤到坩埚上,用1 L水洗涤,吸干,转入干燥器中干燥,产量为3.1 g。

(4)Pd-BaSO4(5%Pd)的制备:在2 L烧杯中加入63.1 g氢氧化钡溶于600 mL水的热溶液(t=80℃),在快速搅拌下一次加入60 mL 3 mol·L-1硫酸。再加入3 mol·L-1硫酸使悬浮物对石蕊显酸性。将4.1 g氯化钯溶于10 mL浓盐酸后用20 mL水稀释,在机械搅拌下加入硫酸钡溶液,然后再加入4 mL 40%的乙醛溶液。用30%的氢氧化钠溶液调至弱碱性,继续搅拌5 min,静置。倾出上层清夜,用水洗,再静置,重复8~10次。过滤,用5份25 mL的水洗涤,尽量吸干,80℃干燥,研细催化剂,密封在瓶子里备用。

4.苯

沸点80.1℃,密度d=0.8791,不溶于水,能与乙醇互溶。熔点为5.2℃。工业苯中常含有噻吩,而噻吩的沸点(84℃)与苯接近,不能用蒸馏方法分离。检查苯中有无噻吩,可取5 mL苯加入10 mL靛红和10 mL浓硫酸组成的溶液,振摇片刻,当有噻吩存在时,酸层呈现浅蓝色。

要制取无水无噻吩的苯一般可采用在室温下用浓硫酸洗涤的方法。取体积相当于苯体积15%的浓硫酸洗涤,可重复操作直至酸层呈现无色或淡黄色为止,然后用水洗至中性,用无水氯化钙干燥后,蒸馏,收集79~81℃馏分,最后以金属钠脱水成无水苯。

5.吡啶

沸点115.5℃,密度d=1.5095,折光率n 20D =0.9819。分析纯吡啶含有少量水,如要制备无水吡啶,可将吡啶和粒状氢氧化钾一起回流,然后隔绝潮气蒸出备用。干燥的吡啶吸水性很强,保存时应将容器口用石蜡封好。

6.丙酮

沸点56℃,密度d= 0.7898,能与水、乙醇、乙醚互溶。工业丙酮含有甲醇、乙醇、酸、水等杂质。一般丙酮的纯化是将丙酮和高锰酸钾一起回流,直至加入的高锰酸钾的紫色不再退去为止,然后将丙酮蒸出,用无水碳酸钾干燥,再进行蒸馏。

沸点117℃,将市售乙酸在4℃下缓慢结晶,过滤,压干。少量的水可用五氧化二磷回流干燥几小时除去。冰醋酸对皮肤有腐蚀作用,触及皮肤或溅到眼睛时,要用大量水冲洗。

8.氮气

氮气一般以压缩气的形式贮存于钢瓶中,一般含有痕量的氧气,可以采用以下方法除去:(1)通过没食子酸的碱溶液(15 g没食子酸溶于100 mL 50% NaOH溶液);(2)通过Fieser溶液,该溶液制备方法:在100 mL水中溶20克氢氧化钾,搅拌加入2克蒽醌-2-磺酸钠和15 g亚硫酸氢钠微热到溶解,当该血红色的溶液冷至室温即可使用,该溶液能吸收750 mL氧气,当溶液颜色变化至褐色或者有沉淀生成时,该溶液即失去作用了。也有市售的不含氧气的高纯氮,但价格较贵。

9.N,N-二甲基甲酰胺 (DMF)

沸点149~156℃,密度d=0.9487,折光率n 20D =1. 4305,无色液体,能与多数有机溶剂和水互溶,是优良的有机溶剂。市售的DMF含有少量水、胺和甲醛等杂质。在常压蒸馏时有些分解,产生二甲胺与一氧化碳,若有酸或碱存在时,分解加快,在加入固体氢氧化钾或氢氧化钠后,在室温放置数小时,即有部分分解。因此最好用硫酸钙、硫酸镁、氧化钡、硅胶或分子筛干燥,然后减压蒸馏,收集76℃/4.79 kPa(36mmHg)的馏分。如其中含水较多时,可加入十分之一体积的苯,在常压及80℃以下蒸去水和苯,然后用硫酸镁或氧化钡干燥,再进行减压蒸馏。

10.二甲亚砜

沸点189℃,熔点18.5℃,密度d=1.100,折光率n 20D =1.4783。二甲亚砜能与水互溶,可用分子筛长期放置加以干燥。然后减压蒸馏,收集76℃/1.6 kPa馏分。蒸馏时温度不可超过90℃,否则会发生歧化反应生成二甲砜和二甲硫醚。也可用氧化钙、氧化钡或无水硫酸钡等来干燥,然后减压蒸馏。二甲亚砜与某些物质混合时可能发生爆炸,如氢化钠、高碘酸或高氯酸镁等,使用时应注意。

11.二氧化碳

在启普发生器中用碳酸钙和稀盐酸(1﹕1)可以制备二氧化碳。将气体通过装有碳酸氢钠的洗气瓶中可除去酸雾,如果需要干燥,再将气体通入另外两个装有浓硫酸的洗气瓶除去。

大量的二氧化碳可用商品的钢瓶气,气体可通过两个装有浓硫酸的洗气瓶干燥,在二氧化碳气体中存在少量的空气。

为了达到某种实验目的(如格氏反应),可用固态二氧化碳(干冰),注意不能在没有保护的情况下直接用手拿固态二氧化碳,否则会冻伤。如果要用干冰粉末,可将大块的干冰用布包起来再砸碎。干冰挥发时可以稳定地提供二氧化碳气体,可在烧瓶中装入大小合适的干冰块,产生的气体经过浓硫酸洗气瓶、安全瓶与反应器相连。

二氧化锰在有机合成方面的主要用途是将含有烯丙基、苄基的1o和2o醇选择性的氧化成相应的羰基化合物,二氧化锰的活性随制备方法的不同而不同,高活性的二氧化锰可以通过用过量高锰酸盐在碱性条件下氧化二价锰离子得到:

将223 g(1 mol)四水合硫酸锰溶于300 mL水中,形成溶液(a),配制240 mL 40%的氢氧化钠的水溶液(b),然后在1200 mL水中溶解190 g(1.2 mol)高锰酸钾并加热搅拌,在1小时内向其中同时加入(a)和(b),最后分离出纯的二氧化锰褐色沉淀。二氧化锰很细,离心分离,并用水彻底洗涤至溶液无色,在100~120℃干燥。也可以尽可能延长抽滤时间以除去大部分水分,再用150 mL苯与25 g滤饼混合蒸馏除去剩余的水。通过沉淀法得到的二氧化锰反应活性已足够直接用于氧化反应。要评价一种二氧化锰试样的反应活性,可在50 mL干燥的石油醚中(b.p.30~60℃)溶解0.25 g纯苯丙稀醇,加入2 g预先用P2O5干燥的MnO2试样,在室温下振荡该溶液2小时。过滤,挥发溶剂,将产物在甲醇中用2,4-二硝基苯肼的磺酸盐处理。收集得到的肉桂醛2,4-二硝基苯腙并用乙酸乙酯重结晶,高活性的二氧化锰生成的衍生物的产量应超过0.35 g(60%),熔点255℃。

13.二氧六环

沸点104.5℃,密度d=1.0336。与水互溶,无色,易燃,能与水形成共沸物(含量为81.6%,沸点87.8℃),一般含有少量二乙醇缩醛与水,可加入10%的浓盐酸回流3小时,同时慢慢通入氮气,以除去生成的乙醛。冷却后,加入粒状氢氧化钾直至其不再溶解,分去水层,再用粒状氢氧化钾干燥一天。过滤,加入金属钠回流数小时,蒸馏。放久的二氧六环中可能含有过氧化物,要注意除去,然后再处理。

14.N,N-二环己基碳二酰亚胺(DCC;C6H11N=C=NC6H11)

熔点33~35℃,为蜡状低熔点的固体,该试剂对皮肤具有强腐蚀性,还会引起过敏,使用时必须小心。可以买到质量很高的DCC(纯度99%),可将试剂瓶置于少量热水中使之液化以便称重。

该试剂常用作脱水剂,反应后以二环己基脲形式除去。回收的二环己基脲(m.p. 234℃)可用乙醇重结晶,然后在吡啶溶液中与对甲苯磺酰氯、三氯氧磷或五氧化二磷反应转化为DCC:搅拌下,将17.1 g(47 mL,0.11 mol)三氯氧磷滴加到溶有22.5 g(0.1 mol)二环己基脲的50 mL吡啶溶液中,然后加热到60~90℃保持1.5小时,将反应产物倒在碎冰上,用石油醚(b.p.60~80℃)萃取,用无水硫酸钠干燥萃取物,再用旋转蒸发仪蒸出溶剂,剩余的油状物减压蒸馏。二酰亚胺的产量约为14 g(68%),b.p.157~159℃/2.0 kPa (131℃/0.5 kPa)。

15.氟化钾

无水氟化钾可通过下列的步骤制备:氟化钾晶体研细,用加热套加热到180~210℃,存放在干燥器中。在使用前,将氟化钾干燥三小时,然后在加热的研钵(50℃)中研

磨。

16.铬氧化剂

在有机化学中Cr(VI) 广泛的用作氧化剂。氧化铬是一种易潮解的红色晶体,易溶于水和硫酸,为强氧化剂,处理时必须小心。通常用它的乙酸或乙酐溶液。将氧化铬加到冰冷的乙酐中可配成氧化铬的乙酐溶液,切记不要将酸酐加到氧化铬上,将酸酐加到大量的氧化铬上会引起爆炸性分解。在将简单一级醇氧化为醛、二级醇氧化为酮、烷基硼烷氧化为酮的反应中,也可用重铬酸钠的硫酸水溶液作为氧化剂。由于一级醇氧化生成的醛会被继续氧化为羧酸,因此一般不用酸性铬酸盐来氧化一级醇制醛。而在惰性介质中Cr(VI)可以进行选择性氧化,目前Cr(VI) 的吡啶配合物(重铬酸吡啶盐和氯铬酸吡啶盐)广泛用于一级醇和含有酸敏感基团醇的选择性氧化。

用重铬酸吡啶盐氧化一级醇和二级醇的步骤为:在磁力搅拌下,向150 mL含吡啶9.49 g(12 mmol)的二氯甲烷中加入6 g(60 mmol)的三氧化铬,然后用已装有干燥剂的干燥管将烧瓶塞上,溶液为深紫色,搅拌15 min,在搅拌后期加入一部分溶于少量二氯甲烷的醇溶液(10 mmol),立即有焦油状黑色沉淀产生,溶液温度保持在室温,继续搅拌15 min,此时溶液和残渣分层,用200 mL乙醚洗残渣。有机层用三份100 mL 5%的NaOH水溶液洗三次,100 mL 5%的HCl水溶液洗一次,100 mL 5%的NaHCO3水溶液洗一次,100 mL的NaCl饱和水溶液洗一次,然后用硫酸镁进行干燥,最后将分层的二氯甲烷浓缩,用乙醚将残渣萃出,滤出不溶的铬盐,用稀碱溶液和饱和盐水洗涤,用硫酸镁干燥,减压蒸馏溶液得到醛和酮的粗产品。可用这样的步骤氧化的醇有2-辛醇(羰基化合物的产率为97%),1-辛醇(90%),苯甲醇(89%),冰片醇(89%),肉桂醇(96%)。

氯铬酸吡啶盐是在有盐酸存在的条件下由三氧化铬和吡啶作用形成的,它具有弱酸性,易和碱性基团反应,它可替代氧化剂重铬酸吡啶盐。可用下面的方法制备氯铬酸吡啶盐:在搅拌的过程中向184 mL 6mol·L-1 HCl(1.1 mol)中快速加入100 g(1 mol)氧化铬(VI),5 min后将溶液冷却到0℃,小心加入79.1 g(1 mol)吡啶(至少用10 min),重新冷却到0℃,得到一种橙黄色固体,将固体置于磨砂玻璃漏斗中过滤,真空干燥1小时,得产物188.8 g(84%)。用水分测定仪不易测出该固体是否完全干燥,因此需在室温下放置一段时间。氯铬酸吡啶盐可将1-庚醇氧化为庚醛。

在一些反应中吸附在氧化铝上的氯铬酸吡啶盐的反应效果更好。40℃时,6 g三氧化铬溶于11 mL盐酸(6 mol·L-1)中,10 min内加入4.75 g吡啶,将溶液降温到10℃以下,直到形成橙黄色固体,再升温到40℃,使固体溶解,在搅拌下加入50 g氧化铝,保持温度为40℃,蒸出溶剂,得橙色固体,真空干燥2小时。该试剂在避光条件下可在真空干燥器中保存几周,其活性不变。

17.高碘酸

商品的高碘酸一般有95%和50%两种规格。高碘酸可对相邻碳原子上有两个羟基或一个羟基和一个氨基的化合物进行选择性氧化。即:C-C键断裂。

RCH(OH)CH(OH)R'+ HIO4 → RCHO + R'CHO + HIO3 + H2O

RCH(OH)CH(NH2)R' + HIO4 → RCHO + R'CHO + HIO3 + NH3

只有两个羟基或一个羟基和一个氨基在相邻碳上时才能发生氧化反应,因此该反应可用来检验是否存在相邻的羟基(例如1,2-二醇)和相邻的羟基、氨基。羟基和羰基相邻或羰基和羰基相邻的化合物也可被氧化,如:

RCH(OH)COR' + HIO4 → RCHO + R'CO2H + HIO3

RCOCOR' + HIO4 + H2O → RCO2H + R'CO2H + HIO3

pH在3~5之间进行的氧化反应用NaIO4和KIO4。高碘酸钠在水中的溶解度为:0.07 g·mL-1,加入碱会形成难溶的Na2H3IO6沉淀。(Na2H3IO6水中溶解度0.2%)。如果反应物不溶于水,氧化反应就应该在用水稀释的乙醇、甲醇或乙酸中进行。氧化剂应稍过量,否则所得的氧化产物为部分氧化产物。

18.过氧化苯甲酰

过氧化苯甲酰是一种危险物质,很容易爆炸。商业产品很便宜,一般含水25%。在实验中少量的过氧化苯甲酰可在强碱存在的条件下由苯甲酰氯和过氧化氢反应制备

在通风橱中,向浸没于冰浴中的600 mL的烧杯中加入50 mL(0.175 mol)12%(40体积)的过氧化氢,同时装上机械搅拌,将30 mL 4 mol·L-1的氢氧化钠溶液和30g(25 mL,0.214 mol)新蒸馏的苯甲酰氯(有催泪性,注意防护)分别装入两个滴液漏斗,将漏斗颈浸没于烧杯中,搅拌下同时滴入烧杯中。滴加的过程中要注意溶液保持弱减性,温度不超过5~8℃。全部加完后,继续搅拌半小时,此时不再有苯甲酰氯的气味,抽滤絮状沉淀,用少量冷水洗涤,然后放在滤纸上风干,得到12 g 纯度为46%的过氧化苯甲酰。可溶于一体积的氯仿,再加入两体积的甲醇析出沉淀的方法来提纯。在热的氯仿中过氧化苯甲酰不能重结晶,因为会产生非常剧烈的爆炸。过氧化苯甲酰在160℃时熔化并分解,与所有的有机过氧化物一样,过氧化苯甲酰应在防护屏后小心处理,而且应使用角勺或聚乙烯勺处理。

为了确定过氧化苯甲酰的含量(含有其它有机过氧化物),可用下面的步骤:准确称取0.5 g过氧化苯甲酰,溶于装有15 mL氯仿的350 mL的锥形瓶中,冷却到-5℃,加入25 mL 0.1 mol·L-1的甲醇—甲醇钠溶液,冷却,震荡5 min。在溶液为-5℃时,剧烈搅拌,依次加入100 mL冰水,5 mL 10%的硫酸和2 g溶于20mL 10%的硫酸的碘化钾,然后用0.10 mol·L-1的标准亚硫酸钠滴定析出的碘

1 mL 0.10 mol·L-1 Na2S2O3→0.0121 g过氧化苯甲酰

19.过氧化氢

市售过氧化氢的浓度一般为28%和70%。也有高浓度的过氧化氢,如浓度为86%。浓过氧化氢与有机物或过渡金属接触会发生爆炸,因此必须小心。

只要采用一定的安全防范,即使是高浓度的过氧化氢(大于50%),也可以进行处理。首先,最好戴上防护镜和橡胶或塑料手套,因为高浓度的溶液会使纺织品燃烧,而且必须穿上橡胶或塑料围裙。所有涉及到该溶液的操作均应在通风橱中进行,并且反应装置应安装在装有水的塑料盘中,以防止过氧化氢溢出。

吸入高浓度的过氧化氢的蒸气会使鼻子和喉咙疼痛,眼睛接触后会使角膜溃烂。皮肤上溅到过氧化氢溶液,应立即用自来水冲洗。操作前应准备好水,用于冲洗溅出和泄露的过氧化氢。

可以根据含氧量粗略测得过氧化氢溶液的浓度,在标准状况下1 mL 30%的过氧化氢溶液加热完全分解会得到100 mL氧。过氧化氢水溶液用酸性碘化钾处理释放出碘,再用标准硫代硫酸钠滴定,这种方法也可测得过氧化氢水溶液的浓度。

20.光气(碳酰氯)

有市售装在钢瓶中的光气或装在安瓿中的光气甲苯溶液(12.5%),由于光气毒性强,所有操作都应在通风橱中进行,多余光气必须用20%的氢氧化钠溶液吸收完。一般不在实验室中制备光气,但少量的光气可通过下面的步骤制备:实验装置如图1所示,一个圆底烧瓶上装一小的回流冷凝管,回流冷凝管上端安一“T”形接头,再安一滴液漏斗,“T”形接头与一系列的洗气瓶相连,A和C作为安全瓶,B中所装的甲苯吸收光气。D中所装的20%氢氧化钠水溶液吸收HCl和微量的光气。圆底烧瓶中装有浓硫酸,再加入浓硫酸质量2%的硅藻土(经过灼烧干燥)。将四氯化碳置于滴液漏斗中,用油浴将浓硫酸加热到120~130℃,慢慢滴加四氯化碳,所产生的光气由甲苯(B)吸收,氯化氢留在D中。

3 CCl

4 + 2 H2SO4 → 3 COCl2 + 4 HCl + S2O5Cl2

图1 制备光气装置

21.钾

在处理钾时必须非常小心,要在装有石油醚的研钵中切金属钾,不要用易碎的烧杯或培养皿。切开外面的氧化层,然后用镊子将碎屑放入另一装有石油醚的研钵中。用镊子将刚切的钾夹到滤纸上,快速吸干,然后加到已知质量的装有石油醚的烧杯中,称量。将称量后的钾加到反应物中。钾碎屑不应久置,应立即分解掉,可将装有钾碎屑的研钵转移到通风橱内,用移液管分批加入少量叔丁醇(不能用甲醇或乙醇),控制滴加速度使反应不是很剧烈。准备一个防热挡板,如果溶液着火,可用挡板盖住熄灭。粘在刀上和研钵中的钾屑也要在通风橱中用叔丁醇小心处理。

22.甲醛

商品福尔马林是含37~40% 甲醛的水溶液(每毫升含甲醛0.37~0.40 g),加入12%的甲醇作稳定剂。当需要干燥的气态甲醛时,可通过180~200℃多聚甲醛的解聚得到。

23.金属氢化物

金属氢化物应用广泛,处理简单,常被选作很多有机官能团的还原剂。下面几种金属氢化物的氘代物可以通过商业途径得到,它们能在有机化合物的已知位置引入一个氘原子,因而这类化合物在推测反应途径和反应机理上是非常有用的。

氢化铝锂(LiALH4)是一种很强的还原剂,能迅速还原许多官能团。一个典型的例子就是把酯还原成醇。这种试剂通常以粉末形式密封在塑料袋里,置于金属筒中。也可以以溶液形式溶于乙醚、二甲醚、四氢呋喃或者甲苯中。氢化铝锂与水剧烈反应,放出氢气,也必须避免与痕量的水蒸气接触,因为随即产生的热量能引燃氢化铝锂。因此在处理该试剂时要特别小心。剩余的粉末试剂要安全销毁,方法是在安全隔板后放一容器,内置石油醚(b.p.60~80℃)。将氢化铝锂粉末悬浮其中,小心搅拌滴加乙酸乙酯直到明显的反应停止,然后将混合物静置过夜,用乙醇,再用水重复上述步骤。最后水层倒入下水道,有机层回收。

氢化铝锂的还原通常在醚的溶剂中进行,如严格干燥过的乙醚或四氢呋喃,它在这两种溶剂中的溶解度分别是25~30g/kg和13g/kg。这些溶液中常含有大量的不溶物,可能是操作过程中氢化物与水气反应生成的杂质所致,但这些成分不到1%,不会影响下一步的还原反应。

硼氢化钠(NaBH4)相对于氢化铝锂来说是一种温和的还原剂。在羰基化合物中,它一般只还原醛类和酮类,而且硼氢化钠比氢化铝锂的选择性要好,可以买到固体的NaBH4

或者溶于乙二醇二甲醚、丙三醇三甲醚中的溶液。与氢化铝锂不同,硼氢化钠不溶于乙醚(但可溶于二氧六环),作还原剂时,一般溶于水或乙醇溶液中。

24.磷酸

市售磷酸的含量为85%,d=1.75;每毫升含磷酸1.57 g,相当于65% P2O5。同样也可以买到100%的磷酸(无水磷酸,相当于72% P2O5),将90%的磷酸与P2O5按质量比4﹕1混合也可制备100%的磷酸。

多聚磷酸(近似分子式2P2O5.3H2O)含82~84%的磷酸,为粘稠液体,取用时可用蒸气浴加热形成流动的液体。也可将P2O5溶于88~90%的磷酸(质量比为1.8﹕1)来制备,相当于含87% 的P2O5。

25.硫化氢

硫化氢有毒,应在通风良好的通风橱中进行反应和制备,一般采用硫化亚铁与稀盐酸(1﹕3)在启普发生器中制备,用水洗除去少量酸气,因市售硫化亚铁含有少量单质铁,所以制得的硫化氢含有少量氢气。也有高纯度的钢瓶气,纯度一般为99.6%。

26.硫酸二烷基酯

硫酸二甲酯为液体,沸点188.5℃,几乎没有气味。气态和液态的硫酸二甲酯均有剧毒,应在通风橱中使用,并戴上胶皮手套。吸入气态的硫酸二甲酯会导致头晕,甚至中毒,液态的硫酸二甲酯会渗透皮肤导致中毒。如果不小心将液态硫酸二甲酯洒在手上,应立即用浓氨水冲洗,将它在未渗透皮肤之前分解,然后用浸有氨水的棉团轻轻擦拭。

硫酸二乙酯的毒性比硫酸二甲酯的弱,但在使用和处理时同样要采取相应的预防措施,所有的操作都应戴上胶皮手套在通风橱中进行。如果硫酸二乙酯为黑色,应该放在分液漏斗中用冰水洗涤,再用碳酸氢钠洗涤,直到不显酸性,最后用氧化钙干燥,分馏,收集93℃/1.7 kPa的馏分。

27.氯气

氯是具有剧毒的刺激性气体,制备和使用必须在通风良好的通风橱中进行操作。对于使用大量的氯,可用市售的钢瓶氯气。气体可通过两个装有浓硫酸的洗气瓶进行干燥,然后通过一个装有玻璃棉的洗气瓶以除去酸雾。少量的氯可在如图2所示的装置中由浓盐酸和高锰酸钾反应制得。根据所需氯气的质量计算出高锰酸钾的量(1 g Cl2约需0.9 g KMnO4),加入圆底烧瓶。将稍过量的浓盐酸置于恒压滴液漏斗中(1 g KMnO 4需6.2 mL浓盐酸)然后将恒压漏斗塞上,活塞用橡皮筋套上。将氯通过一装有水的洗气瓶以除去HCl,然后通过另一装有浓硫酸的洗气瓶进行干燥,最好在反应器和干燥装置之间装一安全瓶。盐酸应慢慢地滴加到高锰酸盐晶体上,并不断震荡烧瓶。当酸加入一半时,气体的挥发速度逐渐降低,此时应稍微加热烧瓶,酸加完后将混合物加热到微沸,将氯全部挥发出来。

图2 氯气制备装置

28.氯仿

氯仿的沸点61.2℃,密度d=1.4916,不溶于水,在日光下易分解为Cl2、HCl、CO2和光气(剧毒),故应保存在棕色瓶中,市场上供应的氯仿多加有1%的乙醇以消除光气,氯仿中的乙醇的检验可用碘仿反应,游离氯化氢的检验可用AgNO3的醇溶液。

氯仿的纯化:先用浓硫酸除去乙醇,再用无水氯化钙干燥,最后进行蒸馏。氯仿遇金属钠会发生爆炸,不可用金属钠干燥。

29.氯磺酸(ClSO3H)

处理氯磺酸时必须非常小心,它对皮肤和衣服的腐蚀性很强,与水发生剧烈反应。如果试剂不纯,可以在全玻璃的装置中进行蒸馏,收集沸点在148~150℃/100kPa的馏分,应对馏分采取防潮措施。

30.氯化亚锡

无水氯化亚锡易溶于丙酮和1-戊醇,溶于无水甲醇和无水乙醇;不溶于苯,甲苯,二甲苯和氯仿。只要有微量的水就立即水解,形成一种乳状沉淀。

用油浴在195~200℃对结晶氯化亚锡(SnCl2·2H2O)加热1小时,熔融物冷却后变为粉末状,可保存在干燥器或塞紧的瓶中,所得产物在许多实验中都可满足要求。

用下面的步骤可得到更好的无水氯化亚锡:在400 mL的烧杯中加入102 g(89.5 mL,1 mol)新蒸的乙酸酐,123 g分析纯的SnCl2·2H2O(0.5 mol),结晶立即脱水,放热,乙酐沸腾。1小时后,用布氏漏斗或磨砂玻璃漏斗过滤无水氯化亚锡,用两份30 mL的无水醚洗涤除去乙酐,然后在干燥器中干燥过夜。可保存在干燥器中或塞紧的瓶中。

31.氯化亚铜

将35 g(0.14 mol)五水硫酸酮和9.2 g(0.175 mol)纯氯化钠溶于125 mL水中,温热溶解。5 min内加入8.4 g(0.044 mol)硫代硫酸钠溶于90 mL水的溶液,不断的震荡,冷却到室温(必要时可以用冰浴),将上层液体和白色的氯化亚铜分开,用溶有少量二氧化硫的水洗涤沉淀两次(二氧化硫用来防止产物氧化)。将潮湿的氯化亚铜溶于60 mL浓盐酸中,该溶液在制备好后必须在24小时内使用,因为它很容易氧化。如果不马上用,可将溶液保存在盖紧的瓶中。如果要用干燥的氯化亚铜,可用含二氧化硫的水洗涤潮湿的氯化亚铜固体,然后用布氏漏斗过滤,用少量的冰醋酸洗数次,然后在烘箱中于100~120℃烘干,直到不再有冰醋酸的气味。得到纯白色的氯化亚铜保存在塞紧的瓶中,产率几乎是定量的。

32.氯化氢

制备方法1:由浓硫酸和熔融后的氯化铵制备。在启普发生器中由浓硫酸和熔融后的块状氯化铵反应来制备氯化氢。气体通过装有浓硫酸的洗气瓶进行干燥,干燥瓶应接一个安全瓶以防止倒吸。

制备方法2:由浓硫酸和浓盐酸制备。装置如图3,上面漏斗的容积为100 mL,并且出口插有一根足够长的玻璃管。下面的滴液漏斗容积为500 mL。洗气瓶A装有浓硫酸,另一个洗气瓶做为安全瓶,所有装置必须安装在稳定的铁架台上。

在下面的漏斗中装入约150 mL浓硫酸,上面的分液漏斗中装有100 mL浓盐酸,漏斗的长颈要接近下面漏斗的底部。将小漏斗向上提,直到玻璃管处于硫酸液面上,小心地在玻璃管中注入浓盐酸,然后将漏斗插入接头,此时氯化氢的挥发速度决定于浓盐酸的滴加速度,反应完可将稀硫酸放出,再重安装置。氯化氢的产量为31~33 g/100 mL浓盐酸。下面的漏斗也可以用烧瓶代替,辅以电磁搅拌效果会更好。

图3 氯化氢发生装置

33.钠

处理钠时必须非常小心,在任何条件下都不能与水接触,钠应存放在煤油或石蜡中。不能用手接触金属钠,不用的钠块应放在装有煤油或石蜡的容器中,不能扔在水槽或垃圾桶中。如果要将小钠块处理掉,可将小钠块分批投入到大量的工业酒精中。钠表面总是覆盖有一层非金属层,在使用前要在惰性溶剂(如乙醚,二甲苯)中用小刀将它刮掉,但这样相当浪费;也可将钠块浸没于装有二甲苯的大口锥形瓶中,小心加热,轻轻搅拌,直到钠熔化并与表面的氧化层分开时,将锥形瓶从电热板上取下,冷却。熔融钠固化为小球状,然后用小铲取出,浸没于新制备的惰性溶剂中。用二甲苯洗涤后的残渣层,可浸没于工业酒精中安全分解。

钠砂的制备是在装有回流冷凝管(装有碱石灰干燥管)、密封搅拌和滴液漏斗的1 L三颈瓶中,加入23 g干净的钠和150~200 mL干燥的二甲苯,加热至微微回流,开始搅拌,直到钠成为粒状,将烧瓶冷却到室温,停止搅拌,倾析出二甲苯,用2份100 mL的干燥乙醚洗涤钠砂以除去残留的二甲苯,用这种方法可得到大量的钠砂。

34.氢

实验室常用市售钢瓶氢气,高纯氢含量可达99.99%。也可由活泼金属与稀酸反应制备。普通的氢气含有少量的氮、氧、水和烃类,欲除去氢气中的氧气,可用Fieser’s溶液除氧(参看本节8氮气),然后通入装有浓硫酸的洗瓶,并在洗瓶中加入少量的硫化银,硫化银可以除去Fieser`s溶液分解出的硫化氢。

35.氢碘酸

氢碘酸是含水的恒沸物,含55~57% 的碘化氢,沸点122.5~126.5℃,相对密度d=1.07(含HI 0.936~0.99g/mL),还有浓度为45%和67%的氢碘酸。67%的氢碘酸加入0.03%的次磷酸会更稳定。如果将瓶口打开放置几天,氢碘酸溶液会变质,应密封保存并在密封之前充入氮气。

氢碘酸制备方法如下:在通风橱中向1.5 L 的三口瓶中加入480 g碘和600 mL水,中间的瓶口装上机械搅拌,另一瓶口安导入管,将硫化氢气体导入到液体表面下。导出管与一倒置的漏斗相连,漏斗伸入5%的NaOH 溶液表面。剧烈搅拌反应物,根据硫化氢的吸收速度尽快地通入硫化氢气体。硫化氢气体可以用启普发生器发生,几小时后,溶液变为黄色(有时几乎没有颜色),大部分生成的硫黄凝结为一硬块,用磨砂玻璃漏斗或塞有玻璃棉的漏斗过滤,烧瓶中剩下的硫块,可在通风橱中向烧瓶中加入浓硝酸,再加热到沸腾除去。将滤液煮沸,直到用醋酸铅试纸检验无硫化氢气体。如果需要可再过滤一次,然后用500 mL的烧瓶蒸馏氢碘酸,收集125.5~126.5℃/100kPa馏分,可得到浓度为57%恒沸点氢碘酸785 g,产率90%。

H2S + I2 === 2 HI + S

36.氢溴酸

氢溴酸是一种含水的恒沸物(恒沸点的氢溴酸),常用47~48% 的氢溴酸(每毫升含

0.695~0.715g HBr)b.p.126℃,d 204 =1.46~1.49,市场也有含60% HBr(含HBr 1.007 g·mL-1)的氢溴酸。

37.氢氟酸

常用40%或48%的溶液。使用氢氟酸时最好戴上防酸胶皮手套并戴上安全眼镜。氢氟酸和皮肤接触会产生非常疼痛的烧伤,如果不小心溅到皮肤上,应立即用自来水冲洗,直到变为自然肤色,并涂上少量甘油。

38.石油醚

石油醚是石油分馏出来的多种烃类的混合物,实验室使用的石油醚依据沸点的高低常分为30~60℃、60~90℃、90~120℃等几个馏分,其密度(d 154 )分别为0.59~0.62、0.52~0.66、0.66~0.72。易燃,不溶于水。主要杂质为不饱和烃类,除去的方法是:取100 g

石油醚用5~20 g浓硫酸振摇,放置1小时后分出,再用水洗,用无水氯化钙干燥,蒸馏。

39.水合肼

肼是一种致癌物,在使用时要采用相应的预防措施。常用含60%肼的水溶液。如果需要更高浓度的肼,可用下面的方法浓缩:将150 g(144 mL)60%肼的水溶液和230 mL二甲苯置于500 mL的圆底烧瓶中,氮气保护下进行分馏,所有的二甲苯全部蒸出,同时带出85 mL水,对剩余物进行蒸馏,得到约50 g 90~95%肼的水溶液。

无水肼可用100%的水合肼(95%的水合肼与20%质量的KOH混合,放置过夜,再过滤出沉淀)与相同质量的NaOH颗粒一起加热回流2小时,然后在缓慢的氮气流中蒸馏,收集114~116℃的馏分。在空气中蒸馏肼会发生爆炸。

40.四氯化碳

沸点76.8℃,密度d=1.595,折光率n 20D =1.4603。四氯化碳不溶于水,但溶于有机溶剂。不易燃,能溶解油脂类物质,吸入或皮肤接触都可导致中毒。纯化时,可将100 mL四氯化碳加入6 g氢氧化钠溶于6 mL水和10 mL乙醇的溶液中,在50~60℃振摇30 min,然后水洗,再重复操作一次(氢氧化钾的量减半)。四氯化碳中残余的乙醇可以用氯化钙除掉。最后用氯化钙干燥,过滤,蒸馏收集76.7℃的馏分。四氯化碳不能用金属钠干燥,否则会有爆炸危险。

41.四氢呋喃

沸点67℃,密度d=0.8892,折光率n 20D =1.4050。四氢呋喃能与水互溶,常含有少量水分及过氧化物。要制备无水四氢呋喃,可用氢化铝锂在隔绝潮气下回流(通常1000 mL

约需2~4 g氢化铝锂),除去其中的水和过氧化物,然后蒸馏,收集66℃的馏分,由于久置的四氢呋喃易产生过氧化物,蒸馏时注意不要蒸干,以免发生爆炸。精制后的四氢呋喃加入钠丝并用氮气保护。如长期放置,应加0.025%的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚作抗氧化剂。

处理四氢呋喃时,应先取少量进行实验。在确定其中只有少量水和过氧化物(作用不会过于激烈)时,方可进行纯化。四氢呋喃中的过氧化物可用酸化的碘化钾溶液来检验。如过氧化物较多,需先除去过氧化物再进行纯化。

42.碳酸二乙酯

可以通过以下步骤对商品的碳酸二乙酯提纯:100 mL的碳酸二乙酯依次用20 mL 10%碳酸钠溶液、20 mL饱和氯化钙溶液、25 mL水洗涤,将其放在无水氯化钙中1小时,并不时的震荡几下,然后过滤到装有5 g无水氯化钙的长颈烧瓶中,再放置1小时,蒸馏收集125~126℃的馏分。长时间放置的碳酸二乙酯可以和无水氯化钙会相互作用,应避免它们的长时间接触。也可用无水硫酸钙进行干燥。

43.铜粉

在磁力搅拌下,取100 g经过重结晶后的硫酸铜和350 mL的热水于1 L烧杯中,溶解后冷却到室温,将搅拌减缓,缓慢的加入35 g纯锌粉(如果需要可以多加),直到溶液褪色,铜沉淀用水洗滴。向沉淀中加入5%的稀盐酸,以除去剩余的锌。继续搅拌直到不再产生氢气,将铜粉过滤出来,用水洗涤,然后存放在有塞的瓶中,置于潮湿的环境中。

44.无水三氯化铝

三氯化铝一般为粉状,有时也有块状,容易和潮湿的空气反应而变质。在使用前要认真检验是否变质。在一些反应中需要用高质量的无水三氯化铝,可用如下步骤制备制备:先将块状的三氯化铝研碎装入大小合适的圆底烧瓶中,安装蒸馏头,蒸馏头直接与接收瓶相连,接收瓶用两颈圆底烧瓶,接收瓶的另一个出口通过干燥塔和水泵相连。干燥塔中装有颗粒状的氯化钙,用煤气灯火焰小心加热蒸馏瓶,减压,三氯化铝便升华出来,收集在接收瓶中。

45.硝酸

市售的硝酸密度为1.41,含70%的硝酸(每毫升溶液含0.989克硝酸)。发烟硝酸浓度更大,d 204 =1.5,约含95%的HNO3(每毫升含1.419克HNO3),由于氮氧化物的存在,发烟硝酸显黄色,可通过加入少量尿素加热的方法除去。发烟硝酸可通过蒸馏浓硝酸和浓硫酸的混合物得到。

46.溴

溴具有强烈的腐蚀性,通常要在通风橱中非常小心的操作,液态溴会对皮肤产生严重的烧伤,最好戴上胶皮手套;气态溴的刺激性特别强,注意不要吸入溴的蒸气。溴烧伤应立即用大量的甘油处理。纯溴的沸点为59℃/100kPa,但一般不用蒸馏法提纯。商品溴可通过和同体积的硫酸一起震荡,然后分离掉酸来进行干燥。

47.N-溴代丁二酰亚胺(NBS)

这是一种常用的溴代试剂, N-溴代丁二酰亚胺可由丁二酰亚胺来制备:将丁二酰亚胺溶于稍过量的冷的氢氧化钠溶液中(大约为3mol·L-1),剧烈搅拌下快速加入溶于同体积四氯

化碳的1摩尔的溴(小心),溶液析出白色晶体,过滤收集,用冷水洗涤,可用十倍量的热水或冰醋酸进行重结晶。

48.溴化氢

由溴和四氢化萘反应可以制备溴化氢。

加入的溴只有一半转化为溴化氢,按溴的质量算,溴化氢的产率为45%。四氢萘必须干燥,可用无水硫酸镁或无水硫酸钙干燥,过滤,减压蒸馏后使用。将四氢化萘装在一细颈的圆底烧瓶中,圆底烧瓶安一“T”形接头和恒压滴液漏斗。将溴从滴液漏斗中滴入烧瓶,轻轻搅拌溶液,确保溴化氢稳定生成。被气体带出的溴可通过装有四氢化萘的吸收塔进行吸收,在干燥器和反应装置之间装置一安全瓶,防止倒吸。

49.溴化亚铜

将45 g(0.18 mol)五水硫酸酮和19 g(0.19 mol)溴化钠溶于150 mL水中,在不断的搅拌下加入溶于120 mL水的11.8 g硫代硫酸钠溶液,加入时间不超过5 min(或在60℃的溶液中通入二氧化硫气体两小时)。如果溶液的蓝色没有褪去,可以补加少量的硫代硫酸钠。溶液冷却后慢慢倒去上层清液,用溶有少量二氧化硫的水溶液洗涤沉淀,以防止沉淀被氧化。制备溴化亚铜的溶液可将湿的溴化亚铜固体溶于30 mL饱和氢溴酸(48%)来制备。如果需要固体溴化亚铜可用布氏漏斗过滤,用溶有二氧化硫的水洗涤,然后用溶有少量二氧化硫的乙醇和醚洗涤,压紧除去残液后,用装有硫酸和氢氧化钾的真空干燥器干燥。

另一种制备溴化亚铜的方法是在回流装置中加入63 g(0.25 mol)无水硫酸酮,20 g(0.314 mol)铜粉,114 g(1.109 mol)溴化钠,以及30 g(16.3 mol)浓硫酸和1 L 水,加热回流3~4h。若加热后溶液的颜色不变成金黄色,追加几克亚硫酸钠,使反应物完全还原。

50.盐酸(氢氯酸)

常用的盐酸含量在32%~36%之间(0.371~0.424 g·mL-1),为常用化学试剂。51.乙醇

无水乙醇的沸点为78.5℃,折光率n 20D =1.3611,密度d=0.7893,可用本书实验部分的方法制备,检验乙醇中是否含有水分,常用的方法有下列两种:(1)取一支干净试管,加入制得的无水乙醇2 mL,随即加入少量的无水硫酸铜粉末,如果乙醇中含有水分,则无水硫酸铜变为蓝色。(2)取一只干净的试管,加入制得的无水乙醇2 mL,随即加入几粒干燥的高锰酸钾,若乙醇中含有水分,则溶液显紫红色。

52.乙醇钠

乙醇钠是易燃、易潮解的固体。许多反应要求用乙醇钠的乙醇溶液,该溶液可用钠与乙醇反应制备。

53.乙醚

乙醚的沸点34.51℃,密度d=0.7315,是常用的有机溶剂,久置的乙醚容易产生过氧化物,蒸馏乙醚和制备无水乙醚时,首先必须检验有无过氧化物的存在,不然,容易发生危险。可取少量乙醚和等体积的2%碘化钾溶液,加入数滴稀盐酸,振摇,如能使淀粉溶液呈蓝色或紫色,说明有过氧化物存在。除去乙醚中过氧化物:把乙醚置于分液漏斗中,加入相当于乙醚体积五分之一的新配的硫酸亚铁溶液,用力振荡后,分去水层即可(硫酸亚铁溶液的制备:取100 mL水,慢慢加入6 mL浓硫酸,再加入60 g硫酸亚铁溶解即可)。有些反应需要无水乙醚或绝对乙醚,可先用氯化钙干燥,再用金属钠干燥来制备。

54.乙酸钠

市售的乙酸钠可以满足一般用途,如有必要,可将它熔化,保持熔融状态数分钟,以除去在保存时吸收的水分。

由含结晶水的乙酸钠制备无水乙酸钠的操作:将结晶乙酸钠置于大的瓷蒸发皿中,用小火加热得到无水乙酸钠。盐很快液化,挥发出蒸气,当结晶水几乎挥发完后乙酸钠固化。为了除去剩余的水分,继续用小火加热固体,同时不断的移动火焰直到固体完全熔化。小心避免将固体加热过度,如果有可燃性气体放出和物质炭化,说明加热过度。将熔融盐固化,趁热用刀或小铲移出蒸发皿,立即研为粉末,保存在塞紧的瓶中。

55.一氧化碳

使用的一氧化碳一般是钢瓶气。一氧化碳有毒,实验室在制备和使用时必须在通风良好的通风橱中操作。

实验室一般由70~80℃的浓硫酸与浓甲酸(d 204 =1.2,90%)的反应来制备一氧化碳。在500 mL的圆底烧瓶上装有带支管的接头和塞好的恒压分液漏斗,气体由接头支管引出,通过两个装有浓硫酸的洗气瓶进行干燥后经安全瓶通入反应器。圆底烧瓶中装有125 g浓硫酸,从滴液漏斗中漫漫加入85 mL甲酸,加入少量的液体石蜡可以控制气泡的产生。放出的一氧化碳中含有少量的二氧化碳和二氧化硫,可将混合气通过装有氢氧化钾颗粒的吸收塔除去。

56.有机过酸

过甲酸:30%的双氧水与过量80%~90%的甲酸作用可制得过甲酸(涉及到双氧水的反应应在防护板后进行)。

过乙酸:向有硫酸作催化剂的冰醋酸中加入双氧水来制备过乙酸,其中冰醋酸与双氧水的物质的量比是3﹕1。有市售的含少量硫酸的过乙酸的乙酸溶液,用碘量法可确定溶液中过乙酸的含量。有时在使用时要求用一定比例的乙酸钠中和硫酸,中和后的试剂不能长久放置,必须立即使用。

过三氟乙酸:双氧水与三氟乙酸酐反应可制备过三氟乙酸。将86%双氧水(4.1 mL,0.15 mol)与冷的二氯甲烷(70 mL)混合,然后在0℃向溶液中滴入三氟乙酸酐(25 mL,0.18 mol),0℃下搅拌10 min,用无水硫酸钠干燥,得到的过三氟乙酸应立即使用。

(F3CCO)2 + H2O2 → F3CO3H + F3CCO2H

过苯甲酸:易溶于氯仿、乙酸乙酯和醚,微于冷水和冷的石油醚,其制备方法如下:向500 mL的烧瓶中加入5.2 g(0.225 mol)钠,装上回流冷凝管,加入100 mL无水甲醇,反应非常剧烈,可用冰盐浴冷却。将生成的甲醇钠溶液冷却到-5℃,取下冷凝管,冷却搅拌下,加入溶有50 g(0.206 mol)重结晶过的过氧化苯甲酰的氯仿溶液200 mL(小心!)。在该过程中溶液的温度不能超过0℃。在冰盐浴中继续搅拌5 min,溶液变为乳状。将反应混合物转移到1L的分液漏斗中,用500 mL含有碎冰的水萃取过苯甲酸钠,尽量将温度控制在0℃附近进行分离,分掉氯仿层,用100 mL冷的氯仿萃取水层两次,以除去苯甲酸甲酯。向水溶液中加入225 mL冰冷却的0.5 mol·L-1的硫酸,然后用三份100 mL冷的氯仿萃取。干燥氯仿溶液(约308 mL),将氯仿溶液转移到聚乙烯容器中,保存在在冰箱中。该溶液约含有24 g(84%)过苯甲酸。

用下面的步骤可确定溶液中过苯甲酸的精确含量:在250 mL试剂瓶中,将1.5克碘化钠溶于50 mL水,加入5 mL 冰醋酸和5 mL氯仿,加入已知量或体积的过苯甲酸氯仿溶液,剧烈振荡。用0.1 mol·L-1标准硫代硫酸钠溶液滴定释放出的碘(1mL 0.1

mol·L-1Na2S2O3≡0.0069 g过苯甲酸)。

邻氯过苯甲酸(MCPBA)溶液在温和的条件下长时间放置仍很稳定。因此它是有机合成中的常用氧化剂。在pH=7.5的磷酸盐缓冲溶液洗涤邻氯过苯甲酸产品(80~85%),减压下干燥沉淀,可得99%的邻氯过苯甲酸,在使用前可用碘量法测定。

有机合成的一些基本反应

有机合成中的一些基础反应 有机合成,是指从较简单的化合物或单质经化学反应合成较复杂的化合物的过程。有时也包括从复杂原料降解为较简单化合物的过程。由于有机化合物的各种特点,尤其是碳与碳之间以作用力较大的共价键相连,也使得有机合成非常困难。合成路线的多样性让我们有了各种不同的选择,有机合成常常用于工业生产当中,所以我们一般会选择用料最少,条件最温和,成本最低的合成路线。但对于有机化学的学习,我们必须了解其他的合成路线。下面我们就来介绍几个有机合成里的基础反应。 一、取代反应。 取代反应包括卤代,硝化,磺化,酯化,皂化和水解等。 亲核取代反应的机理分别是SN1和SN2。 1、SN1机理(即单分子亲核取代):在SN1机理中,亲核取代反应分两步进行。第一步是底物上的离去基团L的离去,第二步是L离去后生成的正碳离子与亲核试剂结合。第一步反应速率较

慢,是反应速率的决定步骤。使正碳离子稳定的因素均有利于SN1取代的进行。 2、SN2机理(即双分子亲核取代):亲核试剂从离去基团的背面进攻离去基团,旧键的断裂与新键的生成协同进行。若反应按照SN2机理进行时,其立体化学特征是进行反应的中心碳原子的构型反转。影响SN2反应活性的因素有,空间位阻,较好的离去基团,亲核试剂的亲核能力,溶剂的极性。 SN1和SN2的区别在于,在SN2反应中,没有碳正离子中间体产生,所以不发生重排。 二、加成反应和消除反应 加成反应分成亲电加成反应,亲核加成反应。 1、亲电加成反应:亲电加成反应是不饱和键的加成反应,是π电子与实际作用的结果。π键较弱,π电子受核的束缚较小,结合较松散,因此可作为电子的来源,给别的反应提供电子。反应时,把它作为反应底物,与它反应的试剂应试缺电子的化合物,俗称亲电试剂。这些物质中的质子,极化的带正电的卤素,又叫马氏加成,由马氏规则而得名“烯烃与氢卤酸的加成,氢加在氢多的碳上”。 2、亲核加成反应:亲核加成反应是由亲核试剂与底物发生的加成反应。反应发生在碳氧双键、碳氧三键,碳碳三键等等不饱和的化学键上。最有代表性的反应是醛或酮的羰基与格氏试剂加成的反应。RC=O + R'MgCl → RR'C-OMgCl再水解得到醇,这是在有机合成中合成醇常用的方法。 影响亲核加成反应的主要因素有,电子效应,空间效应,离去基团L的离去性。

有机合成试剂

第五章 有机合成试剂 有机合成试剂包括元素有机试剂、金属有机试剂、过渡金属有机试剂以及稀土金属有机试剂等。它们具有许多特殊的反应性能,对它们的研究,开发和利用是当代有机合成的一个重要特征.它们改变了传统的有机合成面貌,促进了有机合成化学理论和实践的发展,也正是他们开发了有机合成化学的一些新反应和新方法.他们在有机合成中占有重要地位.有机合成试剂包含的范围广泛,内容丰富,绝非本章所能叙述得了的.这里只介绍镁,锂,铜,硼,磷,硅等几种元素的原子和碳原子直接相连所形成的有机化合物,其中以有机镁化合物应用较为普遍. 5.1 有机镁试剂 有机镁化合物是金属有机化合物中最重要的一类化合物,在有机合成上是非常重要的一类试剂.在格氏试剂分子中,镁原子以共价键同碳原子相连.由于成键电子对移向电负性较大的碳原子,所以格氏试剂中的烃基是一种高活性的亲核试剂,能发生加成,偶合和取代等反应.由于Grignard 试剂在合成中的重要作用,试剂的发明者格林尼亚(Grignard )获1912年的诺贝尔化学奖。 5.1.1 Grignard 试剂的制备和结构 1.用卤代烃制Grignard 试剂 用无水乙醚或四氢呋喃作溶剂,卤代烃和镁反应生成Grignard (格氏)试剂.反应式如下: 当R 为烷基,卤代活泼芳烃时,用无水乙醚作溶剂。例如: RX Et 2O 无水+Mg Cl Br Mg Cl BrMg +Et 2O

当R 为和卤代不活泼芳烃时,不用无水乙醚作溶剂而是用四氢呋喃作溶剂,因为用四氢呋喃作溶剂可避免歧化反应和偶联反应的发生,因为四氢呋喃可与生成的Grignard 试剂结合使得过渡状态的生成受到抑制,表示如下 2.用金属化法制 Grignard 试剂 当采用链状单取代末端炔烃或含有活泼氢的其他化合物时,用金属化法制备Grignard 试剂,反应式如下: 这里的R 的电负性大于R/时,才能向生成物的方向进行,例如: CH 2=CHMgBr CH 2=CH 2 无水Et 2O 无水四氢呋喃 +HC CH 2=CH-CH 2Br Mg 2=CH-CH 2MgBr 无水四氢呋喃 CH 2=CH-CH 2-CH 22 MgBr +Cl MgCl Mg +无水四氢呋喃 RH R'MgX Et 2O RMgX R'H ++CH RC C 2H 5MgX RC CMgX + +Et 2O C 2H 6 HC C 2H 5MgX 2++C 2H 6 ROH R'MgX Et 2O ROMgX R'H ++

有机合成实验室操作和安全制度

有机合成实验室操作和安全制度 有机合成实验室操作和安全制度(草案) 制定人:有机合成实验室 审批人: 发布时间:2006年8月28日 实验基本操作与规范 1( 不得在实验室内携带食用食品饮料 2( 按照实验实际需要,穿工作服,戴防护用品 3( 保持实验室整洁,禁止随地丢弃垃圾和废料废液,水槽内禁止丢弃有毒化学物质 4( 含溶剂异味的物品以及腐蚀性物质,禁止敞口放于通风橱外5( 废液桶及时报告更换,不得敞口让其挥发;废液不得加的过满,活泼试剂容易和其他试剂 反应造成放热放气的,应进行淬灭后才能倒入废液桶 6( 易造成空气污染以及有发生危险的各种操作,应在通风橱内进行 7( 存放试剂,回收溶剂,合成中间体,反应液应当有规范的标签 8( 公用仪器(天平,油泵,旋蒸,真空干燥箱等)使用过后应进行适当的清洗处理 9(含刺激腐蚀性的试剂,储存前应用封口膜密封好以后才可放入试剂柜。腐蚀性酸碱液体应放在通风橱。 10(过夜反应或者过夜使用仪器的,应写好标签或者标明,操作员应开启手机随时保持联络 11(过夜反应不宜做超过100度的油浴反应,冷凝水开至最小防止漏水,磁力搅拌开至适中防止跳子 12(下班前应将旋蒸溶剂倒干防止挥发,含溶剂挥发的敞口容器应密封 13(下班前关闭电器,气体阀门,自来水

14(最后的离开人员应关灯,并检查水,电,气 仪器使用规范 1(油泵每隔4月进行一次换油保养,做好记录。附录(1) 2(天平每隔一周进行矫正以及保养,做好记录。附录(2) 3(旋蒸及隔膜泵每隔4月做次清洁保养,旋蒸水浴锅水面必须超过1/2,冷阱经常检查是否需要添加乙醇,做好记录。附录(3) 4(使用油泵前,应用水泵或者隔膜泵抽至几无溶剂,关闭前必先放空防止倒吸,油泵的出气口不得堵塞,如发现异常应及时报告 5( 使用旋蒸抽固体粉末应先塞棉花,防止粉末吸入旋蒸腔体,如吸入尽快冲洗,以防污染。抽易挥发性物质,腐蚀性物质以后,应及时清洗旋蒸。 6( 使用真空干燥箱应先打开真空阀,关闭放气阀;再连接真空;开真空干燥箱应先关闭真空 阀,开放气阀,最后方可关闭真空泵。真空放气阀可使用棉花或者软纸片控制气流,应保 证气流缓慢不引起粉尘飞散。样品有污染真空干燥箱的,样品本身有意味的,应自行清理, 不得影响他人后续的实验 7( 冰箱内储藏的所有容器,反应瓶,试剂瓶不得敞口或长时间泄漏溶剂防止内爆,禁止将含 醚类溶剂放入冰箱冷藏 8( 冰箱门每日下班前应查看是否关紧,每隔4月进行除霜以及保养。附录(4) 10(实验操作人员最后关闭仪器前,必须确认仪器不在使用状态,不得随意关闭造成他人实验停滞。而非合成实验室人员使用合成实验室设备也应规范操作,做到谁使用谁负责关闭。

有机合成题的一般解题方法范文

专题有机合成题的一般解题方法 【复习目标】熟悉有机合成中需要具备的基础知识(有机物的组成、结构、性质、相互衍生关系,官能团的引入和消去,碳链的增减,官能团的保护等),掌握有机合成的思路方法。 【机化学基础(选修5,人教版)P64-65:以有机反应为基础的有机合成,是有机化学的一个重要内容。它是利用简单、易得的原料,通过有机反应,生成具有特定结构和功能的有机化合物。有机合成的任务包括目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化,其过程就象建筑师建造一座大厦,从基础开始一层一层地向上构建。利用简单的试剂作为基础原料,通过有机反应连上一个官能团或一段碳链,得到一个中间体;在此基础上利用中间体上的官能团,加上辅助原料,进行第二步反应,合成出第二个中间体……经过多步反应,按照目标化合物的要求,合成具有一定碳原子数目、一定结构的目标化合物。 逆合成分析法是在设计复杂化合物的合成路线时常用的方法,它是将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体,该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物。而这个中间体的合成与目标化合物的合成一样,是从更上一步的中间体得来的。依次倒推,最后确定最适宜的基础原料和最终的合成路线。所确定的合成路线的各步反应其反应条件必须比较温和,并具有较高的产率,所使用的基础原料和辅助原料应该是低毒性、低污染、易得和廉价的。】 (一)有机物合成的基础知识 1.有机合成中官能团的引入和消去 (1)在分子中引入官能团的方法 ①引入卤原子 a.烯烃、炔烃的加成反应 b.取代反应 ②引入羟基 a.加成反应(烯加水、醛酮加氢) b.水解反应酯的水解 ③引入双键 a.加成反应(炔烃的加氢) b.消去反应(卤代烃、醇的消去) ④引入醛基或酮基:由醇羟基通过氧化反应可得到醛基或酮基。 (2)从分子中消除官能团的方法 ①经加成反应消除不饱和键 ②经取代、消去、酯化、氧化等反应消去-OH ③经加成或氧化反应消除-CHO ④经水解反应消去酯基。 ⑤经过水解、消去反应消去-X 2.有机合成中碳链的增减 (1)增长碳链的方法:①不饱和化合物间的加成、聚合(如乙烯→聚乙烯)、不饱和烃与HCN的加成后水解等。②酯化反应(如乙酸与乙醇转化为乙酸乙酯等)。③有机合成题中碳链的增长,也有可能以信息给出,此类问题中应高度重视反应物与产物中的碳原子数的比较及连接位置关系等。 (2)缩短碳链的方法,其方法主要有:①烃的裂化裂解(石油的裂化、裂解)。②某些烃的氧化(如苯的同系物、烯烃等)。③羧酸的脱羧反应。④酯的水解反应 3. 有机合成中官能团的保护 在有机合成中,某些不希望起反应的官能团,在反应试剂或反应条件的影响下产生副反应,这样就不能达到预计的合成目标,因此,必须采取措施保护某些官能团,待完成反应后再除去保护基,使其复原。(备考指南P125-6) 例如为防止一OH被氧化可先将其酯化,为保护C=C不受氧化可先将其与HBr加成或与水加成,在含有C=C和-CHO的化合物中欲用溴水检验C=C,应先将-CHO用弱氧化剂(银氨溶液、新制Cu(OH)2氧化)等。 (二)有机物合成的途径 (1)一元合成路线:RCH=CH2→一卤代烃→一元醇→一元醛→一元羧酸→酯 (2)二元合成路线:RCH=CH2→二卤代烃→二元醇→二元醛→二元羧酸→酯(链酯、环酯、 —CH3—CH2Cl —CH2OH —COOH

有关格式试剂(Grignard-reagent)的总结

有关格式试剂(Grignard-reagent)的总结

由有机卤素化合物(卤代烷、活泼卤代芳烃)与金属镁在绝对无水乙醚中 反应形成有机镁试剂,称为“格林尼亚试剂”,简称“格氏试剂”。后法 国化学家诺尔芒于1953年以四氢化呋喃(THF)作为溶剂得到了格氏试剂。该项改进称为“格林尼亚-诺尔芒反应”。现常用卤代烃与镁粉在无水乙醚或四氢呋喃(THF)中反应制得,制备过程必须在绝对无水无二氧化碳无乙醇等具有活泼氢的物质(如:水、醇、氨NH3、卤化氢、末端炔等)条件下进行。通常以通式RMgX表示。格式试剂是一种活泼的有机合成试剂,能进行多种反应,主要包括:烷基化反应,羰基加成,共轭加成,及卤代烃还 原等。 格式试剂一般有两种,1:氯苯类(氯化苄)在乙醚(四氢呋喃)下和镁反应,2:溴代环戊烷在乙醚(四氢呋喃)下和镁(锌)反应。 1 格式试剂的溴代苯,格式的操作分为几类: 第一类:高温引发,回流滴加,保持回流1h 以使反应完全,这适合活性中等的溴代苯,如对甲基溴苯; 第二类:高温不好引发,需加引发剂,如碘、1,2-二溴乙烷、其他的溴代烃或DIBALH等,引发后,回流滴加,保持回流1h以使反应完全,这适合活性比较低的溴代烃,如对甲氧基溴苯; 第三类:常温即可引发,常温滴加,保持常温12h以上以使反应完全,这适合活性比较高的溴代烃,如多氟代溴苯(氟非邻位); 2 做格式时溴苯的活性:

1,有供电子基则活性低比较难以引发,有吸电子基则活性高比较好引发; 2,有供电子基则形成的格式试剂稳定,偶联等副反应较少,有吸电子基则形成的格式试剂比较不稳定,偶联等副反应较多; 3,溴的邻位有其他卤素时形成的格式试剂最不稳定,易发生消除生成经由苯炔中间体的其他副产物; 4,苄位和烯丙位的格式也比较不稳定,自身偶联较多; 3 关于做苄基和烯丙基格式试剂: 溶剂最好用甲基四氢呋喃,副产物少,用TH F做溶剂通常得到的是副产物联苄,也有提出用甲叔醚代替THF以减少偶联副反应。 THF一般好引发,换用其他溶剂不见得好引发,可以考虑先用THF引发后再补加主要溶剂如MeTHF。 4 格氏试剂大生产的13条总结 1.反应的原料,溶剂水份必须控制的,做了个预处理装置,将一批投料量的溶剂投入一锅中,锅底阀接一泵(防暴)打入4A分子筛填满

知识讲解_有机合成基础知识_基础

有机合成基础知识 编稿:宋杰 审稿:张灿丽 【学习目标】 1、掌握有机化学反应的主要类型:取代反应、加成反应、消去反应的概念,反应原理及其应用; 2、了解有机化学反应中的氧化还原反应,能根据碳原子的氧化数法判断有机化学反应是氧化反应还是还原反应; 3、了解加成聚合反应和缩合聚合反应的特点,能写出简单的聚合反应的化学方程式; 4、了解官能团与有机化学反应类型之间的关系,能判断有机反应类型,能正确书写有机化学反应的方程式。 【要点梳理】 要点一、有机化学反应的主要类型 1.取代反应。 (1)取代反应指的是有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。 (2)有机物与极性试剂发生取代反应的结果可以用下面的通式来表示。 888811221221 A B A B A B A B + - + - -+-→-+- (3)烃的卤代、芳香烃的硝化或磺化、卤代烃的水解、醇分子间的脱水反应、醇与氢卤酸的反应、酚的卤代、酯化反应、酯的水解和醇解,以及即将学到的蛋白质的水解等都属于取代反应。 ①卤代。 CH 4+X 2?? →光 CH 3X+HX ②硝化。 ③磺化。 ④α—H 的取代。 Cl 2+CH 2=CH —CH 3500600C ?????? →CH 2=CH —CH 2Cl+HCl

⑤脱水。 CH 3CH 2OH+HOCH 2CH 3140C ?浓硫酸CH 3CH 2OCH 2CH 3+H 2O ⑥酯化。 CH 3COOH+HO —CH 3?浓硫酸 CH 3COOCH 3+H 2O ⑦水解。 R —X+H 2O NaOH ????? →R —OH+HX R —COOR '+H 2O H + RCOOH+R 'OH (4)取代反应发生时,被代替的原子或原子团应与有机物分子中的碳原子直接相连,否则就不属于取代反应。 (5)在有机合成中,利用卤代烷的取代反应,将卤原子转化为羟基、氨基等官能团,从而制得用途广泛的醇、胺等有机物;也可通过取代反应增长碳链或制得新物质。 特别提示:取代反应的特点是“下一上一,有进有出”,类似于置换反应,如卤代烃在氢氧化钠存在下的水 解反应CH 2Br+NaOH ? ?? →CH 3OH+NaBr 就是一个典型的取代反应,其实质是带负电的原子团(为OH - )代替卤代烃中的卤原子,上述反应可表示为CH 3Br+OH - ? ?? →CH 3OH+Br - 。 2.加成反应。 (1)加成反应指的是有机物分子中的不饱和碳原子与其他原子或原子团相互结合生成新化合物的反应。 (2)加成反应的一般历程可用下面的通式来表示: (3)能与分子中含碳碳双键、碳碳三键等有机物发生加成反应的试剂有氢气、卤素单质、氢卤酸、氢氰酸、水、氨等,其中不对称烯烃(或炔烃)与HX 、H 2O 、HCN 加成时,带正电的氢原子主要加在含氢较多的不饱和碳原子上;1,3-丁二烯与等物质的量的H 2、Br 2等加成时以1,4加成为主。 此外,苯环与H 2、X 2、HX 、HCN 、NH 3等的加成也是必须掌握的重要的加成反应。 ①烯烃(或炔烃)的加成。 CH 3—CH =CH 2+H 2Ni Δ??→CH 3—CH 2—CH 3 CH 3—CH =CH 2+Br 2—→CH 3—CHBr —CH 2Br CH 3—CH =CH 2+HCl —→CH 3—CHCl —CH 3

有机合成的常规方法与解题思路

07-08学年度第二学期高二化学:有机合成的常规方法与解题思路 (附答案) 如何从原料出发去合成有机物呢?一种是通过对比,找出原料与目标产物的区别点,区别点就是变化点,然后从原料出发去合成目标产物。还可以从目标产物入手。分析若得到此产品,最后一步应是什么反应,这步反应的反应与原料又有什么样的关系,这样从后往前将原料与产品联系起来。记住合成题的正确解答必须有扎实的有机基础知识作前提。 一、总的解题思路 关键在于: 1. 选择出合理简单的合成路线。 2. 熟练掌握好各类有机物的组成、结构,性质,相互衍变关系以及重要官能团的引入和消去等基础知识。 合成路线的推导,一般有两种方法:“直推法”和“反推法”,而“反推法”较常用,该方法的思维途径是: (1)首先确定所要合成的有机物属于何类型,以及题中所给定的条件与所要合成的有机物之间的关系。 (2)以题中要求的最终产物为起点,考虑这一有机物如何从另一有机物甲经过一步反应而制得。如果甲不是所给的已知原料,再进一步考虑甲又是如何从另一有机物乙经一步反应而制得,一直推导到题目中所给定的原料为终点,同时结合题中给定的信息。 (3)在合成某一产物时,可能会产生多种不同的方法和途径,应当在兼顾原料省、产率高的前提下选择最合理、最简单的方法和途径。 二、解题的基本规律和基本知识 1.掌握有机合成路线 有机合成往往要经过多步反应才能完成,因此确定有机合成的途径和路线时,就要进行合理选择。选择的基本要求是原料价廉,原理正确,路线简捷,便于操作、条件适宜、易于分离,产率高,成本低。中学常用的合成路线有四条。 (1)一元合成路线(官能团衍变) R —CH═CH 2 →卤代烃→一元醇→一元醛→一元羧酸→酯 (2)二元合成路线 OH H C OH H C Cl H C Cl H C CH CH OH CH CH 2|2|O H 2|2|Cl 22O H 23222-??→?-??→?=??→?++-水解 加成消去 (3)芳香化合物合成路线 ⑷改变官能团的位置 3|3HBr 23HBr 223CH Br H C CH CH CH CH Br CH CH CH +-??→?=??→?加成消去 2. 官能团的引入 ⑴引入羟基(—OH )方法: 、 、 、 等。

合成药生产操作基础知识培训

车间操作基础培训 二:选择题 容器上的压力表每年至少检验(B1.)次。 A.一B.二C.三 2.安全阀应该垂直装在汽包的(A)位置。 A.最高B.最低C.中间 3.不适宜做调节流体流量及输送含颗粒物料的阀门是(C)。 A.旋塞阀 B.截止阀 C.闸阀 4.在列管式换热器中,最常用的流体流向是(A)。 A.逆流 B.错流 C.并流. 5.对内部介质是有毒、易燃或污染环境的容器应选用(A)安全阀。 A.全封式 B.半封式 C.敞开式 )容器的设计压力。A6.压力容器安全阀的起跳压力应( A.小于B.等于C.大于 )7.在选择压力表量程时应注意在被测压力较稳定的情况下,最大压力值应不超过仪表量程的(C。C、3/4D、1/4A、1/3B、2/3 。8.转子流量计安装时应(A)任意安装垂直安装B.水平安装C.A.(C)。.过滤式防毒面具的药盒上9,涂有褐色是预防有机化合物 D.酸性气体.C.A.一氧化碳 B.氨气和硫化氢 压力表的量程应为测量值的多少倍?(B)10.选用压力表时,2.2D、、1.2B、1.5C、2A A)连接。11.在化工生产中,管子与阀门连接一般都采用( D、螺纹A、法兰B、焊接C、承插式)12.油罐接受物料的进料管线通常采取“插底管”而不是从罐顶喷入的原因是(D防止静电C防止跑料DA防止产生泡沫B防止物料汽化启动离心泵前关闭泵出口阀的目的是(A)。13.防止系统压力突变防止吸入管线突然抽空D BA 减小启动功率提高泵出口压力C 。B)14.疏水阀用于蒸汽管道上自动排除( D、以上均不是。、冷凝水;A、蒸汽;B C、空气; 。15.锯割时,上锯条时,锯齿应向(A)C、上;、下。D、后;A、前;B C)16.用于泄压起保护作用的阀门是( 、减压阀;C、安全阀;、止逆阀。DB、截止阀;A )是自动作用阀。D(,中门阀列下.17. A、截止阀; B、节流阀; C、闸阀; D、止回阀。 18.阀门阀杆转动不灵活不正确的处理方法为(C)。 D、清理积存物。、调直修理;C、更换新填料;A、适当放松压盖;B三、填空题 1、静电是()产生的。 答:摩擦 2、检修设备需动火时,必须先办理()。 答:《动火证》 3、毒物进入人体的途径有三个即()、()和()。 答:呼吸道;皮肤;消化道 4、依靠流体流动作相对位移而进行的传热叫()。

常用有机合成试剂及处理

常用试剂的性质与制备纯化 常用试剂的性质与制备纯化 有机化学实验经常用到大量的试剂,包括无机试剂和有机试剂,市售的试剂有分析纯(A.R)、化学纯(C.P)、工业级(T.P)等级别,其中分析纯的纯度较高,工业级则带有较多的杂质。在某些有机反应中,对试剂或溶剂的要求较高,即使微量的杂质或水分的存在,也会对反应的速率、产率和产品纯度带来一定的影响,因此掌握一些必要的试剂的纯化方法是十分必要的。 在实际工作中还会经常遇到无法买到某种试剂或买不到高纯度试剂的情况,影响实验工作正常进行,因此,了解一些常用试剂的制备方法也是十分必要的。在这部分中给出了常用有机和无机试剂的制备与纯化方法,希望能给实验工作带来一些方便。 1.氨气 商品的氨气一般用钢瓶盛装,使用时通过减压装置可以得到气态的氨。气体的流速可由计泡计来控制,其中计泡计中含有少量浓氢氧化钾溶液(12 g 氢氧化钾溶于12 mL水)。在计泡计和反应器之间应加一安全瓶。通过装有疏松的碱石灰或块状氧化钙的干燥塔干燥。 如果需要少量的氨可以用如下方法制备:在上端装有回流冷凝管的圆底烧瓶中加入浓氨水,缓慢加热,气体通过装有疏松的碱石灰或块状氧化钙的干燥塔干燥,然后通过安全瓶引入反应瓶。 2.氨基钠 市售颗粒状氨基钠纯度为80~90%,氨基钠不容易研碎,通常在装有烃类惰性溶剂(如甲苯、二甲苯等)的研钵中研磨。氨基钠在常温下暴露在空气中2~3天会产生危险的混合物。为了安全,打开的氨基钠应该立即使用,容器敞口放置不应超过12小时。当氨基钠形成氧化物时(颜色变为黄色或棕色)爆炸性很强,不能再使用。将少量没有用完的氨基钠加入甲苯使其完全覆盖,搅拌下缓慢加入用甲苯稀释过的乙醇,可将其分解掉。 实验室由钠和液氨在三价铁离子催化下制备氨基钠:向500 mL的三颈瓶中加入300 mL无水液氨。三颈瓶上装有玻璃塞、密封的搅拌棒和装有碱石灰干燥管的回流冷凝管。搅拌下,向溶液中加入0.5 g钠,溶液显蓝色。然后加入0.5 g硝酸铁粉末催化剂, 30分钟内加入13.3 g切成小块的钠。当钠转化成氨基钠后,溶液由蓝色变为灰色悬浮液,从滴液漏斗中加入足量的无水乙醚,使液体体积保持在300 mL左右。升温蒸出氨,当氨几乎全部蒸完后搅拌氨基钠悬浮液,加热回流5 min,然后冷却到室温,得到23.4 g氨基钠的醚悬浮液,转化几乎是定量的。 3.钯催化剂 钯催化剂是非常有效的加氢催化剂,价格比较贵。实验室可由氯化钯制备钯催化剂。 (1)Pd-C(5%Pd)的制备:将1.7 g氯化钯和1.7 mL浓盐酸加入到20 mL水中,水浴加热2小时溶解完全,然后将它加入到用200 mL水溶解了30g乙酸钠的溶液中,盛放在500 mL

有机化学合成工技术培训

有机化学合成工技术培训 职业描述:操作、调控有机合成釜,进行有机化学反应,制造有机物中间体或成品的人员。从事的工作主要包括: (1)将原料分别计量、配比、混合或溶解; (2)使用专用机泵将配好的物料送入合成釜中; (3)操作合成釜,调控温度、压力等工艺参数,进行能机合成反应; (4)定时取样分析反应物料组分变化或物理常数,确认反应终点; (5)放出反应后的物料进行特定的单元操作后处理; (6)对产品进行包装储存。 注:职业描述以已颁布的国家职业标准内容为准 七、职业概况: 1.1 职业名称 有机合成工。 1.2 职业定义 使用相关的原材料和化工生产设备,按指定的操作规程,合成有机化学品的人员。1.8.2 申报条件 —初级(具备以下条件之一者) (1)经本职业初级正规培训达规定标准学时数,并取得结业证书。 (2)在本职业连续见习工作2年以上。 (3)本职业学徒期满。 —中级(具备以下条件之一者) (1)取得本职业初级职业资格证书后,连续从事本职业工作3年以上,经本职业中级正规培训达规定标准学时数,并取得结业证书。 (2)取得本职业初级职业资格证书后,连续从事本职业工作5年以上。 (3)连续从事本职业工作7年以上。 (4)取得经劳动和社会保障行政部门审核认定的、以中级技能为培养目标的中等以上职业学校本职业(专业)毕业证书。 —高级(具备以下条件之一者) (1)取得本职业中级职业资格证书后,连续从事本职业工作4年以上,经本职业高级正规培训达规定标准学时数,并取得结业证书。 (2)取得本职业中级职业资格证书后,连续从事本职业工作6年以上。

(3)取得高级技工学校或经劳动和社会保障行政部门审核认定的、以高级技能为培养目标的高等职业学校本职业(专业)毕业证书。 (4)取得本职业中级职业资格证书的大专以上本专业或相关专业毕业生,连续从事本职业工作2年以上。 —技师(具备以下条件之一者) (1)取得本职业高级职业资格证书后,连续从事本职业工作5年以上,经本职业技师正规培训达规定标准学时数,并取得结业证书。 (2)取得本职业高级职业资格证书后,连续从事本职业工作7年以上。 (3)取得本职业高级职业资格证书的高级技工学校本职业(专业)毕业生和大专以上本专业或相关专业的毕业生,连续从事本职业工作2年以上。 —高级技师(具备以下条件之一者) (1)取得本职业技师职业资格证书后,连续从事本职业工作3年以上,经本职业高级技师正规培训达规定标准学时数,并取得结业证书。 (2)取得本职业技师职业资格证书后,连续从事本职业工作5年以上。 1.8.3 鉴定方式 分为理论知识考试和技能操作考核。理论知识考试采用闭卷笔试等方式,技能操作考核采用现场实际操作、模拟等方式。理论知识考试和技能操作考核均实行百分制,成绩皆达到60分及以上者为合格。技师、高级技师还须进行综合评审。 1.8.4 考评人员与考生配比 理论知识考试考评人员与考生配比为1:20,每个标准教室不少于2名考评人员;技能操作考核考评员与考生配比为1:5,且不少于3名考评员;综合评审委员不少于5人。 1.8.5 鉴定时间 理论知识考试时间为120分钟;技能操作考核时间:初级不少于40分钟,中级不少于50分钟,高级不少于40分钟,技师不少于30分钟,高级技师不少于30分钟;综合评审时间不少于30分钟。 1.8.6 鉴定场所设备 理论知识考试在标准教师进行。技能操作训练场所应具有相应的设备(包括辅助设备),安全设施完善。

有机合成常用的技巧

有机合成常用的技巧 湖州中学刘羽中 关键词:有机推断有机合成 如果说有机化学是化学中的王冠的话,有机合成是则是王冠上最璀璨的明珠。有机合成和推断是有机中的精华。也是高考化学中的必考体型。 有机推断、有机合成的常用方法: 1.官能团的引入 (1)引入双键 ①通过消去反应得到C=C双键,如醇、卤代烃的消去反应 ②通过氧化反应得到--,如烯烃、醇的氧化 (2)引入-OH ①加成反应:烯烃与水的加成、醛酮与H2的加成 ②水解反应:卤代烃水解、酯的水解、醇钠(盐)的水解 (3)引入-COOH ①氧化反应:醛的氧化②水解反应:酯、蛋白质、羧酸盐的水解 (4)引入-X ①加成反应:不饱和烃与HX加成②取代反应:烃与X2、醇与HX的取代 2.官能团的改变 (1)官能团之间的衍变如:伯醇醛羧酸酯 (2)官能团数目的改变 如: (3)官能团位置的改变 3.官能团的消除 (1)通过加成可以消除C=C或C≡C(2)通过消去、氧化、酯化可以消除-OH (3)通过加成(还原)或氧化可以消除--H(4)通过水解反应消除--O-(酯基) 4.碳骨架的增减 (1)增长:有机合成题中碳键的增长,一般会以信息形式给出,常见方式有酯化、有机物与HCN反应以及不饱和化合物间的加成、聚合等。 (2)变短;如烃的裂化裂解、某些烃(如苯的同系物、烯烃)的氧化、羧酸盐脱羧反应等。 三个重要相对分子质量增减的规律 1.RCH2OH RCHO RCOOH

M M-2M+14 2.RCH2OH CH3COOCH2R M M+42 3.RCOOH RCOOCH2CH3 M M+28 (关系式中M代表第一种有机物相对分子质量) 反应条件不同、产物不同的几种情况 应对策略 一、利用结构性质推断 有机物性质是与其所具有的官能团相对应的,可根据有机物的某些性质(如反应对象、反应条件、反应数据、反应特征、反应现象、反应前后分子式的差异等等)。首先确定其中的官能团及位置,然后再结合分子式价键规律、取代产物的种类、不饱和度等确定有机物的结构简式,再根据题设要求进行解答。 例化合物A(C8H8O3)为无色液体、难溶于水、有特殊香味的物质,从A出发可发生如图所示的一系列反应,

有机合成心得

有机合成心得(1)-引言 做有机合成,感觉最深刻的是关键要有一个灵活的头脑和丰富的有机合成知识,灵活的头脑是天生的,丰富的有机合成知识是靠大量的阅读和高手交流得到的。二者缺一不可,只有有机合成知识而没有灵活的头脑把知识灵活的应用,充其量只是有机合成匠人,成不了高手,也就没有创造性。只有灵活的头脑而没有知识,只能做无米之炊。一个有机合成高手在头脑中掌握的有机化学反应最少应为300个以上,并能灵活的加以运用,熟悉其中的原理(机理),烂熟于胸,就像国学大师烂熟四书五经一样,看到了一个分子结构,稍加思索,其合成路线应该马上在脑中浮现出来。 有机合成心得(2)-基本功的训练 每个行业都有自己的基本功,有机合成的基本功就是对有机化学反应的理解掌握与灵活运用。那么对有机化学反应的理解掌握应从那方面入手?你在大学里学到的有机合成知识,只是入门的东西,远远达不到高手的水平,学了四年化学,基本上不理解化学。遇到问题还是束手无策,不知从何处下手。这不是你的问题,而是大学教育体制的问题,在大学阶段应该打下坚实的基本功,然后才能专,而我们的大学在这方面还做的远远不够。下面我推荐几本有机合成方面的书籍希望能够达到上述的目的。 有机化学反应的理解掌握方面的书籍: 1. March’s advanced organic chemistry. 2. Carey, F.A.; Sundberg, R.J.: Advanced organic chemistry. 3. Michael B. Smith: Organic synthesis. 4. Richard C. Larock: Comprehensive organic transformation. 5. 黄宪:新编有机合成化学 6. 李长轩:有机合成设计化学 前三本书是从机理方面来讨论有机合成的,4、5两本书是从官能团转变的角度讨论有机合成的,第6本书是讨论有机合成路线设计的。以上几本书应该随时放在自己的身边,作为案头书。认真精读,达到记忆理解,把反应分类记忆理解,这时你可能感觉很枯燥乏味,不要紧,经过一段时间的合成研究再回过头来阅读,就会感觉耳目一新,有新的理解。掌握了这几本书,可以说您已经打下了一定的有机合成基本功,这时你应该最少掌握300个反应了,但并不意味者你已经成为了有机合成高手,接下来你需要做的是将学到的有机合成知识能够灵活运用,熟练的理解化学反应在什么情况下应用。 下面推荐的几本杂志,主要是关于如何运用有机化学反应的。

有机合成的四个基本

有机合成的“四个基本” 湖北省老河口市一中李军 从远古时代起,人类一直依靠自然界的资源生存。在实践中人类逐渐学会了对自然资源进行加工和转化。例如,通过酿酒、制药等以满足人类生活的需要。但自然资源是有限的,而且有时天然物质及其加工产品的性能也不尽如人意。19世纪20年代,人类开始进行有机合成的研究以来,有机化学家们不断地合成出功能各异、性能卓越的各种有机物。通过有机合成不仅可以制备天然有机物,以弥补自然资源的不足,还可以对天然有机物进行局部的结构发行和修饰。 一、有机合成的基本思路: 1.正向合成分析法: 2.逆向合成分析法: 目标化合物中间产物中间产物·······基础原料 解答这类问题时具体到某一个题目是用正推法还是逆推法,还是正推、逆推双向结合,这要由题目给出的条件决定。 正向合成分析法是从已知的原料入手,找出合成所需要的真接或间接的中间体,逐步推向合成的目标有机物,而逆向合成分析法是在设计复杂化合物的合成路线时常用的方法。它是将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体,该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物,而这个中间体,又可以由上一步的中间体得到,依次类推,最后确定最适宜的基础原料和最终的合成路线。 解题思路: (1) 剖析要合成的物质(目标分子),选择原料,路线(正向,逆向思维.结合题给信息) (2) 合理的合成路线由什么基本反应完全,目标分子骨架 (3) 目标分子中官能团引入 有机合成的解题思路是:首先要正确判断需合成的有机物的类别,它含有哪种官能团,与哪些知识信息有关;其次是根据现在的原料、信息和有关反应规律,尽可能合理地把目标化合物分成若干片段,或寻找官能团的引入、转换、保护方法,或设法将各片段拼凑衍变,尽快找出合成目标化合物的关键;最后将正向推导和逆向推导得出的若干个合成路线加以综合比较,选择出最佳的合成方案。 二、有机化学合成路线

(完整版)高考有机合成路线设计的常用方法资料

有机合成的文化的构成与训练 有机合成题,近几年的江苏高考题中,重现率几乎百分之百,从04年的“由丁二烯通过双烯合成,制备甲基环己烷”到05年的“以溴代甲基环己烷为原料合成6-羰基庚酸”,每年的命题方式、形式略有变化:04年重点在推断物质结构,书写结构简式和化学方程式;05年着重在设计合成流程图,具有新意,但难度太大;06年有所改进。 一、要讲技巧,更要讲思想。 ㈠有机合成的重要意义 有机合成是有机化学的核心。学习和研究有机化学的目的,最终是为了合成自然界已存在的和自然界并不存在而人为设计的具有特定结构,因而具有特定性能和用途的有机化合物以造福人类。现在已经发现的三千多万种物质中,绝大部分是科学家合成的有机物。 在1828年武勒开始有机合成直至本世纪60年代之前,人们一直是从原料开始,逐步经过碳链的连接和官能团的安装最后完成的。但由于没有通用的思维规范,其设计过程往往需要相当丰富的理论和实践经验,十分困难。1964年E.J.Corey首创用逆推的方式设计合成路线,由于他独特的操作方式,高度规范合成设计的程序,并使其具备了相对固定的逻辑思维推理模式,因而易学易用,大大推动了这一学科的发展。E.J.Corey也因此获得了1990年诺贝尔化学奖。 人们对有机产品的研究,已经达到一个较高的水准了。如果预测某种结构的有机物具有某项特殊用途,或特殊性质,接下来的问题就是如何寻找合适的原料,采用合理的合成路线,来合成该物质了,所以有机合成具有广阔前景。 ㈡有机合成路线的设计原则 ①原理正确、步骤简单(产率高) ②原料丰富、价格低廉 ③条件合适、操作方便 ④产物纯净、污染物少(易分离) 二、有机合成题的训练方法 首先要掌握“学情”,对症下药,进行针对性的讲解和训练;其次要用经典的例题,特别是近三年的高考题进行典型引导,以建构有机合成的“模型”;再次要充分利用各类有机框图题,进行逆向思维,即以这类题为“素材”,灵活地进行合成路线的训练。 ㈠学生中存在的问题 ①官能团的引入、消除“硬装斧头柄”。究其原因是学生有机基本反应类型掌握不扎实。 ②步骤先后随心所欲。究其原因是没有很好理解有关官能团的相互影响等知识。 ③合成“绕圈子”看不出是为了保护官能团。究其原因是思路狭窄,没有理解条件对反应进行的影响。 ④题给信息不能很好的吸收应用。究其原因是对题给信息解读不够,审题也不严密。当然,也和教师给学生相关的训练太少有关。不妨把经常出现的信息归纳整理给学生。 ㈡有机合成的常见题型 ①给定原料、指定目标分子,设计合成路线,要求书写化学方程式。 例如:以乙烯为初始反应物可制得正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH),已知两个醛分子在一定条件下可以自身加成。下式中反应的中间产物(Ⅲ)可看成是由(Ⅰ)中的碳氧双键打开,分别跟(Ⅱ)中的2-位碳原子和2-位氢原子相连而得。(Ⅲ)是一种3-羟基醛,此醛不稳定,

有机合成工国家职业标准

有机合成工国家职业标 准 Document number:WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT

有机合成工 国家职业标准 1.职业概况 1.1 职业名称 有机合成工。 1.2 职业定义 使用相关的原材料和化工生产设备,按指定的操作规程,合成有机化学品的人员。 1.3 职业等级 本职业共设五个等级,分别为:初级(国家职业资格五级)、中级(国家职业资格四级)、高级(国家职业资格三级)、技师(国家职业资格二级)、高级技师(国家职业资格一级)。 1.4 职业环境 室内、外及高处作业,部分在高温下作业,工作场所存在一定的有毒有害、易燃易爆介质,粉尘,常温,烟尘和噪声。 1.5 职业能力特征 具有一定的学习、理解和表达能力,观察和判断能力,数学计算能力,听觉、视觉正常,嗅觉较灵敏,四肢灵活,动作协调。 1.6 基本文化程度 高中毕业(或同等学历)。 1.7培训要求 1.7.1培训期限

全日制职业学校教育,根据其培养目标和教学计划确定。晋级培训期限:初级不少于450标准学时;中级不少于400标准学时;高级不少于350标准学时;技师不少于300标准学时;高级技师不少于200标准学时。 1.7.2培训教师 培训初、中级、高级人员的教师应具有本职业技师及以上职业资格证书或相关专业中级及以上专业技术职务任职资格;培训技师的教师应具有本职业高级技师职业资格证或相关专业高级专业技术职务任职资格;培训高级技师的教师应具有本职业高级技师职业资格证书2年以上或相关专业高级专业技术职务任职资格。 1.7.3培训场地设备 理论培训场地应具有可容纳20名以上学员的标准教室,并配备投影仪、电视机或多媒体,有必要的教学设施和教具。技能操作培训场所应具有相应的设备(包括辅助设备),安全设施完善。 1.8 鉴定要求 1.8.1 适用对象 从事或准备从事本职业的人员。 1.8.2申报条件 ——初级(具备以下条件之一者) (1)经本职业初级正规培训达规定标准学时数,并取得结业证书。 (2)在本职业连续见习工作2年以上。 (3)本职业学徒期满。 ——中级(具备以下条件之一者)

元素有机化合物

第十六章元素有机化合物 学习要求 1、讨论锂、硼、硅及过渡元素的有机化合物。 2、结合前面已学过的有关镁、磷、硫等元素有机化合物的知识,使我们对元素有机化学有一个初步的认识。 元素有机化合物是指有机基团以碳原子直接于金属或非金属元素(H,O,N,Cl,Br,I,S等非金属元素除外)相连接的化合物。 如果有机基团是通过氧原子与金属相或非金属元素相连接的,这一类化合物就不属于元素有机化合物。例如:醇钠(RONa)、磷酸酯 [(RO)3PO] 一般将含有金属-碳键(M-C)的化合物称为有机金属化合物或金属有机化合物。1827年问世的ZeiseKPtCl3(CH2=CH2)是第一个被发现的具有不饱和有机分子与金属键链的有机金属化合物。此后,有机硅、有机钠、有机锌等相继问世并得到应用。著名的格氏试剂及其催化反应极大地推动了有机化学的发展, Ziegler-Natta催化剂也给工业带来了巨大经济效益。1951年具有特殊结构和类似芳烃的二茂铁得到了制备和结构确证,为有机过渡金属开辟了一大类新型的有机金属配合物。现已发现,周期表中几乎所有金属元素都能和碳结合,形成不同形式的金属有机化合物。迄今已先后有10位科学家因在有机金属化学领域做出的巨大贡献而荣获Nobel化学奖。 最早的金属有机化合物是1827年由丹麦药剂师Zeise用乙醇和氯铂酸盐反应而合成的;比俄国门捷列夫1869年提出元素周期表约早40年.

金属与烷基以s键直接键合的化合物是1849年由Frankland在偶然的机会中合成的(Frankland是He 的发现人)。他设计的是一个获取乙基游离基的实验: 实验中误将C4H10当成了乙基游离基;但是这却是获得二乙基锌的惊人发现。所以,人们称这个实验为“收获最多的失败”。直到1900年Grignard试剂发现前,烷基锌一直作为是重要的烷基化试剂使用。 1890年Mond发现了羰基镍的合成方法; 1900年Grignard发现了Grignard试剂(获得1912年诺贝尔化学奖)。 1951年Pauson和Miller合成著名的“夹心饼干”——二茂铁, 1973年Fischer 合成了其他金属的二茂化合物 他们共同获得了1973年的诺贝尔化学奖 1953年末Ziegler领导的西德MaxPlank煤炭研究所发现的Ziegler催化剂。随后,Natta发现Natta催化剂,史合称Ziegler-Natta催化剂。获得了诺贝尔化学奖 Ziegler-Natta催化剂也给工业带来了巨大经济效益。 Lipscomb(1976年)由于对硼烷类的缺电子键的理论研究获得了诺贝尔化学奖。1979年研究烯烃硼氢化的H.C.Brown与有机磷Wittig反应者Wittig获得诺贝尔化学奖。 2000年Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid, Hideki Shirakawa因 Ziegler-Natta催化合成导电高分子——聚乙炔而获得诺贝尔奖。

高中化学有机合成的一般解题方法

专题有机合成题的一般解题方法 (一)有机物合成的基础知识 1.有机合成中官能团的引入和消去 (1)在分子中引入官能团的方法 ①引入卤原子 a.烯烃、炔烃的加成反应 b.取代反应 ②引入羟基 a.加成反应(烯加水、醛酮加氢) b.水解反应酯的水解 ③引入双键 a.加成反应(炔烃的加氢) b.消去反应(卤代烃、醇的消去) ④引入醛基或酮基:由醇羟基通过氧化反应可得到醛基或酮基。 (2)从分子中消除官能团的方法 ①经加成反应消除不饱和键 ②经取代、消去、酯化、氧化等反应消去-OH ③经加成或氧化反应消除-CHO ④经水解反应消去酯基。 ⑤经过水解、消去反应消去-X 2.有机合成中碳链的增减 (1)增长碳链的方法:①不饱和化合物间的加成、聚合(如乙烯→聚乙烯)、不饱和烃与HCN的加成后水解等。②酯化反应(如乙酸与乙醇转化为乙酸乙酯等)。③有机合成题中碳链的增长,也有可能以信息给出,此类问题中应高度重视反应物与产物中的碳原子数的比较及连接位置关系等。 (2)缩短碳链的方法,其方法主要有:①烃的裂化裂解(石油的裂化、裂解)。②某些烃的氧化(如苯的同系物、烯烃等)。③羧酸的脱羧反应。④酯的水解反应 3. 有机合成中官能团的保护 在有机合成中,某些不希望起反应的官能团,在反应试剂或反应条件的影响下产生副反应,这样就不能达到预计的合成目标,因此,必须采取措施保护某些官能团,待完成反应后再除去保护基,使其复原。(备考指南P125-6) 例如为防止一OH被氧化可先将其酯化,为保护C=C不受氧化可先将其与HBr加成或与水加成,在含有C=C和-CHO的化合物中欲用溴水检验C=C,应先将-CHO用弱氧化剂(银氨溶液、新制Cu(OH)2氧化)等。 (二)有机物合成的途径 (1)一元合成路线:RCH=CH2→一卤代烃→一元醇→一元醛→一元羧酸→酯 (2)二元合成路线:RCH=CH2→二卤代烃→二元醇→二元醛→二元羧酸→酯(链酯、环酯、聚酯) 。 (3)→→→→酯 CH2COOH —CH3CH 2Cl

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