提取与合成实验

实验13　环己烯的制备与分馏

一、实验目的

（1）学习环己烯的制备方法和分离提纯技术。

（2）掌握分馏原理及简单分馏装置。

二、实验原理

本实验以环己醇为原料，以磷酸为催化剂，加热后，环己醇分子内脱水生成环己烯，经简单分馏从反应体系中蒸出，反应式如下：

三、分馏原理

应用分馏柱来分离几种沸点相近的混合物的方法称为分馏，它在化学工业和实验室中被广泛应用。现在最精密的分馏设备已能将沸点相差仅1～2℃的混合物分开。利用蒸馏或分馏来分离混合物的原理是一样的，实际上分馏就是多次的蒸馏。

为了简化，以下仅讨论由两组分组成的混合溶液。此时，溶液中每一组分的蒸气分压等于此纯物质的蒸气压和它在溶液中的摩尔分数的乘积。即

根据道尔顿分压定律，气相中各组分的蒸气分压与它的摩尔分数成正比。因此，在气相中，各组分的摩尔分数分别为

由此可知，易挥发、蒸气分压较大的组分，在气相中的摩尔分数较高，将此蒸气冷凝（此过程相当于蒸馏）后得到的液体中，易挥发组分比原混合液中多。如将所得液体再行气化，在它的蒸气冷凝后，易挥发组分的摩尔分数又将增加。多次重复，最终就能将两组分分开（凡形成共沸混合物者不在此列）。分馏就是利用分馏柱来实现“多次重复”的蒸馏过程。

分馏柱主要是一根长而垂直的、有一定形状的空管（图1－1（5）），或者在空管中装入特制的填料，总的目的是要增大液相和气相的接触面积，增加热交换。经过多次热交换，低沸点组分的蒸气不断上升，最后被蒸馏出来，高沸点组分则不断冷凝流回加热容器中，从而将沸点不同的组分分离。

四、实验步骤

在50mL干燥的圆底烧瓶中，放入10g环己醇（10．5mL，约0．1mol）、5mL 85%磷酸和一些沸石，充分振摇使之混合均匀。烧瓶上装一短的分馏柱作分馏装置（图1－11），用50mL锥形瓶作接收器，外用冰水冷却。将烧瓶放在石棉网上用小火慢慢加热，控制加热速度，缓慢地蒸出生成的环己烯和水，并使分馏柱上端的温度不超过90℃。当烧瓶中只剩下极少量的残渣并出现阵阵白雾时，即可停止蒸馏。全部蒸馏时间约需1h。

将蒸馏液用精盐饱和，然后加入3～4mL 5%碳酸钠溶液中和微量的酸。将此液体倒入小分液漏斗中，振摇后静置。待液体分层清晰后，将下层水溶液自漏斗下端活塞放出，上层的粗产物自漏斗的上口倒入干燥的小锥形瓶中，加入2～3g无水氯化钙干燥。用木塞塞好，放置30min（经常振摇）。将干燥后的产物通过置有折叠滤纸的小漏斗（滤去氯化钙），直接滤入干燥的50mL蒸馏烧瓶中，加入沸石后用水浴加热蒸馏（图1－12）。收集80～85℃的馏分于一已称重的干燥小锥形瓶中。若在80℃以下已有大量液体馏出，可能是由于干燥不够完全所致（氯化钙用量过少或放置时间不够长），应将这部分产物重新干燥并蒸馏之。产量为5～6g（收率为61%～73%）。

本实验需6～8h。

五、思考题

（1）在粗制的环己烯中，加入精盐使水层饱和的目的何在？

（2）写出环己烯与溴水、碱性高锰酸钾溶液以及浓硫酸作用的反应式。

（3）下列醇用浓硫酸进行脱水反应时，主要的产物是什么？

①3－甲基－1－丁醇；

②3－甲基－2－丁醇；

③3，3－二甲基－2－丁醇。

实验指导

一、预习要求

（1）预习环己烯的制备方法和分离提纯技术，了解除本实验方法外，是否还有其他方法。

（2）熟悉分馏原理和简单分馏装置。

（3）了解在环己烯的分离提纯过程中，为什么要用精盐饱和，为什么用无水氯化钙干燥，可否用其他试剂代替精盐和无水氯化钙；在最后蒸馏前，为什么要滤去氯化钙。

二、实验说明

（1）主要原料和产物的物理性质如表2－10所示。

表2－10　主要原料和产物的物理性质

（2）环己醇在常温下为黏稠状液体（熔点为24℃），因而若用量筒量取时应注意转移中的损失。环己醇与磷酸应充分混合。

（3）反应时，可用油浴加热，使烧瓶受热均匀。由于反应中环己烯与水形成共沸物（沸点为70．8℃，含水10%），环己醇与环己烯形成共沸物（沸点为64．9℃，含环己醇30．5%），环己醇与水形成共沸物（沸点为97．8℃，含水80%），因此，在加热时温度不可过高，蒸馏速度不宜太快，以减少未作用的环己醇蒸出量。

（4）粗产物用5%碳酸钠溶液中和后，水层应尽可能分离完全，否则将增加无水氯化钙的用量，使产物更多地被干燥剂吸附而导致损失。这里用无水氯化钙干燥较适宜，因它还可除去少量环己醇。

（5）在蒸馏已干燥的产物时，蒸馏所用的仪器都应充分干燥。

三、安全事项

（1）本实验要使用浓磷酸，要注意切勿使之溅到衣服和皮肤上。

（2）本实验的原料和产物易燃，要注意防止火灾。

实验14　2－甲基－2－氯丙烷的制备

一、实验目的

（1）了解2－甲基－2－氯丙烷的制备原理及方法。

（2）掌握分液漏斗的使用、蒸馏等基本操作。

二、实验原理

2－甲基－2－氯丙烷也称叔丁基氯或叔氯丁烷。它的制备可用叔丁醇为原料与氯化氢作用，也可用异丁烯为原料与HCl加成，本实验采用前一种方法。不像一级醇或二级醇那样与氯化氢反应时需要催化剂，三级醇在室温条件下，就很容易和浓盐酸反应，其反应式如下：

三、实验步骤

在分液漏斗中加入10mL叔丁醇和25mL浓盐酸，混合后，勿将塞子塞住，缓缓旋动分液漏斗内的混合物。约旋动1min后，塞紧塞子，将分液漏斗倒置。倒置后小心打开旋塞，排出气体以减少压力。然后振摇分液漏斗数分钟，中间不断排气。令混合物静置，直至分出澄清的两层，弃去下层酸液。有机层用20mL饱和氯化钠溶液洗涤，接着用10mL饱和碳酸氢钠洗涤，最后再用20mL饱和氯化钠溶液洗涤。仔细分去水层，有机层放入烘干的小锥形瓶内，并用无水氯化钙干燥。振摇以加速干燥过程。待澄清后滤入蒸馏瓶中，蒸馏，收集沸程为49～52℃的馏分，称重并计算收率。

四、思考题

（1）使用分液漏斗时，要注意什么问题？

（2）在实验中，用碳酸氢钠中和酸，应特别注意什么问题？能否用氢氧化钠稀溶液代替，为什么？

实验指导

一、预习要求

（1）学习卤代烃的制备方法，了解2－甲基－2－氯丙烷制备的原理。

（2）熟悉分液漏斗的使用和蒸馏操作。

二、实验说明

（1）主要原料及产物的物理性质如表2－11所示。

表2－11　主要原料及产物的物理性质

（2）该实验为小型制备实验，所用仪器均须微型化，以免损失太大。故反应也可在小锥形瓶中进行。

（3）分出两层后，可先量出有机层的体积，然后再洗涤，以便于查找影响收率的原因。

如分出有机层的量较少，或水层仍混浊，可将分出的水层倒进分液漏斗，加入1～2g无水氯化锌振摇再分层。

（4）在开始加入饱和碳酸氢钠溶液时，剧烈放出气体，缓慢旋动未加上塞的分液漏斗直至气体基本停止逸出，将分液漏斗上口塞紧并缓慢倒置，立即排放气体，静置，分离出有机层。

三、安全事项

在使用分液漏斗过程中，要注意放气，以免发生事故。

实验15　正溴丁烷的制备

一、实验目的

（1）熟悉溴代烷的制备原理及实验方法。

（2）掌握液态有机化合物的洗涤、干燥和蒸馏等基本操作技术。

（3）熟悉回流装置和有害气体吸收装置的应用及其目的。

二、制备原理

主反应：

副反应：

三、实验步骤

在100mL圆底烧瓶中，放入10mL水，小心加入10mL浓硫酸，混合均匀后冷却至室温。依次加入5g正丁醇 （约6．2mL，0．068mol）和8．3g研细的溴化钠（0．081mol）。充分振摇后，加入几粒沸石，装上回流冷凝管，在其上端接一吸收溴化氢气体的装置（图1－8（2））。注意勿使漏斗全部埋入水中，以免倒吸。将烧瓶在石棉网上用小火加热回流0．5h，并经常摇动。冷却后，拆去回流装置，瓶口用一支75°弯管连接，改装成蒸馏装置，并用50mL锥形瓶作接收器。烧瓶中再加入几粒沸石，在石棉网上加热，蒸出所有的正溴丁烷。

将馏出液移至分液漏斗中，加入10mL水，摇匀洗涤，将下层粗产物分入另一干燥的分液漏斗中。然后分2次加入3mL浓硫酸洗涤，每次均须摇匀，尽量分离干净硫酸层，余下的有机层自漏斗上口倒入原来已洗净的分液漏斗中。再依次用水、饱和碳酸氢钠溶液、水各10mL洗涤。最后将下层产物盛于干燥的50mL锥形瓶中，加入约2g无水氯化钙，塞紧瓶塞，间歇摇动锥形瓶，至溶液澄清为止。

干燥后的产物通过置有折叠滤纸的小漏斗滤入50mL蒸馏烧瓶中，加入沸石后，在石棉网上加热蒸馏。收集99～103℃的馏分。产量约6．5g。

四、思考题

（1）加料时，如先使溴化钠与浓硫酸混合，然后加正丁醇及水，这样操作可以吗？为什么？

（2）反应后的产物可能含哪些杂质？各步洗涤的目的何在？用浓硫酸洗涤时为何要用干燥的分液漏斗？

（3）用分液漏斗洗涤产物时，正溴丁烷时而在上层，时而在下层，用什么简便的方法加以判断？

（4）为什么用分液漏斗洗涤产物时，经摇动后要放气？

（5）写出无水氯化钙吸水后所起化学变化的反应式。为什么蒸馏前一定要将它过滤掉？

实验指导

一、预习要求

（1）熟悉溴代烷的制备方法。除本实验方法外，是否还有其他方法？

（2）了解本实验每一步洗涤的目的，可否用其他洗涤方法？

（3）掌握回流及蒸馏的目的、原理和装置。熟悉有害气体的吸收装置。

二、实验说明

（1）主要原料及产物和副产物的物理性质如表2－12所示。

表2－12　主要原料及产物和副产物的物理性质

（2）安装球形回流冷凝管的目的主要是使烧瓶中的液体受热沸腾后，其蒸气上升至冷凝管，冷凝成液体流回烧瓶中，以此来控制烧瓶中的温度。例如，在回流装置中用70%乙醇溶解萘（见实验4），在回流状态下进行，使烧瓶中萘的溶解温度控制在乙醇－水的共沸温度附近。本实验在回流状态下反应，则起始反应温度在正丁醇的沸点附近，随着反应不断生成正溴丁烷和水，反应液温度就逐渐转变至正溴丁烷与水的共沸点附近。

（3）回流冷凝管上端接气体吸收装置（图1－8（2））是为了吸收反应中生成的酸性、碱性或其他有毒气体。溶于水的酸性或碱性气体，可用水吸收，也可用稀碱液吸收酸性气体，用稀酸液吸收碱性气体。有毒气体可用适当溶剂吸收；有时也可用水溶液分解吸收，如用稀碱液分解吸收有毒的光气。

（4）反应完毕，进行蒸馏时，正溴丁烷是否蒸完，可从下列几方面判断：①馏出液是否由混浊变为澄清；②反应瓶上层油层是否消失；③取一试管收集几滴馏出液，加水摇动，观察有无油珠出现，如无，表示馏出液中已无有机物，蒸馏已完成；蒸馏不溶于水的有机物时，常可用此法检验。

（5）如水洗后的粗产物尚呈红色，是由于浓硫酸的氧化作用生成游离溴，可加入几毫升饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤除去。

（6）浓硫酸能溶解存在于粗产物中的少量未反应的正丁醇和副产物正丁醚等杂质。这样可防止在产物纯化的蒸馏中，正丁醇和正溴丁烷形成共沸物（沸点为98．6℃，含正丁醇13%），影响产物的纯度。

三、安全事项

（1）本实验使用浓硫酸，要注意避免发生意外事故。

（2）本实验及反应中生成酸性的气体溴化氢，除使用吸收装置外，还应在通风条件下进行操作。

（3）正丁醇和副产物正丁醚、1－丁烯均易燃烧，应注意防止火灾。

实验16　正丁醚的制备

一、实验目的

（1）学习酸催化下醇分子间脱水制醚的反应原理和实验方法。

（2）掌握使用分水器的实验操作。

二、实验原理

醇分子间脱水而生成醚是制备单纯醚的常用方法。反应必须在催化剂存在的情况下进行，所用催化剂可以是硫酸、氧化铝、苯磺酸等，本实验用硫酸作为催化剂。醇在酸存在下脱水可生成醚和烯烃等，温度对其影响很大，所以必须严格控制反应温度。反应式如下：

生成醚的反应是可逆反应，可以不断将反应产物（水或醚）蒸出，使可逆反应朝有利于生成醚的方向进行。

三、实验步骤

在25mL二口烧瓶中，加入6．5g（8mL）正丁醇和约2g（1．1mL）浓硫酸，振摇使混合均匀，并加入几粒沸石。按装置图1－16，一瓶口装上温度计，另一瓶口装上分水器，分水器上端连一回流冷凝管，先在分水器中放置（V－1）mL水，然后将烧瓶在石棉网上用小火加热，使瓶内液体微沸，开始回流。

在分水器中可以发现液面增加，这是由于反应生成的水及未反应的正丁醇经冷凝管聚集于分水器内，由于密度的不同，水在下层，而密度较水小的正丁醇浮于水面而流回到反应瓶中，继续加热到瓶内温度升高到134～135℃（约需20min）。待分水器已全部被水充满时，表示反应已基本完成。如继续加热，则溶液变黑，并有大量副产物丁烯生成。

反应物冷却后，把混合物连同分水器里的水一起倒入内盛13mL水的分液漏斗中，充分振摇，静置后，分出粗产物正丁醚，用两份4mL 50%硫酸萃取洗涤两次，再用5mL水洗涤一次，然后用无水氯化钙干燥。将干燥后的产物仔细地注入蒸馏烧瓶中，蒸馏收集139～142℃的馏分，产量为2～3g。用硝酸铈铵检验产物中是否还含有正丁醇。

四、思考题

（1）假定正丁醇的用量为80g，试计算在反应中会生成多少水？

（2）怎样严格控制反应温度，如何判断反应已经比较完全？

（3）反应物冷却后为什么要倒入13mL水中，各步洗涤的目的何在？

实验指导

一、预习要求

（1）了解单纯醚的制备原理和实验方法。

（2）复习下列基本操作内容：①回流操作；②萃取、分液漏斗使用（见实验5）；③液体有机物的干燥（见实验8）；④蒸馏操作（见实验2）；⑤折光率测定（见实验2）。

二、实验说明

（1）主要原料和产物的物理性质如表2－13所示。

表2－13　主要原料和产物的物理性质

（2）分水器是用有水生成的可逆反应制备产物时常用到的仪器，它可以不断排除反应过程中产生的水，使反应向希望的方向进行，有利于提高产物的收率。如在制取正丁醚时，由于原料正丁醇（沸点为117．7℃）和产物正丁醚（沸点为142℃）的沸点都比水的沸点高，故可使反应在装有分水器的回流装置中进行，控制加热温度，并将生成的水或水的共沸物不断蒸出，虽然蒸出的水中会夹有正丁醇等有机物，但由于正丁醇在水中溶解度较小，密度又比水小，浮于水层之上，因此，借助分水器可使绝大多数的正丁醇自动连续地返回反应瓶中继续反应，而水则沉于分水器的下部，待静置后弃去。

（3）如果从醇转变为醚的反应是定量地进行，那么，反应中应该除去的水的体积可以通过反应方程式来估算。

本实验是用6．5g正丁醇脱水制正丁醚，那么应该脱去的水量为

实际上，由于正丁醇中会溶解少量水（20℃时100mL正丁醇溶解7．98g水）以及丁烯的生成反应中产生的水，所以分出来的水会比理论计算的略多些，在实验前预先在分水器（图1－2（4））加（V－V1）mL水，V 为分水器的容积，V1 为反应生成的水的体积，预先加的水和反应生成的水加起来正好充满分水器，而使气化冷凝后的醇正好溢流返回反应瓶中，从而达到自动分离的目的。

（4）制备正丁醚的较适宜温度是130～140℃，但这一温度在开始回流时是很难达到的。因为正丁醚可与水形成共沸物（沸点为94．1℃，含水33．4%）；另外，正丁醚与水及正丁醇形成三元共沸物（沸点为90．6℃，含水29．9%，正丁醇34．6%），正丁醇与水也可形成共沸物（沸点为93℃，含水44．5%）。故应控制温度在90～100℃之间较适合，而实际操作是在100～115℃之间，反应20min后可达130℃以上。

（5）硫酸萃取洗涤粗产物的目的是除去未反应的正丁醇，正丁醇可溶于50%硫酸中，而正丁醚微溶。

（6）正丁醚的沸点是142℃，因此，蒸馏正丁醚时应用空气冷凝管。

三、安全事项

取用浓硫酸时要小心，不要弄到皮肤和衣物上。实验中的废酸不要倒入下水道，而应倒回收集废酸的烧杯中。

实验17　苯乙醚的制备

一、实验目的

（1）学习Williamson合成法制备醚的原理和方法。

（2）熟悉滴液漏斗的使用。

（3）进一步练习干燥和减压蒸馏的操作。

二、实验原理

由卤代烷或硫酸酯（常用硫酸二甲酯或硫酸二乙酯）与醇钠或酚钠反应制备醚的方法称为Williamson合成法，它可以合成单醚，也可以合成混合醚，反应机制是烷氧（酚氧）负离子对卤代烷或硫酸酯的亲核取代反应（SN2）。

反应式如下：

三、实验步骤

在装有搅拌器、回流冷凝管和滴液漏斗的50mL三口烧瓶中，加入3．0g苯酚、2g氢氧化钠和2mL水，开始搅拌，水浴温度在80～90℃之间，缓慢滴加3．4 mL溴乙烷，约0．5h可滴加完毕，继续保温2h，然后降至室温。加适量水（约10 mL）使固体全部溶解。把液体转入分液漏斗中，分出水相，有机相用等体积饱和食盐水洗两次（若出现乳化现象，可减压过滤），分出有机相，合并两次的洗涤液，用10mL乙醚提取一次，提取液与有机相合并，用无水氯化钙干燥。水浴蒸出乙醚，再减压蒸馏，收集产品，也可以进行常压蒸馏，收集171～173℃的馏分。产品为无色透明液体，质量为2．5～3g。苯乙醚的沸点与压力的关系如表2－14所示。

表2－14　苯乙醚的沸点与压力的关系

四、思考题

（1）反应过程中，回流的液体是什么，出现的固体是什么，为什么保温到后期回流不太明显了？

（2）用饱和食盐水洗涤的目的何在？

（3）若制备乙基仲丁基醚，需要什么原料，能否采用仲氯丁烷和乙醇钠，为什么？

实验指导

一、预习要求

（1）了解Williamson合成法制备醚的原理和方法。

（2）复习搅拌、回流、滴液、液体有机物的干燥以及减压蒸馏等基本操作。

二、实验说明

（1）主要原料和产物的物理性质如表2－15所示。

表2－15　主要原料和产物的物理性质

（2）苯酚溶于氢氧化钠的水溶液中，而溴乙烷在水中的溶解度较小，因此，制备苯乙醚是非均相反应。在氢氧化钠的水溶液中，溴乙烷还会与氢氧化钠发生水解反应生成醇，也可能发生消去反应生成烯，是副反应，因此氢氧化钠的量不宜过多。由于主反应是放热反应，滴加溴乙烷可以通过控制反应量来控制反应的程度，以免反应放热太剧烈而加大副反应的程度。

（3）在80～90℃之间反应，回流的是溴乙烷。由于溴乙烷的沸点相对较低，因此，过高的反应温度会使溴乙烷来不及在回流管中冷却而损失。

（4）在反应过程中会生成固体的溴化钠盐，因此，在反应结束后用少量水溶解，并与在水中溶解较少的产物苯乙醚分离。在分离后，苯乙醚层还有少量的碱和无机盐，因此需要用水洗除去。而苯乙醚在水中也有少量溶解，可用乙醚萃取。

（5）常压下，由于苯乙醚的沸点为170℃，因此可以进行减压蒸馏，也可以进行常压蒸馏，常压蒸馏时注意用空气冷凝管。

三、安全事项

注意氢氧化钠对皮肤有腐蚀性，一旦接触要立即用水冲洗。减压蒸馏时需注意相关的安全事项。

实验18　2－硝基　－1，3－苯二酚的合成

一、实验目的

（1）熟悉苯环上亲电取代反应的定位规律及磺化反应的应用。

（2）学习2－硝基－1，3－苯二酚的合成方法。

（3）掌握水蒸气蒸馏操作技术及冷却操作。

二、实验原理

本实验以间苯二酚为原料，经磺化、硝化和水解而制得产品，反应式如下：

三、实验步骤

将2．7g（0．025mol）粉状间苯二酚加入100mL锥形瓶中，再加入13mL（23．4g，0．23mol）浓硫酸（98%，相对密度为1．84），同时充分搅拌，这时反应放热，立即生成白色磺化物（如无产物生成，加热反应物至60～65℃），室温放置15min后于冰水浴中冷至0～10℃。

当反应物冷却后，用滴管滴加预先用冰水浴冷却好的混合酸，即2．1mL（2．02 g，0．03mol）硝酸（70%～72%，相对密度为1．42）和2．9mL（5．33g，0．053mol）的浓硫酸，同时进行搅拌，使反应温度不超过30℃。这时反应物呈黄色黏稠状（不应该为棕色或紫色）。滴加完毕后，在室温下放置15min，再仔细用7．5mL冷水稀释（最好用7．5g碎冰），保持温度在50℃以下。

将反应物（液）转移至250mL三口烧瓶中，加入0．1g尿素后，进行水蒸气蒸馏（图1－14）。在冷凝管壁上和馏出液中立即出现橘红色固体，到冷凝管壁上没有橘红色固体时，可以停止蒸馏，蒸馏液在冰水中冷却，过滤。晶体用5mL稀乙醇（2．5mL 95%乙醇加2．5mL水）重结晶，得到橘红色片状晶体，熔点为84～85℃，产量为1～1．2g，其收率约为32%。

四、思考题

（1）合成2－硝基－1，3－苯二酚根据什么反应规律，应用哪些主要反应？

（2）本实验加入尿素的目的是什么？

（3）水蒸气蒸馏应注意哪些问题，本实验为何采用水蒸气蒸馏？

实验指导

一、预习要求

（1）复习苯环上亲电取代反应的定位规律、磺化反应的可逆性及其合成上的应用。

（2）熟悉水蒸气蒸馏的基本操作，参见实验9。

二、实验说明

（1）主要原料和产物的物理性质如表2－16所示。

表2－16　主要原料和产物的物理性质

（2）间苯二酚须用研钵磨碎成粉状，否则磺化反应不完全。

（3）加入尿素的目的是使多余的硝酸和尿素反应生成盐（CO（NH2）2·HNO3）溶于水而被除去。

（4）水蒸气蒸馏时可用调节冷凝水流速的方法，避免产品堵塞冷凝管或产品随水蒸气挥发，造成损失。

（5）该实验的关键是要控制好温度，温度过高易得到紫色物，降低产量。

（6）对于一些放热或涉及不稳定中间体的反应，以及为了使物质凝结为液体或晶体等情形，都需要用到冷却操作。

除自然冷却和用冷水冷却之外，实验室中常使用冰盐等冷却剂构成冷浴来实现冷却，表2－17提供一些常用的冷却剂可供选择。

表2－17　常用冷却剂的组成

为了保持冷却效率，通常把干冰和它的溶液盛放在保温瓶中或其他绝热性能好的容器中。这种用冷却剂的冷却只能维持有限的一段时间，因为当冷却剂不断从被冷却物那里吸收热量后，它的组成和性质也发生了改变，所以在操作中应常常注意冷却剂是否已经降低效率，应补充或更换冷却剂。

三、安全事项

（1）本实验使用浓硫酸、浓硝酸，注意不要弄到衣物、皮肤上，以免出现意外事故。

（2）注意水蒸气蒸馏装置的正确安装和安全管的水位，以免发生意外事故。

实验19　食品抗氧化剂TBHQ的合成

一、实验目的

（1）学习TBHQ的合成原理和分离提纯技术。

（2）学习电动搅拌器的安装和使用技术。

（3）掌握水蒸气蒸馏原理、仪器装置和操作技术。

（4）掌握固体有机物的结晶、分离提纯和熔点测定技术。

二、实验原理

TBHQ的化学名为2－叔丁基氢醌或2－叔丁基对苯二酚，是一种广泛使用的食品抗氧化剂；它还可与甲基化试剂作用，合成另一种抗氧化剂BHA（即2－叔丁基－4－甲氧基苯酚或3－叔丁基－4－甲氧基苯酚）。

本实验用下述反应合成TBHQ：

三、实验步骤

用150mL三口烧瓶，按图1－8（3）安装好滴液漏斗、回流冷凝管、温度计和搅拌装置。在三口烧瓶中装入2．8g（0．025mol）对苯二酚、10mL浓磷酸和10mL甲苯。冷凝管中慢速通入冷水。开动搅拌，并用水浴（或油浴）加热三口烧瓶，待瓶内混合物温度升至90℃时开始从滴液漏斗缓慢滴入2．5mL（约0．025mol）叔丁醇，并控制反应温度在90～95℃之间，在30～45min内滴完叔丁醇，并继续保温搅拌至固体物完全溶解为止（从滴加叔丁醇开始计时，约需1h）。撤去热浴，停止搅拌，趁热将反应物转移至50mL分液漏斗中，并趁热分去磷酸层。甲苯层倒回冲洗过的三口烧瓶中，加入30mL水，按图1－14装水蒸气蒸馏装置，用100mL锥形瓶作接收瓶，进行水蒸气蒸馏。蒸馏完毕后，将三口烧瓶内的被蒸馏物趁热抽滤，弃去固体物。滤液随即出现白色沉淀。将滤液和白色沉淀趁热转移至100mL烧杯中，静置让其自然冷却，最后用冷水浴充分冷却后抽滤，用少量冷水淋洗两次，并抽干后取出结晶物，放入表面皿中，用红外灯干燥至恒重，得白色闪亮的细粒状（或针状）晶体。将产物测熔点，称重后装入回收瓶，计算收率。必要时，可用水重结晶，使粗产物纯化。

四、思考题

（1）本合成反应为什么在甲苯／磷酸两相条件下进行？

（2）本实验中水蒸气蒸馏的目的何在，蒸馏完后为什么要趁热抽滤去固体物？

（3）反应中可否加入过量的叔丁醇，为什么？

（4）可否用浓硫酸取代浓磷酸作催化剂，为什么？

（5）写出由TBHQ合成BHA的反应式。

实验指导

一、预习要求

（1）复习酚类化合物的烃基化反应、可用的试剂和催化剂。

（2）复习水蒸气蒸馏原理、仪器装置和操作要点（见实验9）。

（3）复习固体有机物的重结晶技术（见实验4）和熔点测定技术（见实验3）。

二、实验说明

（1）主要原料和产物的物理性质如表2－18所示。

表2－18　主要原料和产物的物理性质

（2）搅拌棒采用简易密封式，用液体石蜡润滑。安装时，搅拌棒应保持垂直，其末端不能触及瓶底。搅拌棒在瓶内的长度不超过其总长度的一半，以免开动搅拌后摆动过大，碰撞瓶壁或瓶内的温度计等物。安装好后，应先用手旋动搅拌棒，确认其转动不受阻滞后，方可开动搅拌机。

（3）对苯二酚主要溶于磷酸中，滴入叔丁醇后，在磷酸的催化下，叔丁醇与对苯二酚反应，生成2－叔丁基对苯二酚，随即大部分溶入甲苯中，可减少其继续与叔丁醇反应而生成二取代或多取代产物的机会。

（4）反应温度不可太低，以免反应速度太慢；也不可太高，以减少二取代或多取代产物的生成。

（5）进行水蒸气蒸馏，是为了除去甲苯和未反应的对苯二酚。

（6）冷凝液不混浊，无油珠，水蒸气蒸馏即可停止。可将全部馏出液倒入分液漏斗中，待冷却后分出甲苯层，倒入回收瓶中，以便蒸馏回收甲苯。

（7）水蒸气蒸馏完毕后，将被蒸物趁热抽滤，滤去少量不溶或难溶于热水的二取代或多取代副产物。

三、安全事项

（1）量取及转移磷酸时，注意不使磷酸接触皮肤和衣物。

（2）量取甲苯和叔丁醇时，应远离火源。

（3）勿忘水蒸气蒸馏的有关安全问题。

实验20　相转移催化法合成苯甲醇

一、实验目的

（1）了解相转移催化反应的原理，学习利用相转移催化反应制取苯甲醇的方法。

（2）复习巩固电动搅拌、加热回流、萃取、干燥、常压蒸馏等实验基本操作。

（3）练习高温蒸馏和空气冷凝管的使用方法。

二、实验原理

用氯化苄制苯甲醇是由卤代烃水解制备醇的一个实际例子。水解在碱性水溶液中进行。由于卤代烃均不溶于水，这个两相反应进行得很慢，并且需要强烈搅拌。如果加入相转移催化剂如四乙基溴化铵，则反应时间可以大大缩短。

反应式：

三、实验步骤

图2－10　反应装置

在装有电动搅拌器的250mL三口烧瓶里加入9g碳酸钾、70mL水，搅拌溶解，再依次加入2g四乙基溴化铵和10mL氯化苄。搅拌加热回流反应1～1．5h。冷却，转入125mL分液漏斗中，分出有机层，水层用乙酸乙酯萃取三次，每次10mL。合并萃取液和有机层，用无水硫酸镁或碳酸钾干燥。

用一般的蒸馏装置蒸馏，回收乙酸乙酯后，将直形冷凝管改为空气冷凝管，继续蒸馏收集200～208℃的馏分。称重，计算产率。

四、思考题

（1）氯化苄碱性水解的反应历程是什么？

（2）简述相转移催化反应的原理。

（3）乙酸乙酯萃取的作用是什么？能否用其他溶剂代替？

（4）简述什么情况下才考虑用空气冷凝管蒸馏。

实验指导

一、预习要求

（1）复习卤代烃的亲核取代反应。

（2）复习电动搅拌、加热回流、萃取、干燥、常压蒸馏等实验操作要点。

二、实验说明

（1）相转移催化剂四乙基溴化铵可用三乙基苄基氯化铵代替。

（2）虽然加入了相转移催化剂，反应中仍然需要搅拌来加快相转移的速度。

（3）反应结束后，冷却到30～40℃为宜，过低的温度会有固体析出，影响下步的分离操作。

（4）主要原料及产物的物理常数如表2－19所示。

表2－19　主要原料及产物的物理常数

三、安全事项

（1）氯化苄有腐蚀性，加料时要细心，不要弄到皮肤上。一旦洒到皮肤上，要立即用水冲洗，再用肥皂水洗。

（2）高温蒸馏时，空气冷凝管温度较高，小心烫伤。

实验21　三苯甲醇的制备

一、实验目的

学习利用格氏反应合成三苯甲醇的原理和方法，掌握无水操作的技术。

二、实验原理

三、实验步骤

在250mL的圆底烧瓶中，放入1．5g镁条，并安装带无水氯化钙干燥管的球形冷凝管。量取6．7mL（10g）溴苯（相对分子质量为157．01，相对密度为1．495）溶于30mL无水乙醚中，将其中1／3由分液漏斗经冷凝管加入圆底烧瓶中，用手掌温热反应瓶，令反应发生。温热数分钟后，如反应仍不开始，可加入一小粒碘，以引发反应。当反应较为平稳后，将剩余的溴苯的醚溶液从冷凝管的上口慢慢加入反应瓶中。同时，控制滴加速度以使反应保持微沸状态。滴加完毕，当反应液停止沸腾时，将反应瓶置于约40℃热水浴上，在保持反应液微微沸腾的状态下，回流30～40min。回流完毕时，瓶中镁屑已完全溶解。

用冷水冷却反应瓶，在不断搅拌下，将5mL苯甲酸乙酯与10mL无水乙醚的混合液逐滴加入其中。滴加完毕后继续振荡5min，令反应完毕，这时反应物明显地分为两层。

在振荡与冷却下，将用7g氯化铵配成的饱和水溶液，由冷凝管上口慢慢加入反应瓶中，然后，在水浴上蒸去乙醚。往残余物中加入20mL石油醚（沸程60～90℃），搅拌几分钟，有大量浅黄色的三苯甲醇沉淀生成，过滤收集，用适量的80%乙醇重结晶。产量约5g，熔点为161～162℃。

此外，蒸去乙醚后的残余物也可进行水蒸气蒸馏，以除去未反应的溴苯和联苯等副产物，冷却后，三苯甲醇呈固态析出。

四、思考题

（1）如果苯甲酸乙酯和乙醚中含有乙醇，会对反应产生什么不好的影响？

（2）利用什么羰基化合物与格氏试剂反应，可制备一级醇、二级醇、三级醇？写出反应通式。

实验指导

一、预习要求

（1）复习、掌握格氏试剂的制备和应用，学习利用格氏试剂和苯甲酸乙酯反应制备三苯甲醇的原理。

（2）了解无水、无氧实验操作方法。

二、实验说明

（1）本反应仪器要干燥，绝对不能有水，这是进行格氏试剂反应成功的关键。

（2）要用砂纸把镁条表面的氧化层擦去，然后剪成小段（约5mm长），以增加反应接触面，使生成格氏试剂的反应较快进行。此外，也可多加一小粒碘，以诱导反应开始。

（3）反应不可太剧烈，否则，温度高时乙醚会从冷凝管上口逸出。

（4）三苯甲醇在乙醇中溶解度较大，但不溶于水，可先用95%的乙醇溶解。

三、安全事项

用乙醚作溶剂时，绝对不能有明火。

实验22　苯乙酮的制备

一、实验目的

（1）学习苯乙酮的制备原理和方法。

（2）掌握电动搅拌器的操作。巩固萃取、液体干燥和蒸馏的操作技术。

二、实验原理

以芳香烃和酰卤（或酸酐）为原料发生Friedel－Crafts酰基化反应是制备芳酮最重要的方法。苯乙酮可通过苯和乙酸酐反应制得。反应式如下：

实验中苯还用做溶剂，三氯化铝既作催化剂，又作络合剂，故两者均是过量的。

三、实验步骤

1．方法一

在250mL三口烧瓶中，分别安装电动搅拌器、滴液漏斗和回流冷凝管。冷凝管上端通过氯化钙干燥管和气体吸收装置相连。

迅速称取32g经研碎的三氯化铝和40mL苯，放于三口烧瓶中。启动搅拌器，由滴液漏斗滴加9．5mL（约10．2g，0．1mol）乙酸酐和10mL苯的混合液，约需20min滴完。加料完毕后，在60℃以下水浴加热30min，至三氯化铝全部溶解为止，此时应无氯化氢气体逸出。

将三口烧瓶浸于冰水浴中，在搅拌下慢慢滴加140mL冷却的稀盐酸（体积比为1∶1）。当瓶内固体物质完全溶解后，分出苯层。水层每次用20mL苯萃取两次。合并苯层，依次用5%氢氧化钠溶液、水各20mL洗涤，用无水硫酸镁干燥30 min。

2．方法二

在装有回流冷凝管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中，加入25mL苯和20g无水三氯化铝，冷凝管的上口接氯化钙干燥管，干燥管再与氯化氢吸收系统连接。慢慢滴加6mL乙酸酐，开始可先滴几滴，待反应发生后再继续滴加。此反应为放热反应，应控制滴加速度，勿使反应过于剧烈，以三口烧瓶稍热为宜，边滴加乙酸酐边振荡三口烧瓶，15～20min滴加完毕。待反应缓和以后，再用水浴加热回流，以使反应完全，直至不再有氯化氢气体产生为止（约需30min）。将反应液冷却至室温，在搅拌下倒入盛有50mL浓盐酸和50g碎冰的烧杯中进行水解（须在通风橱或室外进行）。若水解后有固体不溶物（氢氧化铝），可加少量盐酸使之溶解。把混合液转入分液漏斗中分出有机相，水相用50mL乙醚分两次提取，合并有机相，依次用等体积的5%氢氧化钠溶液和水各洗涤一次，经无水硫酸钠干燥，过滤。滤液先在水浴上蒸出乙醚和过量的苯，然后在石棉网上加热，继续蒸馏到90～100℃停止蒸馏，将直形冷凝管换成空气冷凝管，继续蒸馏，收集198～202℃的馏分，产物为无色透明液体，产量为4～5g。

产物也可用减压蒸馏。苯乙酮的沸点与压力的关系如表2－20所示。

表2－20　苯乙酮的沸点与压力的关系

四、思考题

（1）反应完成后为什么要加入冷却的稀盐酸？

（2）反应中为什么要用过量的苯和三氯化铝？

（3）如何用Friedel－Crafts反应制备二苯甲烷、苄基苯基酮、对硝基二苯酮 ？

实验指导

一、预习要求

（1）了解Friedel－Crafts酰基化反应的原理和实验方法。

（2）复习萃取、液体干燥和蒸馏等基本操作技术内容。

二、实验说明

（1）主要原料和产物的物理性质如表2－21所示。

（2）电动搅拌器的安装和使用参见实验19。

表2－21　主要原料和产物的物理性质

（3）三氯化铝的质量好坏是实验成败的关键。三氯化铝极易吸潮变成黄色，影响实验的进行。因此，应取用白色小颗粒或粉末状的三氯化铝，称取、研磨速度要快，且尽可能研碎。另外，实验所用药品应无水，仪器应充分干燥。苯可经无水氯化钙或金属钠干燥处理，乙酸酐应在临用前重新蒸馏，取137～140℃的馏分使用。

（4）苯与乙酸酐反应是放热反应，应控制滴加乙酸酐和苯混合液的速度。若滴加速度过快，导致反应过于剧烈，急剧产生氯化氢气体，将内容物冲出反应器。

（5）要控制水浴加热温度，保证水浴加热时间，否则因反应副产物增多或反应不完全影响产物的收率，反应何时结束应根据三氯化铝的溶解情况判断。

（6）冷却的稀盐酸可用70mL浓盐酸与70mL冰水混合配制。刚开始滴加冷却的稀盐酸时，反应放出大量的热，并伴随有大量氯化氢气体产生，应严格控制滴加速度。随着冷却的稀盐酸滴加量的增加，瓶内有大量白色固体生成，阻碍电动搅拌器的转动，易造成搅拌棒与电机连接处橡胶管断裂、脱落。可用手旋动搅拌棒协助转动，同时适当加快滴加速度，直至搅拌棒转动不受阻滞为止。

（7）为了防止气体吸收装置的倒吸，反应中应注意气体吸收装置中漏斗的正确位置，漏斗应斜放，一半浸在液体中，一半留在空气中。

（8）苯乙酮的沸点是202℃，因此，蒸馏苯乙酮时应用空气冷凝管。

三、安全事项

（1）三氯化铝易潮解，对皮肤有较强的刺激性，称量和研磨时最好戴上橡胶手套。如果皮肤不慎接触，先用布擦后，再用大量水冲洗。

（2）取用有毒试剂苯时应在通风橱内进行，水浴蒸去苯时应注意蒸馏装置的各个接口的连接情况，防止着火。

实验23　邻硝基苯酚和对硝基苯酚的制备

一、实验目的

（1）熟悉苯环上亲电取代反应原理和定位规则的应用。

（2）学习分离邻硝基苯酚、对硝基苯酚的原理和方法。

（3）掌握水蒸气蒸馏、重结晶的基本操作。

二、实验原理

酚羟基活化苯环作用的存在，使苯酚亲电取代反应易于进行。苯酚的硝化属于亲电取代反应的一种，在室温下以硝酸作为硝化剂即可发生作用。由于酚羟基的定位效应，主要是生成邻、对位产物。

生成的邻硝基苯酚由于能形成分子内氢键，沸点较对硝基苯酚低，同时在沸水中的溶解度也较对硝基苯酚小，易随水蒸气蒸出，因此，借助水蒸气蒸馏可将两异构体分开。

三、实验步骤

滴液漏斗固定在铁圈上，将滴液漏斗下口和温度计放入150mL锥形瓶中。

锥形瓶中放置4．5g苯酚、0．5mL水和15mL苯，滴液漏斗中放置4mL浓硝酸。将锥形瓶置于冰水浴中冷却，待瓶内混合物温度降至10℃以下，自滴液漏斗中逐滴滴入浓硝酸，不时振摇锥形瓶，小心维持温度在5～10℃。浓硝酸滴加完后，将锥形瓶在冰水浴中放置5min，再在室温下放置1h。然后将锥形瓶在冰水浴中冷却，对硝基苯酚析出，抽滤，晶体用10mL苯洗涤。对硝基苯酚粗产物用2%稀盐酸重结晶。

将滤液和苯洗涤液合并置于分液漏斗中，苯层转入三口烧瓶中，加15mL水进行水蒸气蒸馏（图1－14）。待苯全部蒸出后，调换接收器，继续蒸出邻硝基苯酚。冷却、抽滤并收集邻硝基苯酚。邻硝基苯酚、对硝基苯酚总收率为36%～40%。

三口烧瓶中的残液加入10mL 1%氢氧化钠溶液作用后，再倒入废液缸。

四、思考题

（1）试比较苯、硝基苯、苯酚硝化的难易，并解释其原因。

（2）本实验有哪些可能的副反应，如何减少这些副反应的发生？

（3）水蒸气蒸馏常用于哪几种情况，本实验属于其中哪种情况？

实验指导

一、预习要求

（1）复习苯环亲电取代反应的原理和定位规律。

（2）熟悉水蒸气蒸馏、重结晶的基本操作。

二、实验说明

（1）主要原料和产物的物理性质如表2－22所示。

表2－22　主要原料和产物的物理性质

（2）苯酚的硝化是放热反应，应严格控制滴加浓硝酸的速度和反应温度。若反应温度过高，将增加副产物的生成，例如硝基酚可继续硝化或氧化，降低收率。

反应温度过低，对硝基苯酚收率会较高。

（3）反应过程中不断振摇锥形瓶，振摇应较剧烈，使酚与酸充分接触，保证反应完全；同时也可防止反应容器内出现局部过热现象。

（4）2%稀盐酸重结晶对硝基苯酚时，注意判断是否完全溶解，完全溶解时，液体中常见少量油珠。

（5）依据蒸馏弯管处颜色变化可判别苯是否完全蒸完，当蒸馏弯管处呈现深黄色油珠状时即表明苯已蒸完，可立即调换接收器。如接收过早，大量苯溶剂的存在，会影响邻硝基苯酚的析出，造成实验失败；接收过迟，对邻硝基苯酚的收率造成直接影响。

（6）水蒸气蒸馏邻硝基苯酚时，往往由于邻硝基苯酚的晶体析出而堵塞冷凝管。可通过调节冷凝水的流速甚至放出冷凝水加以解决。

（7）停止水蒸气蒸馏时，应先打开止水夹连通大气，再移开热源，避免发生倒吸现象。

（8）副产物主要为2，4－二硝基苯酚，因其毒性很大，且能渗入皮肤为人体所吸收，处理残液时必须加入1%氢氧化钠溶液。

三、安全事项

（1）苯酚对皮肤有较强的腐蚀性，取用时要注意。如不慎弄到皮肤上，应立即用肥皂水和水冲洗，再用少许乙醇擦洗。

（2）反应生成有毒化合物，操作必须小心。

（3）注意水蒸气蒸馏的有关安全问题。

实验24　辛烯醛的制备

一、实验目的

（1）学习醇醛缩合制备辛烯醛的原理和方法。

（2）复习滴液漏斗使用、有机物干燥和减压蒸馏等操作。

二、实验原理

具有α－活泼氢的醛、酮化合物在碱的作用下，发生醇醛缩合反应，常用的碱有氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化钡等。

正丁醛在碱催化下进行醇醛缩合，生成2－乙基－3－羟基己醛，此化合物在反应条件下会脱水生成2－乙基－2－己烯醛，一般称为辛烯醛。

反应式为

三、实验步骤

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗的50mL三口烧瓶中，加入6．5mL 2%氢氧化钠溶液。充分搅拌下，从滴液漏斗不断滴加5g正丁醛，同时使反应瓶内的温度保持在78～82℃（水浴加热），滴加正丁醛的速度不宜太快，一般控制在30min左右滴完。正丁醛滴加完毕后，反应液变为浅黄色或橙色，继续在78～82℃搅拌1h，使反应完全。将反应液倒入分液漏斗中，分去碱液，产品用水洗至中性，一般洗涤三次，每次用5mL。将洗过的产品倒入一干净、干燥的锥形瓶中，塞好塞子，放置片刻，少量的水和絮状物沉入瓶底，产品变成清亮的溶液，否则加入适量的无水硫酸钠干燥。减压蒸馏，收集60～70℃／1．33～4kPa的馏分，产品为无色或略带浅黄色的带腥味的液体，产量约3～3．5g。纯的辛烯醛是无色液体，沸点为177℃（略有分解），相对密度为0．848。

四、思考题

（1）本实验中，氢氧化钠的作用是什么？

（2）试写出过量甲醛在碱的作用下，分别与乙醛和丙醛反应的最终产物。

实验指导

一、预习要求

（1）了解醇醛缩合制备α，β－不饱和醛的原理和方法。

（2）复习搅拌、回流、滴液及减压蒸馏等基本操作。

二、实验说明

（1）主要原料和产物的物理性质如表2－23所示。

表2－23　主要原料和产物的物理性质

（2）醇醛缩合使用稀碱催化，如使用浓碱则使副反应增加。

（3）醇醛是一分子醛的α－碳与另一分子的醛基反应生成醇醛，该产物不稳定，加热时脱水得到α，β－不饱和醛。

（4）反应是放热反应，滴加正丁醛的速度不宜太快。瓶塞穿孔搅拌处要注意密封，防止正丁醛挥发（正丁醛的沸点为75℃），反应温度最高不超过90℃。

（5）由于烯醛的不稳定性，蒸馏辛烯醛时要求减压，以免高温时发生分解、聚合等副反应。

三、安全事项

辛烯醛是不饱和醛，容易引起过敏现象，处理产品时要注意。

实验25　环戊酮的制备

一、实验目的

（1）学习二元羧酸脱羧制备环戊酮的原理和方法。

（2）掌握蒸馏、分馏和萃取的操作。

二、实验原理

三、实验步骤

将10g粉状己二酸与0．5g研细的氢氧化钡晶体均匀地混合后，加入100mL的圆底烧瓶中，装好蒸馏装置，并插一支300℃的温度计，温度计水银球末端离瓶底约5mm以下。慢慢加热反应物，于1．5h内达到285～295℃。保持此温度（环戊酮缓慢馏出）直到烧瓶中仅留有少量的干燥残渣为止，需1～2h，收集馏出物并用氯化钙盐析，将环戊酮从馏出物中分离出来。先用少量10%碳酸钠溶液洗去己二酸，再水洗。经无水氯化钙干燥后，进行蒸馏，收集128～131℃的馏分，产量约3～4g。

四、思考题

（1）从环己酮制备环戊酮用什么方法？

（2）烧瓶中的残渣是什么？

实验指导

一、预习要求

（1）了解二元羧酸受热脱羧的反应。

（2）学习蒸馏、萃取、液体有机物干燥的实验操作。

二、实验说明

（1）主要原料和产物的物理性质如表2－24所示。

表2－24　主要原料和产物的物理性质

（2）可以将己二酸与氢氧化钡晶体一起研磨。

（3）压力为1．33kPa时己二酸的沸点为256℃，若温度超过300℃，有己二酸被蒸馏出来。

（4）瓶中残渣不易洗掉，可以加入几粒氢氧化钠和几毫升乙醇，放置一夜后洗涤。

三、安全事项

环戊酮易燃，实验中注意预防火灾事故。

实验26　呋喃甲酸和呋喃甲醇的制备

一、实验目的

（1）了解在强碱性条件下，不含活泼氢的醛进行歧化反应。

（2）学习利用歧化反应制备呋喃甲醇和呋喃甲酸。

二、实验原理

在强碱性条件下，不含α－活泼氢的醛进行自身的氧化还原反应，一分子醛被氧化成酸，另一分子醛被还原成醇。反应式为

三、实验步骤

在100mL烧杯中，放置8．2mL新蒸馏过的呋喃甲醛（糠醛），烧杯浸于冰浴中冷却。另取4g氢氧化钠溶于9mL水中，冷却后，在搅拌下，用滴管将氢氧化钠溶液慢慢滴加到呋喃甲醛中，在滴加过程中必须保持反应液温度在8～12℃之间。加完后，仍保持此温度继续搅拌1h，反应即可完成，得黄色浆状物。

在搅拌下慢慢加入水（约9mL），使沉淀恰好溶解，此时溶液呈暗红色。将溶液倒入分液漏斗内，每次用8mL乙醚，共提取四次。将提取液用无水碳酸钾干燥，先在水浴上蒸去乙醚，然后在石棉网上加热蒸馏呋喃甲醇，收集169～172℃的馏分，产量为2．5～3．5g。

乙醚提取后的水溶液在搅拌下慢慢加入盐酸，恰至pH值为3（约需加入2．5mL盐酸）。冷却，过滤，用适量水洗涤2～3次，抽干后收集产品。将产品溶于10～15mL的热水中，加适量活性炭，煮沸10min，趁热过滤。滤液冷却后即有结晶析出，过滤，晾干，产量为4g，熔点为133℃。

四、思考题

（1）写出苯甲醛、甲醛在浓氢氧化钠溶液中的反应方程式，列出所有产物。

（2）在所给实验条件下，丙醛与氢氧化钠溶液如何进行反应，叔丁基甲醛与氢氧化钠如何进行反应？

（3）怎样利用Cannizzaro反应，将呋喃甲醛全部转化为呋喃甲醇？

实验指导

一、预习要求

（1）查阅歧化反应的原理和糠醛的性质。

（2）预习糠醛发生歧化反应的条件和操作。

二、实验说明

（1）主要原料和产物的物理性质如表2－25所示。

表2－25　主要原料和产物的物理性质

（2）糠醛久置易变成深红褐色，且往往含有水，故一般使用前需要重新蒸馏提纯，可收集54～55℃／2．27kPa或69～70℃／4．00kPa的馏分。新蒸过的糠醛为无色或淡蓝色液体。

（3）反应温度控制在8～12℃，若高于12℃，则反应温度极易升高而难以控制，致使反应物变成深红色，影响收率；若低于8℃，则反应过慢，可能使氢氧化钠积累，可导致反应“暴发”。

（4）在反应过程中，会有较多的呋喃甲酸钠析出，可加水溶解。但加水不宜过多，否则会损失一部分产品。酸化时，酸要加够，保证pH值为3左右，使呋喃甲酸充分游离出来。此步是影响呋喃甲酸收率的关键。

（5）重结晶呋喃甲酸粗品时，不要长时间加热回流。如果长时间加热回流，部分呋喃甲酸会被破坏，出现焦油状物。

三、安全事项

使用乙醚、活性炭时均要注意安全。

实验27　双酚A的制备

一、实验目的

（1）学习双酚A的制备原理和方法。

（2）练习回流、重结晶、过滤等操作。

二、实验原理

三、实验步骤

在100mL三口烧瓶中加入1g Na2S2O3·5H2O，加热熔化，再加入0．4g一氯乙酸，混合均匀后再依次加入10g苯酚、17mL甲苯，搅拌下将7mL80%硫酸缓慢加入，装上冷凝管，在烧瓶的另一口装上温度计，以便控制反应温度。从冷凝管上口滴加4mL丙酮，注意控制反应温度不超过35℃。然后在水浴上保持反应温度40℃，并搅拌约2h。把产物倒入盛有50mL冷水的锥形瓶中，静置。完全冷却后，减压过滤，并用冷水将固体产物洗涤到滤液不显酸性，抽干即得粗产品，粗产品干燥后可用甲苯重结晶。纯双酚A是白色针状结晶，熔点为155～156℃。

四、思考题

（1）如何用98%浓硫酸配制20mL 80%硫酸？

（2）苯酚和丙酮的物质的量之比为2∶1时在硫酸催化下进行缩合反应，可能生成哪几种产物？

实验指导

一、预习要求

（1）了解双酚A制备的原理。

（2）了解回流、搅拌、过滤、重结晶等实验操作。

二、实验说明

（1）主要原料和产物的物理性质如表2－26所示。

表2－26　主要原料和产物的物理性质

（2）硫代硫酸钠与一氯乙酸反应，生成该反应的助催化剂。

（3）苯酚过量以减少副反应，甲苯在此作为分散剂，防止反应生成物结块。

（4）硫酸需配制成78%～80%溶液，浓度太大会使苯酚氧化，浓度太小催化效果不好。

（5）可以先用10%NaHCO3溶液洗涤，以免洗涤用水过多。

三、安全事项

一氯乙酸、苯酚对皮肤有一定的腐蚀性，甲苯有毒，浓硫酸有氧化性、腐蚀性，实验中要注意安全，保持通风。

实验28　肉桂酸的制备

一、实验目的

了解Perkin反应的原理，用Perkin反应制备肉桂酸。

二、实验原理

芳香醛或芳杂环醛和乙酸酐在碱性催化剂作用下，可以发生缩合反应，生成α，β－不饱和羧酸，这个反应叫Perkin反应。例如，苯甲醛和乙酸酐在无水乙酸钠（钾）的存在下发生Perkin反应，生成肉桂酸。反应过程可表示如下：

反应首先是乙酸酐在乙酸钠的作用下，生成乙酸酐的碳负离子，然后，碳负离子和芳香醛进行亲核加成反应，经一系列中间体后，产生α，β－不饱和酸酐，经水解得肉桂酸，肉桂酸在一般情况下以反式存在。

下面列出了分别用乙酸钾和碳酸钾作催化剂的两种合成方法。

三、实验步骤

1．方法一

在50mL圆底烧瓶中，加入1．5g无水乙酸钾、3．8mL乙酸酐、2．5mL苯甲醛和几粒沸石，装上回流冷凝管，用电热套加热回流1．5～2h。回流完毕后，趁热将反应液倒入250mL圆底烧瓶中，并用少量热水冲洗反应瓶3～4次，以使反应液全部转移到圆底烧瓶中。然后缓慢加入适量的固体碳酸钠（2．5～4g），溶液呈碱性，进行水蒸气蒸馏，直至馏出液无油珠后即可停止水蒸气蒸馏。

在上述的250mL圆底烧瓶中，加入少量活性炭，装上回流冷凝管，加热回流5～10min，趁热过滤，将滤液转移到锥形瓶中，冷却至室温，在搅拌下往滤液中缓慢滴加浓盐酸至溶液呈酸性（pH值约为5）。用冰水冷却，待结晶完全后，过滤收集晶体，并以少量冷水洗涤晶体，干燥、称重。产品约4g。

粗产品用热水或用70%乙醇进行重结晶，熔点为131．5～132℃。

2．方法二

在250mL圆底烧瓶中，加入2．5mL新蒸馏过的苯甲醛、7mL乙酸酐和3．5 g无水碳酸钾。在170～180℃的油浴中，将此混合物回流45min。由于逸出二氧化碳，最初有泡沫出现。

冷却反应混合物，加入20mL水，浸泡几分钟，用玻璃棒轻轻压碎瓶中的固体，并用水蒸气蒸馏，从混合物中蒸除未反应的苯甲醛（可能有些焦油状聚合物）。再将烧瓶冷却，加入20mL 10%氢氧化钠水溶液，使所有的肉桂酸形成钠盐而溶解。加45mL水，将混合物加热，活性炭脱色，趁热过滤，将滤液冷至室温以下。配制浓盐酸和水1∶1的混合液，在搅拌下，将此混合液加到肉桂酸盐溶液中至溶液呈酸性（pH值约为5）。用冷水冷却，待结晶完全，过滤，干燥并称重。粗产品可用热水重结晶。

四、思考题

（1）在制备中，回流完毕后，加入固体碳酸钠，使溶液呈碱性，此时溶液中有几种化合物？各以什么形式存在？写出它们的分子式。

（2）苯甲醛和丙酸酐在无水丙酸钾的存在下，相互作用后得到什么产品？

实验指导

一、预习要求

（1）了解Perkin反应的原理和肉桂酸的制备方法。

（2）查阅苯甲醛、乙酸酐、肉桂酸等物质的有关物理性质。

二、实验说明

（1）本实验如果把羧酸钾（钠）盐改为碳酸钾或三级胺，反应也能顺利进行。如在肉桂酸合成中，用碳酸钾代替乙酸钾，反应进行的周期要短得多。催化剂究竟是什么还不清楚，但不能肯定是碳酸钾。因为反应开始时总有微量水存在，反应第一步可能包括酸酐的水解，随之与碳酸钾生成羧酸钾盐，而羧酸钾盐催化这个反应已是众所周知的。

（2）无水乙酸钾需新鲜熔焙，方法是将含水乙酸钾放入蒸发皿中加热，盐首先在自己的结晶水中熔化，水分蒸发后又结成固体，再猛烈加热使其熔融，不断搅拌，趁热倒在金属板上，冷却后研碎，放在干燥器中待用。

（3）苯甲醛必须是新蒸馏过的。因为苯甲醛久置后容易自动氧化生成苯甲酸，既影响反应的进行，又影响产品质量。乙酸酐久置也会因吸潮和水解转变为乙酸，故宜在实验前重新蒸馏。

三、安全事项

乙酸酐有强烈的刺激性和腐蚀性，要防止吸入，避免直接接触。

实验29　己二酸的制备

一、实验目的

学习用环己醇氧化制备己二酸的原理和方法，掌握浓缩、过滤、重结晶等操作技术。

二、实验原理

以环己醇为原料氧化制备己二酸，常用的氧化剂是浓硝酸和高锰酸钾（酸性或碱性）。本实验是以高锰酸钾为氧化剂，在碱性条件下进行氧化，其反应式为

三、实验步骤

在250mL烧杯内安装机械搅拌装置。将50mL 0．3mol／L NaOH溶液放于烧杯内，在不断搅拌下加入6．0g KMnO4，然后滴加2．1mL环己醇，维持反应温度在43～47℃。当环己醇滴加完毕而且反应温度降至43℃左右时，在沸水浴中加热几分钟，使反应完全。在一张平整的滤纸上点一小滴混合物以试验反应是否完成。如果观察到试剂的紫色存在，可以用少量固体亚硫酸氢钠除去残留的高锰酸钾。

将反应混合物趁热抽滤，滤渣可用少量10%碳酸钠溶液洗涤，将滤液倒入烧杯，冷却，在搅拌下滴加浓盐酸，至溶液呈强酸性，小心地加热使溶液的体积减少到10mL左右，冷却，己二酸沉淀析出，抽滤，晾干。

为得到纯净的己二酸，可用水进行重结晶，抽滤，烘干称量并计算收率。

测定重结晶产品的熔点。

四、思考题

（1）做本实验时，为什么必须严格控制滴加环己醇的速度和反应物的温度？

（2）在有机制备中为什么常使用搅拌器？在什么情况下，搅拌装置采用封闭器，而有时可以省去？

实验指导

一、预习要求

（1）了解用氧化还原反应制备己二酸的原理和方法。

（2）复习重结晶操作部分。

二、实验说明

（1）主要反应物和产物的物理性质如表2－27所示。

表2－27　主要反应物和产物的物理性质

（2）环己醇与高锰酸钾反应是放热反应，应该控制环己醇的滴加速度和反应温度。若环己醇滴加速度过快，反应温度太高，可能会使反应过于剧烈，难以控制，使内容物冲出反应器；温度过低，易积累原料，一旦反应，会造成失控。

（3）环己醇与高锰酸钾反应结束后的混合物中含有大量的二氧化锰沉淀，其中夹杂己二酸钾盐，所以抽滤后的滤渣必须用碳酸钠溶液洗涤。

（4）对浓缩反应结束后的溶液，宜掌握好其体积。若浓缩液过多，因水溶解而损失；若浓缩液过少，部分无机盐析出，夹杂在产物中，影响产物的质量或后续处理。

（5）重结晶时，水溶液的用量可根据其溶解度计算。己二酸在100g水中的溶解度如表2－28所示。

表2－28　己二酸在100g水中的溶解度

（6）实验完毕后，用过的仪器、玻璃器皿若不能用水洗净，可用稀草酸洗涤，再用水冲洗干净。

三、安全事项

注意用电安全，使用搅拌器时应先检查是否有漏电现象。

实验30　对硝基苯甲酸的制备

一、实验目的

（1）掌握利用对硝基甲苯制备对硝基苯甲酸的原理及方法。

（2）掌握电动搅拌装置的安装及使用。

（3）练习并掌握固体酸性产品的纯化方法。

二、实验原理

该反应为两相反应，还要不断滴加浓硫酸，为了增加两相的接触面，尽可能使其迅速均匀地混合，以避免因局部过浓、过热而导致其他副反应的发生或有机物的分解，本实验采用电动搅拌装置。这样，不但可以较好地控制反应温度，同时也能缩短反应时间和提高产率。

生成的粗产品为酸性固体物质，可通过加碱溶解、再酸化的办法来纯化。纯化的产品用蒸汽浴干燥。

三、实验步骤

安装带搅拌、回流、滴液的装置如图2－11所示。在100mL的三口烧瓶中依次加入2g对硝基甲苯、6g重铬酸钾粉末及15mL水。

在搅拌下自滴液漏斗滴入10mL浓硫酸（注意用冷水冷却，以免对硝基甲苯因温度过高挥发而凝结在冷凝管上）。硫酸滴完后，加热回流0．5h，反应液呈深绿色（此过程中，冷凝管可能会有白色的对硝基甲苯析出，可适当关小冷凝水，使其熔融滴下）。待反应物冷却后，转入盛有25mL冷水的烧杯中，再用少量（约10mL）冷水洗涤烧瓶，待有沉淀析出，抽滤，并用20mL水分两次洗涤。

图2－11　反应装置

将洗涤后的对硝基苯甲酸的固体粗产品放入盛有10mL 5%硫酸的烧杯中，沸水浴上加热10min，冷却后抽滤（目的是除去未反应完的铬盐）。将抽滤后的固体溶于15mL 5%NaOH溶液中，50℃温热后抽滤，充分搅拌下将抽滤得到的滤液慢慢加入盛有20mL 15%硫酸溶液的烧杯中，析出黄色沉淀，抽滤，用少量冷水洗涤两次，干燥后称重。产品已足够纯净，如需进一步提纯，可用乙醇－水重结晶，产品为浅黄色的针状结晶，熔点241～242℃，产量约2g。

四、思考题

（1）反应结束后，为何要转入25mL冷水中？

（2）为何要将粗产品放入盛有10mL 5%硫酸的烧杯中并在沸水浴上加热10 min？

（3）为何将沉淀溶于5%氢氧化钠溶液中并在50℃附近过滤？

（4）为何最后将脱色后的滤液倒入15%硫酸中？硫酸为何不能反加至滤液中？

实验指导

一、预习要求

（1）复习苯环上支链的氧化反应及常用的氧化剂。

（2）复习重结晶的基本操作要点。

二、实验说明

（1）将沉淀溶于5%氢氧化钠溶液中并在50℃附近过滤的目的是除去未作用的对硝基甲苯（熔点51．9℃）和进一步除去铬盐（生成氢氧化铬沉淀）。如过滤温度太低，则对硝基苯甲酸钠也会析出而被滤去。

（2）硫酸不能反加至滤液中，否则生成的沉淀会包含一些钠盐而影响产物的纯度。中和时应使溶液呈强酸性，否则需补加少量的酸。

（3）因产物熔点太高，普通硫酸熔点浴易发生危险，最好用熔点仪测定熔点。

（4）主要原料和产物的物理常数如表2－29所示。

表2－29　主要原料和产物的物理常数

三、安全事项

本实验反应体系中K2Cr2O7的硫酸溶液以及浓硫酸、NaOH溶液都具有腐蚀性，注意不要弄到衣服和皮肤上。

实验31　生长素2，4－D的制备

一、实验目的

学习制备生长素2，4－D的原理和方法。

二、实验原理

生长素2，4－D的学名为2，4－二氯苯氧乙酸，是一种植物生长刺激剂，促进作物早熟增产，加速插条生根。它也是一种选择性除莠剂。2，4－D的制备可用2，4－二氯苯酚和一氯乙酸为原料在碱的存在下进行，其反应式为

三、实验步骤

称取2g 2，4－二氯苯酚，置于蒸发皿内，加入5mL20%的氢氧化钠溶液，搅拌至全溶后再继续搅拌10min。将1．3g一氯乙酸分四批加入上述溶液中（注意须待已加入的一氯乙酸经搅拌至全溶后，方可续加下一部分），避免反应太快。加完一氯乙酸后，将蒸发皿移至石棉网上用小火加热，并不断搅拌至蒸干变白色固体为止。稍冷，加入50mL水溶液，若不溶可加热使之全溶，趁热滴加浓盐酸至刚果红试纸变蓝，此时蒸发皿中有白色固体或油状物析出，冷却，油状物变固体，将固体搅碎，抽滤，在漏斗中水洗两次，干燥，得白色或浅黄色固体，产量为1．8～2．5g，收率为66%～92．5%。

四、思考题

试从苯出发，提出一条合成2，4－D的反应路线。

实验指导

一、预习要求

（1）学习酚的结构、性质和反应。

（2）了解一氯乙酸的性质和注意事项。

（3）了解2，4－D的其他制备方法。

二、实验说明

（1）制备2，4－二氯酚钠时，为使反应完全，溶解后再搅拌10min，反应溶液pH值为12。

（2）加一氯乙酸时要分批加入，防止反应温度超过40℃，一氯乙酸发生分解，产生羟基乙酸。

（3）加完一氯乙酸后的反应须在100～110℃条件下进行，所以反应过程要加热至沸腾并蒸干。

本实验操作方法简单易行，但若不按照上述说明操作，则所得收率相差悬殊，有时甚至得不到固体产物。

（4）主要反应物和产物的物理性质如表2－30所示。

（5）制备得到的2，4－D可以配制成0．5%的水溶液（向其中加入碳酸钠以中和游离酸）。加一些洗涤剂作为湿润剂，加入一些尿素（碳酰二胺）作为肥料。该药剂用于苗圃试验药效时，可发现花苗不受伤害，但杂草在4～5d后开始枯萎，几周后将被消灭。

（6）本实验方法可用于制备苯氧乙酸。苯氧乙酸是杀虫剂，也是合成生长素、除草剂和药物的中间体。

表2－30　主要反应物和产物的物理性质

其反应式为

配料物质的量之比： 苯酚∶一氯乙酸∶氢氧化钠＝1∶1∶2．4～2．6

用2g苯酚加20%氢氧化钠溶液8～9mL，在40～50℃搅拌反应20min，冷却至室温，分批加入2g一氯乙酸。其他操作与“2，4－D”方法相同。

苯氧乙酸的相对分子质量为152．15，为白色晶体，易溶于醇、醚、苯、二硫化碳和冰醋酸，能溶于水，熔点为98℃。

三、安全事项

一氯乙酸是一种易潮解晶体，对皮肤的刺激性、腐蚀性很强，而且本品腐蚀皮肤时痛觉较轻，不易引起注意，因此称量时要特别小心。如果不慎接触皮肤，先用大量水冲洗，再用3%的碳酸氢钠溶液擦洗。

实验32　羧酸酯的制备

一、实验目的

（1）学习羧酸酯的制备原理和方法。

（2）掌握分水器的使用方法和分馏操作。

二、实验原理

羧酸酯一般是由羧酸和醇在少量Bronsted酸或Lewis酸的催化下反应而得。由于酯化反应是一个可逆反应，在平衡时一般只有2／3左右的酸和醇转变成酯。为了提高收率，通常采用增加酸或醇的用量，以及不断移去产物酯或水的方法来进行酯化反应。至于是使用过量的醇还是酸，则取决于原料的价格和操作是否方便等因素。除去酯化反应中的酯和水，一般是借助形成低沸点共沸物来进行。本实验借助正丁醇与水形成低沸点共沸物，不断把水带出反应体系，来达到提高酯化收率的目的。

三、实验步骤

在150mL二口烧瓶中，加入0．40mol羧酸、0．40mol醇、1．0g一水合硫酸氢钠和几粒沸石，振荡使之混匀，瓶口分别装置温度计（水银球伸至液面以下）和分水器，分水器上端接一回流冷凝管（图1－16），分水器内盛满正丁醇（需6～6．5 mL）。然后用小火隔着石棉网加热（或电热套加热），不久即有正丁醇－水的共沸物蒸出，而且可以看到小水珠逐渐沉到分水器的底部，反应过程中瓶内温度缓慢上升至一定温度后不再变化，反应生成的水有7～9mL，若长时间不见有水带出，便可停止反应（需20～30min）。当反应液冷却至70℃以下时，将反应物直接倒入蒸馏烧瓶中（固体催化剂可重复使用）。加热蒸馏，按酯的沸点收集产物。

四、思考题

（1）一水合硫酸氢钠为什么具有催化酯化反应的作用？其为Bronsted酸还是Lewis酸？

（2）为什么粗产物可用“倾析法”分离，即可进行蒸馏操作纯化产物？

（3）为什么实际分水量比理论值高？

实验指导

一、预习要求

（1）了解酯化反应的原理和实验方法。

（2）复习分水器的使用方法以及蒸馏操作等内容。

二、实验说明

（1）正丁醇－水的共沸点为93℃（含水44．5%），共沸物冷凝后，在水分离器中分层，上层主要是正丁醇（含水20．1%），回流到反应瓶中，下层主要是水（含正丁醇7．7%）。若反应混合物中没有与水形成低沸点共沸物的组分，可以采用加入苯的方法，使苯和水形成二元低沸点共沸物或苯、水和醇形成三元低沸点共沸物，以除去反应中生成的水，使收率有所提高。

（2）一水合硫酸氢钠催化酯化反应的结果如表2－31所示。

表2－31　一水合硫酸氢钠催化酯化反应的结果

实验33　乙酸乙酯的制备

一、实验目的

了解酯化反应的原理，掌握液态有机物的洗涤、干燥和蒸馏等基本操作技术。

二、实验原理

乙酸乙酯是由乙酸和乙醇在少量浓硫酸的催化作用下制得的：

副反应：

酯化反应是可逆反应，为了获得高收率的酯，采用增加醇的用量和不断将反应产物酯和水蒸出等措施，使平衡向右移动。乙酸乙酯和水形成的二元共沸混合物的沸点（为70．38℃）比乙醇（沸点为78．32℃）和乙酸（沸点为117．9℃）的沸点要低，因此很容易被蒸出。另外，浓硫酸除了催化作用外，还能吸取反应生成的水，有利于酯化反应的进行。尽管如此，由于乙酸乙酯容易挥发和在水中溶解度较大等造成精制过程中不可避免的损失，收率一般不会超过70%。

三、实验步骤

（1）合成。在125mL三口烧瓶中，放入6mL95%乙醇，在振摇下分批加入6 mL浓硫酸，混匀，并加入几粒沸石。旁边两口分别插入25mL滴液漏斗和温度计，温度计的水银球浸入液面以下。中间口装一蒸馏弯管，与直形冷凝管连接。冷凝管末端连接一接液管，用50mL锥形瓶作接收器。

将6mL 95%乙醇和6mL冰醋酸（约6．3g，0．11mol）的混合液由滴液漏斗滴入烧瓶内1．5～2mL，然后将三口烧瓶放在石棉网上用小火加热，使瓶中反应温度升到100～120℃。这时在蒸馏管口应有液体蒸出，再从滴液漏斗慢慢滴入其余的混合液。控制滴入速度，使之与馏出速度大致相等，并维持反应液温度在110～125℃之间，滴加完毕后继续加热数分钟，直到温度升高到130℃不再有液体馏出为止。

（2）精制。在馏出液中慢慢加入饱和碳酸钠溶液5mL，不时摇动，直至无CO2逸出，用石蕊试纸检验，酯层应呈中性。将馏出液移入分液漏斗中，充分振摇（注意旋塞放气）后，静置，分出水层，酯层用5mL饱和食盐水洗涤，分净后，再用10mL饱和氯化钙溶液分两次洗涤酯层，弃去下层液，酯层自漏斗上口倒入干燥的50mL锥形瓶中，用无水硫酸镁1～1．5g干燥约30min。

将干燥过的粗乙酸乙酯滤入50mL蒸馏瓶中，加入几粒沸石，在水浴上进行蒸馏，收集73～78℃的馏分，产量为5～6g，收率为57%～68%。

四、思考题

（1）酯化反应中加入浓硫酸有哪些作用？

（2）反应时蒸馏所得的馏出液为什么会具有酸性，可否用浓NaOH溶液代替饱和Na2CO3溶液来洗涤馏出液？

（3）采用哪些措施可提高酯的收率？

实验指导

一、预习要求

（1）复习酯化的反应过程。从理论上看有哪些措施可使反应向生成酯的方向进行？

（2）熟悉各种洗涤、分离操作的目的和原理。可否改用别的方法来代替本实验中的某种洗涤、分离方法？

二、实验说明

（1）主要反应物和产物的物理性质如表2－32所示。

表2－32　主要反应物和产物的物理性质

（2）为提高酯的收率，使用过量醇还是过量酸，取决于原料的价格和操作是否方便等因素。

（3）为提高酯的产率，也可以在反应过程中不断蒸出产物，促进平衡向生成酯的方向移动。乙酸乙酯和水、乙醇形成二元或三元共沸混合物，共沸点都比原料的沸点低，故可在反应过程中不断将其蒸出。在中间口可加装一条长刺形分馏柱，以减少原料的蒸出。

（4）本实验采用的酯化方法，仅适用于合成一些沸点较低的酯类，其优点是能连续进行，用较小容积的反应瓶制得较大量的产物。

（5）反应时，如滴加乙醇与冰醋酸混合液的速度太快，反应温度会迅速下降，同时会使乙醇和乙酸来不及发生反应而被蒸出，影响产量。

（6）反应过程中，温度太高会增加副产物乙醚的生成量。

（7）粗产物用Na2CO3中和后须洗涤除去，否则下一步用饱和CaCl2溶液洗涤时，会产生絮状CaCO3沉淀，造成分液麻烦，而选择用饱和食盐水洗涤Na2CO3，是为了减少酯在水中的溶解。

（8）水也能部分溶于乙酸乙酯中，20℃时，100g乙酸乙酯能溶解3．1g水，30℃时能溶解3．5g水。

乙酸乙酯与水或醇能形成二元或三元共沸物，若洗涤不干净或干燥不够，都会使沸点降低，影响收率。共沸物的组成和沸点如表2－33所示。

表2－33　共沸物的组成和沸点

三、安全事项

注意防腐蚀、防火。

实验34　丁二酸二丁酯的制备

一、实验目的

（1）学习丁二酸二丁酯的制备原理和方法。

（2）掌握分水器的使用方法和减压蒸馏操作。

二、实验原理

羧酸酯一般是由羧酸和醇在少量浓硫酸的催化下反应而得，其实验原理与实验32羧酸酯的制备原理相同。本实验是用过量正丁醇与丁二酸作用，借助正丁醇与水形成低沸点共沸物不断把水带出反应体系，来达到提高酯化收率的目的。反应式为

三、实验步骤

在50mL二口烧瓶中，放入2．5g丁二酸、7mL正丁醇、3～4滴浓硫酸和几粒沸石，振摇使之混匀，瓶口分别装置温度计（水银球伸至液面以下）和分水器，分水器上端接一回流冷凝管，在分水器内盛满正丁醇，然后用小火加热，待丁二酸固体全部消失后不久即有正丁醇－水共沸物蒸出，而且可以看到小水珠逐渐沉到分水器的底部，反应过程中瓶内温度缓慢上升至130℃，反应出水约0．5mL或长时间不见有水带出，便可停止反应（需20～30min）。当反应液冷却至70℃以下时，立即移入分液漏斗中，用等量饱和氯化钠溶液洗一次，再用5%碳酸钠溶液中和，最后用饱和氯化钠溶液再洗一次，洗涤后的有机层倒入克氏蒸馏瓶中，常压蒸去正丁醇，然后用油泵减压蒸出产品，收集108℃／533．3Pa的馏分，收率为78%～92%。纯丁二酸二丁酯是无色透明液体，折光率（25℃）为1．426 9。

四、思考题

（1）丁醇在硫酸存在下加热到较高的温度，可能有哪些副反应？硫酸用量过多有什么不良影响？

（2）为什么粗产物用饱和食盐水洗涤后，不必进行干燥，即可进行蒸去正丁醇的操作？

实验指导

一、预习要求

（1）了解酯化反应的原理和实验方法。

（2）复习分水器的使用方法以及减压蒸馏操作等内容。

二、实验说明

（1）主要反应物和产物的物理性质如表2－34所示。

表2－34　主要反应物和产物的物理性质

（2）二元酸酯化反应是分两步进行的，首先生成单酯，这步反应进行得较迅速和完全，第二步是单酯和正丁醇在酸的催化下继续反应生成二酯和水，这步反应需要较高温度和较长时间。在反应中，还可能发生正丁醇脱水形成正丁醚和不饱和烯烃等副反应，温度过高还会导致丁二酸二丁酯分解。

（3）正丁醇－水共沸点见实验32实验指导二（1）。

（4）酯化反应结束后，须中和反应混合物中的酸，中和温度不超过70℃，碱的浓度不宜过高，否则酯易起皂化反应。Na2CO3用于中和H2SO4和未反应的丁二酸。

（5）粗产物最后用NaCl水溶液洗涤后，静置分层的时间要长一些，尽量将水层分离干净。虽然蒸去正丁醇时，正丁醇与水形成共沸物可以将粗产物中的水带出，但带出的量是很有限的。若在分液漏斗中没有将水分离干净，在蒸馏正丁醇时，则可能使粗产物中的水不能完全带出，将影响下一步骤减压蒸馏中产物的收率和纯度。正确的现象是：在蒸馏正丁醇快结束时，温度计所显示的温度应尽量接近正丁醇的沸点（117．2℃）。若远低于正丁醇的沸点，则说明未能将粗产物中的水完全带出。

三、安全事项

在进行减压蒸馏操作时，要严格按照操作规程和要求进行。玻璃仪器在使用之前要认真检查有无裂痕。注意开、关通大气的二通活塞时一定要慢，否则有可能导致水银玻璃管被冲破。

实验35　丁二酸酐的制备

一、实验目的

（1）学习由羧酸脱水制备酸酐的原理和方法。

（2）进一步练习回流、减压过滤、固体后处理及熔点测定等操作。

二、实验原理

在实验室中，酸酐可用酰氯和无水羧酸钠盐共热制得，制备较高级的羧酸酐和二元羧酸的酸酐可以用乙酸酐为脱水剂。

三、实验步骤

在50mL干燥的圆底烧瓶里加入4g（0．034mol）丁二酸和6．4mL（6．9g，0．068mol）新蒸馏过的乙酸酐，装上球形冷凝管及氯化钙干燥管。在沸水浴上加热，间歇摇荡，待丁二酸完全溶解成澄清溶液后，再继续加热1h以促使反应完全。

移去水浴，反应物用冷水浴冷却，可见到有丁二酸酐晶体析出，再用冰水浴充分冷却，抽滤，用玻璃瓶塞将粗产物中的液体挤压出去，再用甲基叔丁基醚洗涤两次，每次用5mL。晶体在室温下晾干，熔点为118～120℃。产量约为2．5g。

四、思考题

（1）为什么作为脱水剂的乙酸酐使用前必须重新蒸馏？

（2）还可以用什么方法从丁二酸制丁二酸酐？

实验指导

一、预习要求

（1）学习由羧酸制备其衍生物的原理和方法。

（2）复习干燥回流、冰浴冷却、减压过滤、固体干燥和熔点测定等操作。

二、实验说明

（1）主要反应物和产物的物理性质如表2－35所示。

表2－35　主要反应物和产物的物理性质

（2）减压过滤时先用与待过滤滤液相同的溶剂湿润滤纸，然后打开水泵，并慢慢关闭安全瓶上的活塞使抽滤瓶中产生部分真空，使滤纸紧贴漏斗。关闭水泵前，先将安全瓶上的活塞打开或拆开抽滤瓶与水泵连接的橡皮管，以免水倒吸流入抽滤瓶中。

（3）让热滤液在室温下慢慢冷却，结晶随之形成。如果冷时无结晶析出，可用加入一小颗晶种（丁二酸酐晶体）或用玻璃棒在液面附近的内壁上稍用力摩擦引发结晶。如果形成晶体太细或过大，都不利于纯化。太细，则表面积大，易吸附杂质；过大，则在晶体中夹杂有溶液且干燥困难。让热滤液快速冷却或振摇会使晶体很细，使热滤液极缓慢冷却则产生的晶体较大。

（4）析出的晶体表面还吸附有少量溶剂，应根据所用溶剂及结晶的性质选择恰当的方法进行干燥。常用的方法有如下几种：①空气干燥；②烘干；③干燥器干燥。

三、注意事项

（1）实验中所需的仪器均需彻底干燥，由于乙酸酐、丁二酸酐具有很强的吸水性，所以整个操作过程必须防止水汽的侵入。

（2）因乙酸酐刺激眼睛，故应在通风橱内倒试剂，小心操作。

实验36　蒽与马来酸酐的双烯合成

一、实验目的

（1）学习Diels－Alder反应的原理，掌握蒽与马来酸酐加成的方法。

（2）学会使用真空干燥器干燥某些固体有机物。

二、实验原理

蒽与马来酸酐加成是双烯合成的一个实例，其反应式为

三、实验步骤

在50mL圆底烧瓶中加入2g纯蒽、1g马来酸酐和25mL干燥的二甲苯。接回流冷凝管，加热回流25min。趁热经一预热过的布氏漏斗过滤（若原料较纯，反应混合物未见有杂质，此步可省去），滤液放冷，抽滤分出固体产物，放入盛有石蜡碎片的真空干燥器内干燥。产物熔点为262～263℃（分解），产量为2．2～2．5g。

四、思考题

（1）双烯合成反应属于哪一种反应机理？有哪些特点？

（2）固体有机物的干燥方法有哪几种？在什么情况下采用真空干燥器干燥？

实验指导

一、预习要求

（1）复习双烯合成反应的原理和特点。

（2）了解真空干燥器的使用方法和注意事项。

（3）学习蒽与马来酸酐加成的操作方法。

二、实验说明

（1）主要反应物和产物的物理性质如表2－36所示。

表2－36　主要反应物和产物的物理性质

（2）马来酸酐如放置过久，用时应重结晶，其方法是：称10g马来酸酐，加15mL氯仿，加热沸腾数分钟，趁热过滤，滤液放冷，即得到纯净的马来酸酐。抽滤，置于干燥器中干燥。熔点为52．8℃。

（3）经抽滤分出的固体产物，要在真空干燥器内进一步干燥，因产物在空气中吸收水分使部分水解，同时对熔点的测定也造成困难。

（4）用干燥器干燥固体有机物是实验室最常用的干燥方法之一。干燥器有普通干燥器、真空干燥器、真空恒温干燥器等。使用真空干燥器干燥固体，通常是将固体放在广口的容器（或培养皿）中，置于干燥器的多孔磁板上。然后抽真空，以达到加速干燥的效果。干燥器底部可放入无水氯化钙、硅胶、五氧化二磷、浓硫酸或固体氢氧化钾等干燥剂。

质量不好的真空干燥器在抽真空时会破裂，所以新的真空干燥器须用铁丝网罩好，用真空泵抽气3h，确保质量可靠后再使用。

三、安全事项

正确使用真空干燥器，以免干燥器破裂造成事故或冲走样品造成损失。

实验37　内型－降冰片烯－顺－5，6－二羧酸酐的制备

一、实验目的

（1）学习利用Diels－Alder反应制备环状有机化合物。

（2）熟练掌握处理固体产物的操作。

二、实验原理

内型－降冰片烯－顺－5，6－二羧酸酐常用于硬化玻璃的固化剂，橡胶软化剂的中间体，塑料、钢丝、搪瓷、树脂等的表面活化剂，杀虫剂等。其合成可以利用环戊二烯与顺丁烯二酸酐的Diels－Alder反应实现。

三、实验步骤

（1）环戊二烯的解聚。环戊二烯在室温下为二聚体，必须解聚后才能使用。方法为：在圆底烧瓶内加入环戊二烯二聚体，安装分馏装置，缓缓加热进行解聚。产生的环戊二烯单体沸程为40～42℃，因此需控制分馏柱顶的温度不超过45℃。因环戊二烯易挥发，接收器应用冰水浴冷却。若所得环戊二烯因吸收空气中的潮气而混浊，可用无水氯化钙干燥。馏出的环戊二烯应尽快使用，防止再次聚合，可密封放置冰箱内短期保存。

（2）合成反应。在100mL干燥的锥形瓶中加入2g（0．02mol）顺丁烯二酸酐和7mL乙酸乙酯，在水浴上温热使之溶解，然后加入7mL石油醚（沸程60～90℃），混合均匀后置冰水浴中冷却（此时可能有少许的固体析出，但不影响反应）。加入2mL（1．6g，0．024mol）新蒸馏解聚的环戊二烯，在冰水浴中振荡反应瓶，直至放热反应完成，析出白色晶体。

（3）产物的分离纯化。将反应后的混合物在水浴上加热使固体重新溶解，再让其自行缓慢冷却，析出晶体。抽滤，干燥后得产物约2g，熔点163～164℃。

（4）产物的水解实验。取1g产物，置于锥形瓶中，加入15mL水，加热至沸，固体和油状物完全溶解后让其自行冷却，析出晶体，过滤，得白色棱柱状晶体0．5g左右，熔点178～180℃。

（5）产物的化学性质实验。加成产物内型－降冰片烯－顺－5，6－二羧酸酐分子中仍保留有双键，可使高锰酸钾或溴的四氯化碳溶液褪色。

四、思考题

（1）实验中为什么要加入新蒸的环戊二烯？

（2）环戊二烯为什么容易聚合为二聚体？写出其聚合和解聚的化学方程式。

（3）写出下列Diels－Alder反应的产物。

实验指导

一、预习要求

（1）了解Diels－Alder反应的原理、特点和方法。

（2）掌握重结晶、过滤、熔点测定等基本操作。

二、实验说明

（1）主要反应物和产物的物理性质如表2－37所示。

表2－37　主要反应物和产物的物理性质

续表

（2）顺丁烯二酸酐及其加成产物都易水解成相应的二元羧酸，故所用全部仪器、试剂及溶剂均需干燥，并注意防止水或水汽进入反应体系。

（3）环戊二烯在室温下易聚合为二聚体，市售环戊二烯都是二聚体。二聚体在170℃以上可解聚为环戊二烯。

（4）内型－降冰片烯－顺－5，6－二羧酸酐遇水或吸收空气中的水汽易水解成相应的二元羧酸，故应保存在干燥器中。

三、安全事项

（1）环戊二烯、乙酸乙酯、石油醚为易燃危险品，注意预防火灾。

（2）环戊二烯二聚体口服有害。

（3）顺丁烯二酸酐口服有害，吸入能引起过敏。

（4）内型－降冰片烯－顺－5，6－二羧酸酐对眼睛有损伤，吸入或与皮肤接触能引起过敏。如果皮肤不慎接触，可用大量肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。

实验38　邻氨基苯甲酸的制备

一、实验目的

（1）了解Hofmann降解的原理和邻氨基苯甲酸的制备方法。

（2）练习回流、冰盐浴、过滤、重结晶、干燥等操作。

二、实验原理

用邻苯二甲酰亚胺进行Hofmann降解反应是制备邻氨基苯甲酸较好的方法。溴的用量和反应温度是影响反应收率和产品纯度的主要因素。反应放热会使反应混合物的温度升高，可能引起酰胺水解和次溴酸钠分解等副反应，所以要通过冷却控制温度。另外，可以把反应物之一逐渐地加入另一反应物中，使反应不至于进行得太剧烈。

反应式为

三、实验步骤

1．邻苯二甲酰亚胺的制备

在125mL二口烧瓶中，放入10g邻苯二甲酸酐和10mL浓氨水，装上空气冷凝管和一支360℃温度计。先在石棉网上加热，然后用小火直接加热，温度逐渐升到300℃，间歇摇动烧瓶。用玻璃棒将升华进入冷凝管的固体物质推入烧瓶中。趁热把反应物倒入搪瓷盘中。冷却后凝成的固体放在研钵中研成粉末。产量约8 g。熔点为232～234℃。

2．邻氨基苯甲酸的制备

在125mL锥形瓶中，用7．5g氢氧化钠和30mL水配制成碱液。将此锥形瓶放入冰水中，冷却至0～5℃。往碱液中一次加入2．3mL溴，振荡锥形瓶，使溴全部反应，此时温度略有升高。将制成的次溴酸钠在冰盐浴中冷却到0℃以下，放置备用。在另一小锥形瓶中，用5．5g氢氧化钠和20mL水配制另一碱液。

取6g研细的邻苯二甲酰亚胺，加入少量水调成糊状物，一次全部加到冷的次溴酸钠溶液中，剧烈振荡锥形瓶，反应混合物保持在0℃左右。从冰盐浴中取出锥形瓶，再剧烈摇动锥形瓶直到反应物转变为黄色澄清液。把制好的氢氧化钠溶液全部迅速加入，反应温度自行升高。控制反应温度，在15～20min内逐渐升温到20～25℃（注意在18℃左右往往有温度的突变）。在该温度下保持约10min，再升温到25～30℃反应30min。此时邻苯二甲酰亚胺一般可完全溶解（在整个操作过程中应不断旋动）。把反应物在水浴上加热到80℃约2min。加入2mL饱和亚硫酸氢钠溶液。冷却，减压过滤。把滤液倒入250mL烧杯中，放在冰水浴中冷却。在不断搅拌下小心地滴加浓盐酸，使溶液呈中性（约需15mL盐酸），用石蕊试纸检验。然后再慢慢地滴加5～7mL冰乙酸，使邻氨基苯甲酸完全析出。减压过滤，用少量冷水洗涤，抽滤干后放入烘箱中在120℃以下烘干。产量约4g。灰白色粗产物用水进行重结晶，可得白色片状晶体，熔点为154℃。

四、思考题

（1）如果溴和氢氧化钠的用量不足或有较大的过量，对反应有何影响？

（2）本实验的关键是什么？

（3）邻氨基苯甲酸的碱性溶液，加盐酸使之恰呈中性后，为什么不再加盐酸而是加适量乙酸使其完全析出？

实验指导

一、预习要求

（1）了解Hofmann降解相关的原理。

（2）学习回流、冰盐浴冷却、过滤、重结晶、固体物干燥等操作。

二、实验说明

（1）主要原料和产物的物理性质如表2－38所示。

表2－38　主要原料和产物的物理性质

（2）邻苯二甲酸酐氨解中脱水要完全，若在熔融物中仍有糊状物，则需继续加热至较明显升华现象出现，趁热倒入研钵，否则会含邻苯二甲酸等杂质，影响下一步反应，降低产量。

（3）温度高于0℃时，产品颜色加深，收率会大大下降。

（4）加入亚硫酸氢钠溶液可除掉多余的次溴酸钠。

（5）邻氨基苯甲酸既溶于碱，又溶于酸，故过量的盐酸会使产物溶解；若加了过量的酸，则需加氢氧化钠中和。

（6）邻氨基苯甲酸的等电点pH值为3～4，为使邻氨基苯甲酸完全析出，必须加入适量的乙酸。

三、安全事项

（1）溴是具有强烈腐蚀性和刺激性的物质，量取（用吸管）溴时，必须在通风橱内戴上防护手套、眼镜进行操作。若不慎触及皮肤，用酒精淋洗（量少时用水冲洗），再用1%碳酸氢钠溶液洗，最后用甘油按摩，涂上油膏。

（2）使用浓酸、浓碱时注意安全。

实验39　乙酰苯胺的制备

一、实验目的

了解苯胺乙酰化反应的原理和实验操作，进一步熟悉重结晶操作。

二、实验原理

芳香族伯胺的苯环和氨基都容易起反应，在有机合成上为了保护氨基，往往先把氨基乙酰化变为乙酰苯胺，然后进行其他反应，最后水解除去乙酰基。

本实验介绍两种制备乙酰苯胺的方法。

方法一

采用乙酸酐为乙酰化试剂：

方法二

以乙酸为酰化剂：

本反应是可逆的，为提高平衡转化率，加入了过量的冰醋酸，同时不断地把生成的水移出反应体系，可以使反应接近完成。为了让生成的水蒸出，而又尽可能地让沸点接近的乙酸少被蒸出来，本实验采用较长的分馏柱进行分馏。实验加入少量的锌粉，是为了防止反应过程中苯胺被氧化。

三、实验步骤

1．方法一

在25mL的圆底烧瓶中，加入2．2mL（0．024mol）苯胺，再小心加入3．5mL冰醋酸和3．5mL乙酸酐。乙酸酐与苯胺反应会产生热。瓶上连一冷凝管，在石棉网上直接加热煮沸10min（即回流10min），然后放冷（可稍冷后用水冷却），倒入盛有12mL水和12g冰的烧杯中。充分搅拌，用布氏漏斗过滤，得乙酰苯胺结晶。用少量的冰水洗后移入150mL烧杯中，准备重结晶。

加入温热水40mL，缓慢加热至沸（如乙酰苯胺未完全溶解，可再加15mL水，煮沸），溶解完全后，稍放冷，加入少量活性炭，重新加热至沸腾，趁热过滤。

将滤液冰冻，用布氏漏斗过滤。结晶用少量的乙醇和乙醚（各约5mL）洗涤。结晶放在蒸发皿上用水浴烘干，产量约2g，熔点为114℃，计算收率。

图2－12　反应装置

2．方法二

在50mL圆底烧瓶中放入5mL新蒸馏过的苯胺、7．4mL冰醋酸和0．1g的锌粉，按图2－12装好实验装置，放在石棉网上用小火加热至沸腾。控制火焰，保持温度计读数在105℃左右。经过40～60min，反应所生成的水（含少量乙酸）可完全蒸出。当温度计的读数发生上下波动时（有时，反应容器中出现白雾），反应即达终点，可停止加热。在不断搅拌下把反应混合物趁热慢慢倒入盛100mL水的烧杯中。继续剧烈搅拌，并冷却烧杯，使粗乙酰苯胺呈细粒状完全析出。用布氏漏斗抽滤析出的固体。用玻璃瓶塞把固体压碎，再用5～10mL冷水洗涤以除去残留的酸液。把粗乙酰苯胺放入150mL热水中，加热至沸腾。如果仍有未溶解的油珠，需补加热水，直到油珠完全溶解为止。稍冷后加入约0．5g粉末状活性炭，用玻璃棒搅动并煮沸1～2min。趁热用保温漏斗过滤或用预先加热好的布氏漏斗减压过滤。冷却滤液，乙酰苯胺呈无色片状晶体析出。减压过滤，尽量挤压以除去晶体中的水分。产物放在表面皿上水蒸气加热烘干后测定其熔点。产量约5g。

四、思考题

（1）由苯胺制备乙酰苯胺，可用哪几种乙酰化试剂？各有何优点？

（2）过滤后的结晶，为什么还要用少量的乙醇和乙醚洗涤？

实验指导

一、预习要求

（1）了解胺类化合物乙酰化反应的原理和实验方法。

（2）复习回流和重结晶的实验操作。

二、实验说明

（1）主要反应物和产物的物理性质如表2－39所示。

表2－39　主要反应物和产物的物理性质

（2）久置的苯胺颜色变深，会影响生成的乙酰苯胺的质量，所以苯胺在使用前须重新蒸馏。

（3）粗乙酰苯胺重结晶提纯，在加热溶解的过程中，有时乙酰苯胺可转变成油状物，此油状物是熔融状态的含水乙酰苯胺（83℃时含水13%）。所以在制备乙酰苯胺的饱和溶液时，必须使油状物完全溶解。一旦有油状物产生，可放冷后再缓慢加热溶解。若仍有油状物，则需要再加入适量水，继续加热溶解。

（4）固体有机物干燥时，可在空气中晾干，也可在红外灯下或在烘箱中加热干燥，干燥的温度必须根据化合物的熔点来决定。乙酰苯胺的熔点为114℃，因此，它的干燥温度不能超过100℃。在加热干燥乙酰苯胺之前，必须尽量把溶剂抽干。

在空气中易被氧化的固体可在真空干燥器或真空恒温干燥器中进行干燥。

（5）为让生成的水蒸出，又减少乙酸的损失，本实验采用较长分馏柱进行分馏。

三、安全事项

（1）苯胺有毒，操作时应避免与皮肤接触或吸入其蒸气。不慎触及皮肤时，应先用水冲洗，再用肥皂和温水洗涤。

（2）用活性炭脱色时，注意不要将活性炭加入沸腾的溶液中。否则，沸腾的溶液会溢出容器。

实验40　丙烯酰胺的制备

一、实验目的

（1）学习由丙烯腈制备丙烯酰胺的原理和方法。

（2）练习回流、搅拌、过滤、干燥的操作。

二、实验原理

三、实验步骤

在100mL三口烧瓶中加入15g丙烯腈、32g 84%硫酸，装上搅拌器、回流冷凝管和一支温度计，将混合物加热至95℃，在此温度下搅拌反应2h，丙烯腈转化为丙烯酰胺硫酸盐。过滤，滤出的滤液转移到100mL烧杯中。搅拌下缓慢滴加浓氨水中和，控制中和温度不超过50℃。pH值为6．5停止中和。过滤除去固体硫酸铵。滤液冷却至0℃，丙烯酰胺结晶析出。抽滤、干燥，得丙烯酰胺成品。纯的丙烯酰胺为白色片状晶体，熔点为84～86℃。

四、思考题

（1）用稀硫酸水解会得到什么产物，为什么？

（2）中和时能用氢氧化钠这样的强碱吗？

实验指导

一、预习要求

（1）了解腈水解制备酰胺的原理。

（2）了解回流、搅拌、过滤、固体物干燥的实验操作。

二、实验说明

（1）主要原料和产物的物理性质如表2－40所示。

表2－40　主要原料和产物的物理性质

（2）中和温度不能太高，否则会使丙烯酰胺聚合。

三、安全事项

丙烯腈和丙烯酰胺均有毒、易燃，实验中要注意安全。

实验41　偶氮苯的光化异构化和鉴定

一、实验目的

（1）学习偶氮苯光化异构化的原理和方法。

（2）熟悉薄层色谱在有机反应中的应用。

二、实验原理

偶氮苯常见的形式是反式异构体，用紫外光（365nm）照射时，有90%以上反式偶氮苯可以转化为热力学上不稳定的顺式偶氮苯，而用日光照射时转化率稍高于50%。反应式为

顺式和反式偶氮苯的极性不同，可用薄层层析进行分离鉴定。

三、实验步骤

1．光化异构化

取0．1g偶氮苯放入一试管中，加入5mL无水苯使之溶解，然后分装于两支试管中。其中一支试管于日光下照射1h或在365nm紫外光下照射30min，进行光化异构化反应；另一支试管用黑纸包好避光放置以进行比较。

2．异构体鉴定——薄层色谱法

取一块2．5cm×10cm的硅胶G板（如属久置，使用前须在110℃活化30 min），在离板一端1cm处点两个样。一个是经过光照的偶氮苯，另一个是未经光照的偶氮苯，要求两点之间的距离为1cm。将点样干燥后的薄层板斜放于盛有体积比为3∶1的环己烷和苯的层析缸中。待展开剂前沿上升到离板的上端约1cm处时，取出薄层板，记下展开剂前沿和斑点的中心位置。晾干后可观察到经光照后的偶氮苯有两个黄色斑点，判断哪个是顺式，哪个是反式，并计算其Rf值。

四、思考题

（1）为什么偶氮苯的常见形式是反式异构体，本实验中Rf值大的是顺式异构体吗？

（2）为什么使用前要将薄层板在110℃活化30min？

实验指导

一、预习要求

（1）学习偶氮苯的结构和性质。

（2）复习薄层色谱的原理和操作。

二、实验说明

（1）偶氮苯的物理性质如表2－41所示。

表2－41　偶氮苯的物理性质

（2）本实验也可用1，2－二氯乙烷作展开剂，不过该试剂毒性大，使用时要严格注意安全。

（3）薄层板展开时，为避免外界干扰，层析缸通常采用棕色广口瓶，或用黑色胶布（纸）包裹外表面，避免见光。

三、安全事项

本实验所用试剂多数为有毒物质，使用时注意安全。

实验42　反式肉桂酸的光化二聚

一、实验目的

学习光照下通过环化反应合成二聚肉桂酸的原理和方法。

二、实验原理

三、实验步骤

称取3g反式肉桂酸放入洁净干燥的250mL锥形瓶中，加入约4mL四氢呋喃，在水浴上加热，同时不停地转动锥形瓶。待肉桂酸全部溶解后，移离水浴，趁热继续转动锥形瓶，使肉桂酸晶体均匀地涂在锥形瓶的内壁上。如果涂层不均匀，可重复上述操作，直到涂层均匀为止。当锥形瓶内的涂层足够干燥时，把锥形瓶口朝下，夹到铁架台上，放置30min，使锥形瓶内的溶剂全部流出。以上操作最好在通风橱内进行。用软木塞塞住锥形瓶口，瓶口朝下，放在阳光下照射。一星期后，将瓶子转动180°，照射瓶子的另一面。两星期后，加入60mL苯以溶解没有反应的肉桂酸。用布氏漏斗抽滤，再用45mL苯分三次洗涤二聚肉桂酸。产品在空气中晾干。二聚肉桂酸的收率在50%以上，熔点为284～286℃。

四、思考题

（1）为什么要将肉桂酸在锥形瓶内涂布均匀？

（2）在用阳光照射时，能不能只照射一星期而又不影响二聚肉桂酸的收率，如何操作？

实验指导

一、预习要求

了解周环反应中的电环化反应，了解二聚肉桂酸的制备原理。

二、实验说明

（1）主要反应物和产物的物理性质如表2－42所示。

表2－42　主要反应物和产物的物理性质

（2）肉桂酸不纯时，需要进行脱色精制。

（3）也可以用四支20W农用黑光灯照射。照射21h得二聚肉桂酸1．5g（50%），照射72h得二聚肉桂酸2．6g（87%）。

（4）二聚肉桂酸纯度不高时，可在乙醇中进行重结晶。

实验43　酸性橙Ⅱ（2号橙）染料的合成和织物的染色

一、实验目的

（1）学习芳香伯胺重氮化反应和偶联反应的原理、实验方法。

（2）掌握低温操作技术。

（3）了解染料的染色方法。

二、实验原理

对－（2－羟基－1－萘偶氮）苯磺酸钠是一种酸性橙色染料，对丝织物有较好的染色效果。它是由对氨基苯磺酸重氮盐与β－萘酚在弱碱性介质中偶联得到的。反应式为

三、实验步骤

1．重氮化

将0．9g无水对氨基苯磺酸置于50mL小烧杯中，加入5%氢氧化钠溶液5 mL，温热至溶解，放冷至室温，再加入4mL 10% 亚硝酸钠溶液，搅拌均匀，然后置于冰盐浴中冷却至5℃，在不断搅拌下滴加由0．8mL浓硫酸和10mL水配成的溶液，控制滴加速度，勿使温度超过10℃，加完后再搅拌5min。用碘化钾淀粉试纸检验亚硝酸钠是否过量或不足，如过量则加尿素分解，如不足则需补加亚硝酸钠。此时有重氮盐细小晶体析出。将重氮盐置于冰浴中冷却备用。

2．偶联

于100mL烧杯中放入0．75gβ－萘酚和10mL5%氢氧化钠溶液，搅拌加热至全溶后，用冰冷却至5～10℃，若此时溶液变混浊，可适当补加碱溶液使之溶解成清液为止。

将在冰浴中冷却的重氮盐用10%碳酸钠溶液中和到弱酸性（pH值为6，需10%碳酸钠溶液8～10mL），注意勿使温度超过10℃，然后分批将重氮盐加到β－萘酚溶液中，搅拌并控制加入速度，使温度不超过10℃，而且始终保持在碱性介质中反应，必要时可补加碱液，使pH值为8～9，加完后再继续搅拌5min，析出橙色沉淀，然后在石棉网上加热至沉淀全部溶解（40～50℃），用冰冷却至沉淀全部析出，如不析出沉淀，可加少量固体氯化钠盐析。抽干，依次用滴管滴加少量（1～2 mL）水（或15%氯化钠溶液）和乙醇、乙醚洗涤沉淀物，再抽干后于红外灯下干燥，称重，计算收率。

酸性橙Ⅱ是红橙色固体，溶于水呈橙红色，溶于醇呈橙色，溶于硫酸溶液中呈品红色。

3．织物的染色

在250mL烧杯中加入150mL水、5mL 15%硫酸钠溶液和2滴浓硫酸，加热到40～50℃后，加入0．2g酸性橙Ⅱ，搅拌使之全溶。

将各种类型纤维或织物（如纯涤纶、棉、蚕丝、羊毛等）放入染浴内，加热染浴到90～95℃，在此条件下染色5～10min，然后将织物捞出置于烧杯中，用自来水冲洗至水中不含颜色。取出织物，夹于滤纸间吸干水分，在红外灯下展平干燥，按照染色好坏顺序贴于报告本上，比较染料对织物的染色效果，说明染料适合染何种类型纤维或织物。

四、思考题

（1）为什么重氮化反应必须在低温下进行，如果温度过高或溶液酸度不够会产生什么副反应？

（2）什么叫偶联反应？试结合本实验，讨论偶联反应的条件。

（3）在本实验中，制备重氮盐时为什么要把对氨基苯磺酸变成钠盐？本实验如改成下列操作步骤：先将对氨基苯磺酸与硫酸混合，再滴加亚硝酸钠溶液进行重氮化反应，可以吗，为什么？

（4）为什么要用碘化钾淀粉试纸检验反应的终点，亚硝酸钠过量有何影响？

实验指导

一、预习要求

（1）了解重氮化反应和偶联反应的原理、实验方法、条件。

（2）复习冰盐浴冷却操作。

二、实验说明

（1）主要反应物和产物的物理性质如表2－43所示。

表2－43　主要反应物和产物的物理性质

（2）在制备重氮盐时，应注意以下几个问题：

①严格控制在低温下进行。重氮化反应是一个放热反应，同时大多数重氮盐极不稳定，在室温下易分解，所以重氮化反应一般要保持在0～5℃进行。但苯环上有强间位定位基的伯芳胺，如对氨基苯磺酸，重氮化反应温度可在15℃以下进行。这种重氮盐在10℃可置于暗处2～3h不分解。

②反应介质要有足够的酸度。重氮盐在强酸性溶液中较不活泼，过量的酸能避免副产物重氮氨基化合物的形成。通常使用的酸量要比理论量多25%左右。

③避免亚硝酸钠过量。过量的亚硝酸会促进重氮盐分解，亚硝酸能起氧化和亚硝化作用，很容易与进行下一步反应所加入的化合物（如叔芳胺等）起作用，还会使反应终点难以检验。重氮化反应接近终点时，应经常用碘化钾淀粉试纸检验，若试纸不变蓝色，表示重氮化反应还未到终点，还需补加亚硝酸钠；若碘化钾淀粉试纸已显蓝色，表示亚硝酸钠已过量，这是因为存在下列反应：

析出的碘使淀粉变蓝。这时应加少量尿素以除去过量的亚硝酸：

加尿素水溶液时，也应逐滴加入，直到碘化钾淀粉试纸不变蓝为止。

④反应时应不断搅拌。反应要均匀地进行，避免局部过热，以减少副反应。制得的重氮盐水溶液不宜放置过久，要及时地用于下一步的合成。

（3）芳香伯胺先和酸反应成盐溶于水中，再滴加亚硝酸钠溶液，这种方法称为顺重氮化法。而对氨基苯磺酸由于本身以内盐形式存在，不溶于无机酸，因此它很难重氮化，所以先将它溶解于碱液中，再加需要量的亚硝酸钠，然后滴加稀酸，此重氮化的方法称为倒重氮化或反重氮化法。

（4）本实验若用冰水浴冷却效果不好，可在碎冰中加入少量食盐，但温度控制在5℃左右，不要超过10℃，过低的温度将使重氮化反应不完全。

（6）偶联反应中，介质的酸碱性对反应影响很大。与酚类偶联宜在中性或弱碱性介质中进行，与胺类偶联宜在中性或弱酸性介质中进行。酚在碱性溶液中形成酚盐，酚盐易离解成负离子，由于p－π共轭效应，邻位电子云密度增加，反应易于进行。

（7）最后产物（酸性橙Ⅱ）在水中溶解度较大，不宜用过多水洗涤，改用15%氯化钠水溶液洗涤可减少损失。用水洗涤后，应尽量抽干，再用少量乙醇、乙醚洗涤，可促使产物迅速干燥。

三、安全事项

亚硝酸钠属于有毒试剂（被认为有致癌作用），千万不要误入口中和沾染在皮肤上；用过的亚硝酸钠溶液不要倒入下水道，应收集起来及时处理。

实验44　7，7－二氯二环［4．1．0］庚烷的制备

一、实验目的

（1）了解相转移催化反应的原理。

（2）学习用相转移催化合成7，7－二氯二环［4．1．0］庚烷。

二、实验原理

本实验是在碱性条件下进行的相转移催化反应。

（1）二氯卡宾的产生：

（2）二氯卡宾与环己烯反应：

三、实验步骤

在装有搅拌器、回流冷凝管和温度计的100mL三口烧瓶中，加入10．1mL环己烯、0．5g TEBA的30mL氯仿溶液，在搅拌下，由冷凝管上口滴加由16g氢氧化钠溶于16mL水配制而成的溶液，大约在10min内加完，温度逐渐上升到60℃左右，反应液的颜色逐渐变为橙黄色并有固体析出。当温度开始下降后，用水浴加热回流1h。反应完后冷却至室温，加入水（约50mL）到固体全部溶解，将混合液转入分液漏斗，分出下层有机相（两相间若有较多乳状物，可用玻璃丝过滤），水相用30mL乙醚提取一次，将提取液与有机相合并，用等体积的水洗2～3次直到中性，用无水硫酸钠干燥。水浴蒸出溶剂后进行减压蒸馏，收集80～82℃／2 133Pa的馏分，产品重10～13g。产品也可以常压蒸馏，产物沸点是198℃，蒸馏时有轻微的分解。

四、思考题

常用的相转移催化剂除季铵盐外还有哪些类型？试举例说明。

实验指导

一、预习要求

学习相转移催化剂的作用原理和7，7－二氯二环［4．1．0］庚烷的制备方法。

二、实验说明

（1）下列试剂中任何一种的氯化或溴化季铵盐都适宜作相转移反应的表面活性剂：苄基三甲基铵、苄基三乙基铵、苄基二甲基十六烷基铵、十六烷基三甲基铵、四丁基铵。

（2）水相用乙醚提取时，轻轻摇动即可，以免发生乳化而难以分层。

（3）减压蒸馏时，也可收集78～79℃／2kPa、83～85℃／3．2kPa、95～97℃／4．67kPa或102～104℃／6．67kPa的馏分。

三、安全事项

注意乙醚的安全操作。

实验45　乙酰水杨酸（阿司匹林）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）掌握用混合溶剂重结晶的操作技术。

二、实验原理

制备乙酰水杨酸最常用的方法是用乙酸酐或乙酰氯使水杨酸分子中的羟基乙酰化。为了加速反应的进行，常加入少量的浓硫酸作为催化剂。其作用是破坏水杨酸分子的氧原子与羟基中的氢原子所形成的氢键，使乙酰化反应较易完成。反应式为

乙酰水杨酸又名阿司匹林，为白色针状或片状结晶，熔点为135℃，是常用的解热镇痛药。

三、实验步骤

取一干燥锥形瓶（50mL），放入1．5g水杨酸和3mL乙酸酐，摇匀后，滴加4滴浓H2SO4，放在60～70℃热水浴中边加热边振摇10min。取出锥形瓶，将反应物倒入装有5mL蒸馏水的烧杯中，并用10mL水分3～4次洗涤锥形瓶，洗液倒入烧杯中，剧烈搅拌后，放在冰水浴中冷却，以加速结晶。当结晶完全后，抽滤，并用约5mL冷水洗涤，抽干粗制品。取极少量粗制品溶解于几滴乙醇中，加入0．1%三氯化铁溶液1～2滴，观察颜色是否变化。

将粗制的乙酰水杨酸放在一干燥的锥形瓶（50mL）中，用乙醇－水混合溶剂重结晶（方法见实验4）。最后，取少量乙酰水杨酸溶解于几滴乙醇中，并加入0．1%三氯化铁溶液1～2滴，观察颜色是否变化。将其余的乙酰水杨酸放在干燥器中，以备在下一次实验时称重，并计算收率，最后测定其熔点。

四、思考题

（1）在水杨酸和乙酸酐制备乙酰水杨酸的实验中，加浓硫酸起什么作用？如何判断反应完全？

（2）在硫酸存在的情况下，水杨酸与乙醇作用会得到什么产物？

实验指导

一、预习要求

（1）学习酚类化合物的酯化反应。

（2）熟悉用混合溶剂重结晶的方法（参见实验4）。

二、实验说明

（1）主要反应物和产物的物理性质如表2－44所示。

表2－44　主要反应物和产物的物理性质

（2）反应温度不宜过高，否则将增加副产物如水杨酰水杨酸酯、乙酰水杨酸水杨酸酯的生成。

（3）粗制品中往往混有一些未作用完的水杨酸，它会与三氯化铁作用产生颜色变化，以此检测产品纯度。要除去水杨酸及其他杂质，必须将粗制品进行重结晶。

（4）乙酰水杨酸受热容易分解，测定熔点较难，可将油浴先加热至115℃，再将样品放入测定。

三、安全事项

本实验产物用混合溶剂重结晶，应注意防止发生火灾。

实验46　五乙酸葡萄糖酯的制备

一、实验目的

（1）初步掌握用葡萄糖制备葡萄糖酯的原理及方法。

（2）进一步练习抽滤、重结晶、回流等基本操作。

二、实验原理

自然界中D－（＋）－葡萄糖是以环状半缩醛形式存在的，有α、β两种异构体。葡萄糖上的羟基与乙酸或乙酸酐反应可以使5个羟基都被乙酰化，相应地生成α－和β－五乙酸葡萄糖酯。但是，使用不同的催化剂时，所生成的主产物不同。当用无水氯化锌作催化剂时，α－构型为主要产物；当使用无水乙酸钠作催化剂时，β－构型为主要产物。从立体构型来看，β－异构体比α－异构体更稳定，但是在无水氯化锌的作用下β－异构体也能转化为α－异构体。

三、实验步骤

1．α－五乙酸葡萄糖酯的制备

在50mL圆底烧瓶中加入0．7g无水氯化锌、12．5mL新蒸馏的乙酸酐（13．5 g）、2．5g葡萄糖，装上回流冷凝管，上方加一干燥管。在火焰上小心加热至内容物开始沸腾，移去热源让放热反应完成后再进一步加热，维持混合物微微沸腾约10min。趁热将混合液在充分搅拌下缓缓倒入约150mL冰水的烧杯中，搅拌混合物，使产生的油状物完全固化。抽滤，用少量冷水洗涤两次，粗产品用乙醇－水混合溶剂重结晶。产量3．5g，产率64．6%，熔点110～111℃。

重结晶步骤如下：将粗产品移入100mL圆底烧瓶中，加入约10mL 95%的乙醇，在热水浴中加热制成饱和溶液，加入少量活性炭煮沸脱色（如饱和溶液无色，可不必加活性炭脱色）。趁热过滤，在滤液中滴加水直至出现的混浊不消失，将滤液冷却使晶体全部析出，抽滤，干燥，称重，测熔点。如熔点与文献值不符，可用上述方法再次重结晶。

2．β－五乙酸葡萄糖酯的制备

将2．0g无水乙酸钠与2．5g干燥的葡萄糖在一干燥的研钵中一起研碎，将此粉状混合物置于50mL圆底烧瓶中，加入12．5mL新蒸馏的乙酸酐。装上回流冷凝管，在水浴上加热，时时振摇，直至成为透明（约需30min），再继续加热1h。将反应混合物在充分搅拌下缓缓倒入约150mL冰水的烧杯中，搅拌混合物，使产生的油状物完全固化。抽滤，用少量冷水洗涤结晶。粗产品用25mL乙醇重结晶，使其熔点为131～132℃。一般需重结晶两次。产量3．5g，产率64．6%。

3．β－五乙酸葡萄糖酯转化为α－五乙酸葡萄糖酯

在50mL圆底烧瓶中加入12．5mL新蒸馏的乙酸酐（13．5g），迅速加入0．25 g无水氯化锌，装上回流冷凝管，在沸水浴上加热5～10min至固体溶解。然后迅速加入纯的β－五乙酸葡萄糖酯，在水浴上加热30min。将热溶液倒入约125mL冰水中，激烈搅拌以诱导油滴结晶。抽滤，用少量冷水洗涤，用乙醇或甲醇重结晶。熔点110～111℃。

四、思考题

（1）葡萄糖分子中各个羟基的酯化活性相同吗？为什么？

（2）写出两种构型的五乙酸葡萄糖酯的优势构象式，并比较哪一个更稳定。

实验指导

一、预习要求

（1）学习用葡萄糖制备葡萄糖酯的原理及方法。

（2）复习回流、抽滤、重结晶等基本操作。

（3）学习用有机溶剂重结晶的方法。

二、实验说明

（1）主要原料和产物的物理性质如表2－45所示。

表2－45　主要原料和产物的物理性质

续表

（2）氯化锌极易潮解，故应事先将氯化锌在瓷蒸发皿中加强热至熔融状态，稍冷后研碎，迅速称量使用。

（3）市售葡萄糖含一分子结晶水，须在110～120℃的烘箱中烘2～3h。

（4）回流冷凝管上方一定要加干燥管。

（5）产物在冰水中搅拌固化时要尽量使块状固体成为粉末，以防止块状固体中包藏溶剂，使产物在重结晶时部分水解。

三、安全事项

（1）乙酸酐具有强腐蚀性，使用时注意不要接触皮肤、眼睛。一旦接触，应立即用大量水冲洗后就医。

（2）乙醇易燃，注意预防火灾。

实验47　8－羟基喹啉的制备

一、实验目的

（1）学习合成8－羟基喹啉的原理和方法。

（2）巩固回流、水蒸气蒸馏、重结晶等基本操作。

二、实验原理

以邻氨基苯酚、邻硝基苯酚、丙烯醛以及矿酸为原料合成8－羟基喹啉，这里矿酸可以是浓硫酸，也可以是浓盐酸。如用浓硫酸，则可以用甘油代替丙烯醛（浓硫酸的作用是使甘油脱水生成丙烯醛），矿酸的作用是使邻氨基苯酚与丙烯醛的Michael加成产物脱水环化，邻硝基苯酚为弱氧化剂，能将成环产物8－羟基－1，2－二氢喹啉氧化成8－羟基喹啉，邻硝基苯酚自身则还原成邻氨基苯酚，也可参与缩合反应。

三、实验步骤

1．方法一

在100mL三口烧瓶中加入1．8g（0．013mol）邻硝基苯酚、2．8g（0．025mol）邻氨基苯酚、9．5g（0．1mol）甘油，剧烈振荡，使之混合均匀，用冰水浴冷却，然后在不断搅拌下缓慢滴加5．0mL浓硫酸。装上回流冷凝管，在电热套上加热。当溶液接近沸腾时，立即移去热源，反应大量放热，待作用缓和后，再继续加热，保持反应物微沸回流1～2h。

稍冷后，加入15mL水，充分摇匀，进行简易水蒸气蒸馏，除去未反应的邻硝基苯酚，直至蒸出馏分由浅黄色变为无色为止。待反应瓶内液体冷却后，于冷水浴中慢慢滴加6g氢氧化钠溶于6mL水的溶液，摇匀后，再小心滴入饱和碳酸钠溶液，使溶液呈中性（pH值在7～8），再次进行水蒸气蒸馏，蒸出8－羟基喹啉（收集馏液200～250mL）。待馏液充分冷却后，抽滤收集析出物，洗涤、干燥后得粗产物5 g左右。

粗产物用4∶1（体积比）乙醇－水混合溶剂重结晶，得8－羟基喹啉2～2．5g（一次重结晶），纯8－羟基喹啉的熔点为72～74℃。

取0．5g产品进行升华实验，可得到美丽的针状晶体。

2．方法二

在装有温度计、回流冷凝管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶内，加入10g（0．1 mol）浓盐酸，2g（0．033mol）乙酸，3．63g（0．033mol）邻氨基苯酚，磁力搅拌加热到100～105℃，滴加溶有2．42g（0．017mol）邻硝基苯酚的3．4g（0．06mol）丙烯醛溶液，控制滴加速度，不少于2h滴完。滴加完毕，维持温度105～110℃再继续反应1h。

稍冷后，进行水蒸气蒸馏，除去未反应的邻硝基苯酚约0．5g（0．004mol），等反应瓶内液体冷却后，在冰水浴下先用40%氢氧化钠溶液，再用饱和碳酸钠溶液小心中和至pH＝7～8，再进行水蒸气蒸馏，蒸出8－羟基喹啉。待馏液充分冷却后，抽滤收集析出物，洗涤、干燥后得粗产物。

粗产物用4∶1（体积比）乙醇－水混合溶剂重结晶，得8－羟基喹啉（一次重结晶）。纯8－羟基喹啉的熔点为72～74℃。

四、思考题

（1）为什么第一次水蒸气蒸馏在酸性条件下进行，而第二次水蒸气蒸馏要在中性条件下进行？

（2）以对甲苯胺、邻甲苯胺、β－萘胺和邻苯二胺为原料分别与甘油发生Skraup反应会得到什么产物？给出相应的化学反应方程式。

实验指导

一、预习要求

（1）预习Skraup喹啉合成反应的原理。

（2）复习回流、水蒸气蒸馏以及重结晶等基本操作。

二、实验说明

（1）主要反应物和产物的物理性质如表2－46所示。

表2－46　主要反应物和产物的物理性质

（2）所用甘油含水量不超过0．5%（d＝1．26）。如果甘油含水量较大，则喹啉的产量不高。可将其加热到180℃，冷却至100℃左右放入盛有浓H2SO4的干燥器中备用。

（3）甘油常温下黏稠，最好用称量法直接称入反应瓶中。

（4）此反应系放热反应，要严格控制反应温度以免溶液冲出容器。

（5）8－羟基喹啉既溶于碱又溶于酸而成盐，且成盐后不被水蒸气蒸馏出来，为此必须小心中和，严格控制pH值在7～8之间。当中和恰当时，瓶内析出的8－羟基喹啉沉淀最多。

（6）粗产物用乙醇－水混合溶剂重结晶时，由于8－羟基喹啉难溶于冷水，于滤液中慢慢滴入去离子水，即有8－羟基喹啉结晶不断析出。

（7）产率以加入的邻氨基苯酚计算，不考虑邻硝基苯酚部分转化后参与反应的量。

三、安全事项

（1）邻氨基苯酚和邻硝基苯酚口服、吸入或与皮肤接触均有害，不要误服，使用时可戴手套防护，不要将废弃物排入下水道。

（2）甘油不要与强氧化剂接触，以免发生燃烧或爆炸。

（3）浓硫酸为强腐蚀性试剂，易引起烧伤，不要与皮肤、眼睛和衣物接触。一旦接触，应立即用大量水冲洗后就医诊治。

（4）丙烯醛为强催泪易挥发液体，需在通风橱中操作。

（5）控制好反应温度和剧烈状态，避免发生事故。升华或蒸馏时，不要吸入有害蒸气。

实验48　巴比妥酸的制备

一、实验目的

（1）学习用丙二酸二乙酯与尿素缩合制备巴比妥酸的原理和方法。

（2）掌握回流、重结晶、测熔点等操作。

二、实验原理

巴比妥酸及其衍生物是一类广泛应用于镇静催眠的药物，通过丙二酸二乙酯或取代丙二酸二乙酯与尿素或硫脲反应，可制备一系列巴比妥酸类的嘧啶衍生物。

三、实验步骤

在100mL干燥的圆底烧瓶中放入20mL无水乙醇，装好冷凝管，从冷凝管上口分数次加入1g切成小块的金属钠，待其全部溶解后，再加入6．5mL丙二酸二乙酯，摇匀。然后缓慢加入2．4g干燥过的尿素和12mL无水乙醇所配成的溶液，在冷凝管上端装氯化钙干燥管，振荡下回流2h。

反应物冷却后为黏稠白色半固体物，在其中加入30mL热水，再用盐酸酸化（pH值约为3），得一澄清溶液，过滤除去少量杂质。滤液用冰水冷却使其结晶，过滤，用少量冰水洗涤数次，得白色棱柱状晶体。产量为2～3g，熔点为244～245℃。

四、思考题

本实验中为什么要保证仪器、药品无水？

实验指导

一、预习要求

（1）阅读用尿素与丙二酸二乙酯缩合制备巴比妥酸的原理和方法。

（2）复习回流、重结晶、测熔点等操作。

二、实验说明

（1）主要反应物和产物的物理性质如表2－47所示。

表2－47　主要反应物和产物的物理性质

（2）实验所用仪器和药品均应保证无水。

（3）由于金属钠与醇顺利反应，故金属钠无须切得太小，以免暴露太多的表面，在空气中会迅速吸水转化为氢氧化钠而皂化丙二酸二乙酯。

（4）若丙二酸二乙酯的质量不够好，可进行一次减压蒸馏，收集82～84℃／1．07kPa的馏分。

（5）反应物在溶液中析出时为有光泽的晶体，长久放置会转化为粉末。

三、安全事项

金属钠遇水会燃烧、爆炸，使用时严格防止与水接触。

实验49　2－氨基－1，3，4－噻二唑的制备

一、实验目的

（1）学习2－氨基 －1，3，4－噻二唑的合成原理和分离提纯方法。

（2）掌握电动搅拌器的使用等基本操作。

二、实验原理

1，3，4－噻二唑是一种新型的杂环化合物，主要用做药物中间体，且具有相当广泛的生物活性。1，3，4－噻二唑的衍生物具有多种药理活性，可用于抗菌消炎、抗肿瘤等。以氨基硫脲和甲酸为原料可制备2－氨基－1，3，4－噻二唑。

三、实验步骤

在装有温度计、回流冷凝管和搅拌器的250mL三口烧瓶中，加入氨基硫脲23 g（0．25mol）、36%的浓盐酸25mL和85%甲酸15mL（0．29mol），搅拌，缓慢升温至80℃，搅拌反应5h，继续升温至回流，反应4～5h后，冷却至室温。

用40%氢氧化钠溶液中和，调节pH值到9～10，待冷却后过滤，用水重结晶，烘干。产量约21g，熔点为190～192℃。

四、思考题

实验中加40%氢氧化钠溶液调节pH值为9～10的目的是什么？

实验指导

一、预习要求

（1）查阅氨基硫脲和甲酸的性质，了解2－氨基－1，3，4－噻二唑的合成原理。

（2）预习电动搅拌器使用的相关知识。

二、实验说明

（1）主要反应物和产物的物理性质如表2－48所示。

表2－48　主要反应物和产物的物理性质

（2）氨基硫脲使用前要先研碎，并烘干。

（3）反应结束后，用氢氧化钠中和，pH值不要超过10，否则溶液颜色变深，发生副反应，使收率降低。

（4）除盐酸可作催化剂外，硫酸、磷酸也可作催化剂。

三、安全事项

重结晶时，热的饱和水溶液要缓慢冷却，否则可能导致锥形瓶破裂。

实验50　从茶叶中提取咖啡因与升华

一、实验目的

（1）学习使用脂肪提取器从茶叶中提取咖啡因的原理和操作方法。

（2）学会升华操作。

二、实验原理

咖啡因是存在于茶叶中的一种生物碱，其结构如下：

化学名：1，3，7－三甲基－2，6－二氧嘌呤。

咖啡因是弱碱性化合物，易溶于氯仿（12．5%）、水（2%）和乙醇（2%）等。常温下在苯中的溶解度为1%（在热苯中为5%）。

含结晶水的咖啡因是无色针状晶体、味苦，能溶于水、乙醇、氯仿等。在100℃时即失去结晶水，并开始升华，120℃时升华相当显著，至178℃升华很快。无水咖啡因的熔点是234．5℃。

为了提取茶叶中的咖啡因，往往利用适当的溶剂（如氯仿、乙醇、苯等）在脂肪提取器中连续抽提，然后蒸去溶剂，即得粗咖啡因。

粗咖啡因还含有其他一些生物碱和杂质，利用升华可进一步提纯。

工业上，咖啡因主要通过人工合成制得。咖啡因具有刺激心脏、兴奋大脑神经和利尿等作用，因此可作为中枢神经兴奋药；它也是复方阿司匹林等药物的组分之一。咖啡因有一定毒性。

三、升华

升华是提纯固体化合物的一种方法。某些固体化合物具有较高的蒸气压，在其熔点温度下加热，不经过液体而直接变成蒸气，蒸气遇冷又直接变成固态，这种过程叫做升华。例如，樟脑在160℃时的蒸气压为29．17kPa，也就是说在未达到其熔点（179℃）以前就有很高的蒸气压。这时只要缓慢加热，使温度不要超过其熔点，樟脑就可以不经过熔化而直接变成蒸气，蒸气遇到冷的表面就凝结成固体。这样的蒸气压可以较长时间保持在其熔点的蒸气压（49．32kPa）以下，直到樟脑蒸发完为止，这就是樟脑的升华。

升华的操作比重结晶简便，纯化后的产品纯度较高，但产品损失较大。升华是利用固体化合物的蒸气压或挥发度不同，将不纯净的固体化合物在熔点以下加热，利用产物蒸气压高、杂质蒸气压低的特点，使产物不经液化而直接气化、遇冷后固化（杂质则不能）来达到分离提纯固体化合物的目的。

升华操作只适用于被提纯的固体化合物具有较高的蒸气压，而固体化合物中杂质的蒸气压较低，这样才有利于分离。升华的方法有以下两种：

（1）常压升华。常用的常压升华装置如图1－27所示。

（2）减压升华。在常压下不易升华的物质可利用减压进行升华。减压升华装置如图1－28所示。

升华的操作须注意以下几点：

（1）被升华的固体化合物一定要干燥，如有溶剂会影响升华后固体的凝结。

（2）升华的温度一定要控制在被升华固体的熔点之下。

（3）减压升华时，一定要先打开安全瓶上的放空阀，然后停止抽气，否则水会倒吸，造成实验失败。

四、实验步骤

称取茶叶末10g，放入脂肪提取器（图1－15）的滤纸套筒中，在圆底烧瓶内加入80mL95%乙醇溶液，用水浴加热。连续提取2～3h，待冷凝液刚刚虹吸下去时，立即停止加热。然后换成蒸馏装置，回收提取液中大部分乙醇，再把残液移到蒸发皿中，拌入3～4g生石灰粉，搅拌成糊状，放在恒温水浴锅上蒸干（如有条件，可最后将蒸发皿移至煤气灯上焙炒片刻，务必将水分全部除去）。冷却后，擦去沾在边上的粉末，以免在升华时污染产物。取一只合适的玻璃漏斗，通过刺有许多小孔的滤纸罩在蒸发皿上。将蒸发皿放在电热套上小心加热升华，当纸上出现白色毛状结晶时，暂停加热，冷却至100℃左右，揭开漏斗和滤纸，仔细地把附在纸上和器皿周围的咖啡因用小刀刮下，残渣经拌和后用较大的火再加热片刻，使升华完全。合并两次收集的咖啡因，测定熔点，称重，计算收率。若产品不纯，可用少量热水重结晶提纯（或放入微量升华管中再次升华）。

五、思考题

（1）本实验为什么使用脂肪提取器进行提取，使用时要注意哪些问题？

（2）何谓升华？有何作用？

（3）从茶叶提取咖啡因的关键是什么？

实验指导

一、预习要求

（1）掌握咖啡因的结构和性质，了解其提取、纯化的方法。

（2）了解脂肪提取器（图1－15）的结构特点，以及其在天然物提取实验中的应用。

二、实验说明

（1）咖啡因的有关物理性质如表2－49所示。

表2－49　咖啡因的有关物理性质

（2）从茶叶中提取咖啡因所需时间的长短主要取决于提取溶剂、加热方式和所用仪器等，一般提取到提取液颜色很淡时，即可停止。

（3）本实验以乙醇为萃取剂，也可选用氯仿作萃取剂。因为咖啡因在氯仿中溶解度大，需要较少的次数就可提取完全，且氯仿沸点低，挥发快，虹吸一次需要的时间也短，因此，为了节省时间，也可选用氯仿作萃取剂。但是，氯仿对人体有一定的毒性和麻醉作用，使用时蒸气尽量不要外漏，尤其是蒸残留溶剂时，最好在通风橱中进行。

（4）该实验中，生石灰起吸水和中和作用，以除去部分杂质。

（5）在萃取回流充分的情况下，升华操作的好坏是本实验成败的关键。在升华的过程中，始终都用小火间接加热。如果采用电热套，一般用调压器控制，最高温度约到200℃，温度太高，会使产物冒烟炭化，滤纸炭化变黑。

三、安全事项

（1）脂肪提取器结构较特殊，有关部位易损坏，要细心操作，以免仪器破损。

（2）本实验采用有机溶剂提取，多处用到火源、电源，应预防火灾事故发生。在蒸干乙醇残液时，要防止浆状物溅出，造成烫伤。

实验51　用酸醇法从黄檗中提取黄连素

一、实验目的

（1）学习用酸醇法从黄檗中提取黄连素的原理和操作方法。

（2）学习进行天然药物成分研究的基本方法。

二、实验原理

黄连素又叫小檗碱，是一种具有多种功效的常用中药，临床上是一种抗菌消炎药，并有降低血清胆固醇的作用。近期研究发现，黄连素还具有降血糖、抗心律失常的功效。

自然界含黄连素的植物很多，如三棵针、黄檗、黄连等。黄檗在我国的资源丰富，黄连素的含量也较高。提取黄连素是利用其游离碱和硫酸盐在水中的溶解度较大，而其盐酸盐在水中的溶解度较小，先用硫酸将其提取出来，然后用盐酸酸化，使其形成溶解度较小的盐酸盐而析出。

小檗碱（berberine，C20H19O5N）是黄色针状晶体，熔点为145℃，可溶于乙醇，也溶于热水，难溶于乙醚、苯等。其结构式如下：

小檗碱（季铵碱式）

三、实验步骤

称取丝状或粉末状黄檗皮（干）10g，置于100mL圆底烧瓶中，加入60mL 50%乙醇溶液和0．5mL硫酸溶液，接上球形冷凝管，加热回流1～2h，过滤。滤渣重复抽提两次。合并滤液，浓缩至原体积的1／4，然后加入石灰乳（Ca（OH）2），调至pH值为9～10，放置，有大量沉淀生成，过滤。滤液在不断搅拌下，加入固体氯化钠4g，再加盐酸，调至pH值为1～2，静置，过滤，用少量水洗涤，抽干，于70～80℃烘箱内干燥，得黄连素固体。称重，计算收率。

若要制得较纯的盐酸小檗碱，可将提取所得固体用水重结晶，加少许活性炭，趁热过滤，向滤液内滴加盐酸至pH值为1～2，静置，冷却，即析出黄色盐酸小檗碱，抽滤，用少量蒸馏水洗去过量盐酸，至pH值为5～6，于70～80℃干燥，可得较纯产品。

四、思考题

（1）提取黄连素常用的方法有哪几种？

（2）本实验中，加入石灰乳的作用是什么？

（3）为什么要加入固体氯化钠？

实验指导

一、预习要求

（1）了解黄连素的结构、性质及其提取的原理。

（2）熟悉回流、重结晶的原理及操作。

二、实验说明

（1）不少黄连素是人工合成的产品。我国中草药制作源远流长，中药材资源丰富，可从多种天然物中提取黄连素，从黄檗中提取黄连素较为普遍。黄檗有两大类，即关黄檗和川黄檗，川黄檗的黄连素含量高于关黄檗，最高可达6%～7%。常用的提取方法有酸水法、石灰法、乙醇法、液膜法等。本实验采用的酸醇法提取效果较好，用广东连南的黄柏皮提取，提取率可达6．2%。

（2）黄檗树皮可磨成粉末，切成片状，或刨成丝状，主要由其提取方法而定。一般采用粉状，过筛，提取较完全，但处理有些麻烦。本法采用的丝状可达到预期目的。

（3）为减少提取时间，采用脂肪提取器，效果更佳。

（4）滤液加入氯化钠，再用盐酸调pH值至1～2，搅拌，静置（一般静置过夜），让其缓慢沉淀。

（5）烘干温度不宜太高，否则产品颜色加深，变为棕色。

（6）从黄檗中提取的黄连素，粗产品中除盐酸小檗碱外，还有巴马亭、药根碱，因三者结构类似、药效相近，如要更纯的小檗碱，除重结晶（多次）外，也可用色谱法分离、提纯。

三、注意事项

做好废渣、污水的处理。