《有機(jī)合成的實(shí)驗(yàn)操作3課時(shí)課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《有機(jī)合成的實(shí)驗(yàn)操作3課時(shí)課件.ppt（37頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、有機(jī)合成實(shí)驗(yàn),一、基本操作1、回流和蒸餾,各種回流裝置,帶有滴加裝置的回流裝置,普通蒸餾裝置,帶干燥裝置的蒸餾裝置,普通蒸餾裝置,水蒸汽蒸餾裝置圖,減壓蒸餾裝置圖,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,DL-400型循環(huán)冷卻器,2、冰-水浴/冰-鹽浴/干冰-丙酮浴和低溫反應(yīng)裝置,冰鹽浴的降溫原理與溶液的凝固點(diǎn)下降有關(guān)。當(dāng)食鹽和冰均勻地混合在一起時(shí)，冰因吸收環(huán)境熱量稍有融化 變成水，食鹽遇水而溶解，使表面水形成了濃鹽溶液。由于濃鹽溶液的冰點(diǎn)較純水低，而此時(shí)體系中為濃鹽溶液和冰共存，因此體系的溫度必須下降才能維持這一共 存狀態(tài)（濃鹽溶液和冰的共存溫度應(yīng)該比純水的冰點(diǎn)更低）。這將導(dǎo)致更多的冰融化變成水來(lái)稀釋濃鹽溶液，在融化過

2、程中因大量吸熱而使體系溫度降低,冰-鹽浴,低溫冰鹽浴配方：(碎冰用量100克) 浴溫() 鹽類及用量(克) -4.0 CaCl26H2O(20g) -9.0 CaCl26H2O(41g) -30.0 NH4Cl(20g)+NaCl(40g) -40.0 NH4NO3(42g)+NaCl(42g),冰鹽浴注意事項(xiàng)：1、冰里不要加任何水2、要把冰敲的很碎3、鹽分層加入效果好4、容器周圍最好有保溫材料5、用膠管不斷吸出冰融后的水，但不要完全吸干。,把干冰砸碎倒到杜瓦瓶里，然后加丙酮 一邊加 一邊攪， -78度是成糊狀的干冰丙酮混合物,干冰-丙酮浴,1893 年1 月20 日杜瓦宣布發(fā)明了一種特殊的低

3、溫恒溫器后來(lái)稱為杜瓦瓶。,杜瓦發(fā)明的盛低溫液化氣體的容器，就是雙層中間鍍銀，并抽成真空的玻璃容器，這種容器后來(lái)被改造成人人皆知的日用品熱水瓶。,低溫反應(yīng)裝置,溫度范圍： -1000,調(diào)節(jié)精度： 0.05-0.5以內(nèi) 轉(zhuǎn)速： 100800rpm 溫度設(shè)置顯示： 手動(dòng)輸入設(shè)置數(shù)字顯示,3、常見的加熱方式,有機(jī)反應(yīng)不能直接用明火加熱。1)、儀器容易受熱不均勻而破裂;2)、有著火的隱患。常用加熱方式有：（1）水?。?）油?。?）砂?。?）熔鹽浴（5）電熱套 (6) 電熱板,4、滴液漏斗和自動(dòng)進(jìn)樣器,5、重結(jié)晶,對(duì)于熱不穩(wěn)定的目標(biāo)化合物的純化，首選層析法。也可以選用類似重結(jié)晶的方法：室溫用溶劑溶解，然后

4、自然放置，使溶劑自然揮發(fā)后達(dá)到過飽和析出晶體。,1）、有機(jī)溶劑作重結(jié)晶溶劑：記得使用回流管和錐形瓶（忌用燒杯等敞口容器）,任何情況下，雜質(zhì)的含量過高對(duì)重結(jié)晶提純都是不利的。雜質(zhì)太多會(huì)影響結(jié)晶速度，甚至妨礙結(jié)晶的形成和析出。要求：雜質(zhì)的含量不超過5%。,2）、重結(jié)晶溶劑的選擇 （ 1）不與待純化物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如，胺類化合物不能選氯仿、二氯甲烷等脂肪族鹵代烴作重結(jié)晶的溶劑；醇類溶劑不宜做酯、以及氨基酸鹽酸鹽的重結(jié)晶溶劑。 （ 2）溶解度。對(duì)于欲純化物質(zhì)，高溫溶解度大、低溫溶解度大大減少；對(duì)于雜質(zhì)，要么溶解度極大，要么溶解度極小。實(shí)際選溶劑時(shí)，主要兼顧前者。 （ 3）溶劑的沸點(diǎn)。沸點(diǎn)盡量不要太

5、高或太低。,常用的重結(jié)晶溶劑：水、甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、乙酸乙酯、三氯甲烷乙酸、 二氧六環(huán)、 四氯化碳、 苯、 石油醚、環(huán)己烷、甲苯、 硝基甲烷、乙醚 、DMF、 DMSO,DMF 和 DMSO：沸點(diǎn)較高，只有當(dāng)找不到其他合適的溶劑時(shí)才試用。溶解能力強(qiáng)，但溶解后不易析出；且晶體表面附著的溶劑不宜除干凈（抽濾時(shí)可用與DMF、DMSO互溶但對(duì)晶體溶解度小的低沸點(diǎn)溶劑洗滌晶體）。,乙醚 ：有其他適用溶劑時(shí)盡量不用。沸點(diǎn)太低，室溫和沸點(diǎn)溫差?。粯O易揮發(fā)，易燃，使用時(shí)危險(xiǎn)性較高，且由于乙醚沿壁爬行揮發(fā)而導(dǎo)致重結(jié)晶產(chǎn)物在瓶壁結(jié)晶導(dǎo)致產(chǎn)物純度變差。,（4）參考“相似相溶”原理。極性物質(zhì)-易溶于極性溶劑，

6、較難溶于非極性溶劑；反之亦然。例如：欲純化的物質(zhì)是個(gè)非極性物質(zhì)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其在異丙醇里溶解度太小，不宜作為重結(jié)晶溶劑，這時(shí)一般不必再去試極性更大的甲醇和水等溶劑，應(yīng)轉(zhuǎn)而去試極性更小的溶劑，如丙酮、二氧六環(huán)、石油醚、苯等。一般大極性的物質(zhì)用中等極性的物質(zhì)重結(jié)晶；小極性的物質(zhì)用大極性的溶劑重結(jié)晶。,（5) 當(dāng)選不出合適的單一溶劑，可考慮混合溶劑重結(jié)晶。,混合溶劑的比例確定方法：先用最少量的良溶劑是樣品溶解，在良溶劑的飽和溶液中逐滴加入不良溶劑，直至溶液變?yōu)闇啙崆也荒芟?，隨后再逐滴加入良溶劑使溶液重新澄清。混合溶劑文獻(xiàn)常不給出具體溶劑的配比和用量，但一般可按良溶劑：不良溶劑=4:1。溶劑的用量也要根

7、據(jù)自己要重結(jié)晶物質(zhì)的量試驗(yàn)出來(lái)。,混合溶劑一般由兩種可以以任何比例互溶的溶劑組成，其中一種對(duì)于待純化物質(zhì)溶解度較大，另一種溶解度較小，二者溶解度互補(bǔ)。常用的混合溶劑有：乙醇-水；乙醇-乙醚；乙醇-丙酮；乙醇-三氯甲烷；二氧六環(huán)-水；乙醚-石油醚；氯仿-石油醚?；旌先軇┑倪x定最終也是靠試驗(yàn)確定。,適用溶劑的最終選擇，只能靠試驗(yàn)的方法來(lái)確定！,注意：?jiǎn)我蝗軇┲亟Y(jié)晶的純度往往好于混合溶劑,（6）無(wú)毒或毒性小。（7）能給出較小的晶型（8）價(jià)廉易得,3）重結(jié)晶溶劑用量 （ 1）加入較需要量較少的適宜溶劑。微微沸騰一段時(shí)間后如果還有不溶物，再補(bǔ)加少量，每次補(bǔ)加過溶劑后都要加熱到溶液沸騰，直至完全溶解。（注

8、意：如果補(bǔ)加過溶劑后發(fā)現(xiàn)不溶物沒有減少，應(yīng)考慮是不溶性雜質(zhì)，此時(shí)就不要再補(bǔ)加溶劑，以免溶劑過量。） （2）如果需要有熱濾操作，溶劑要適當(dāng)過量，否則會(huì)造成較大產(chǎn)物損失；但過量太多，對(duì)產(chǎn)物的溶解也多，也會(huì)影響收率。一般過量需要量的20%。但根據(jù)溶劑易揮發(fā)的程度可在20%-100%。,4）熱過濾時(shí)注意防止濾紙抽破或因溶液溫度下降導(dǎo)致的析出,5）最好自然冷卻結(jié)晶。通常晶型漂亮，雜質(zhì)含量較低。急速析出易于粘附較多雜質(zhì)。,6）促進(jìn)晶體析出的措施：遇到過飽和或者有膠狀物質(zhì)，析不出晶體，可采用摩擦器壁或者投入晶種（可用玻璃棒蘸取母液，揮發(fā)干后得到的固體代替晶種）。,7）晶體的干燥：自然晾干和烘干。烘干時(shí)注意：

9、烘箱的溫度比被烘干物質(zhì)的熔點(diǎn)低20-50 oC，帶著溶劑的晶體熔點(diǎn)降低，易于熔化（熔點(diǎn)降低）。,8）特殊情況的處理 （1）熔點(diǎn)較低，在常見有機(jī)溶劑中溶解度都很大。 a. 石油醚最少量溶解，冰箱中冷凍； b. 乙醇最少量溶解，滴加少許水至剛好不析出油狀物（如果析出，補(bǔ)加乙醇使剛好溶解），冰箱中冷凍。,（2）冷卻后析出油狀物，而不是晶體,可考慮嘗試其他純化方法。如果一定要用重結(jié)晶法，可快速過柱進(jìn)行預(yù)純化，再進(jìn)行重結(jié)晶；石油醚熱提-冷析法，用石油醚熱提至石油醚無(wú)色，冷卻結(jié)晶；用低沸點(diǎn)溶劑如乙醚重結(jié)晶試試；利用晶種或玻璃棒上揮發(fā)出來(lái)的固體結(jié)晶；讓溶劑自然揮發(fā)，而不要快速冷凍。,9）盡量提高收率。 一般

10、做重結(jié)晶，損失量可達(dá)三分之一。 可采用分級(jí)結(jié)晶法：先得到第一批純凈的晶體，然后把所用的瓶子用少量溶劑洗滌，并合并母液，濃縮母液再重結(jié)晶或者過柱，可進(jìn)而獲得純品。,10）固體產(chǎn)品如何獲得更好的圖譜 通常過柱后濃縮得到的產(chǎn)品常常會(huì)包夾溶劑和油脂類物質(zhì)而導(dǎo)致圖譜出雜質(zhì)峰。 如果過柱得到的洗脫液濃縮是固體化合物，通常再用少量石油醚（視對(duì)該物質(zhì)的溶解度選擇）對(duì)其進(jìn)行洗滌即可得到非常漂亮的圖譜。如果樣品量少，洗滌和抽濾等操作都需要用半微型、微量實(shí)驗(yàn)裝置，防止大的儀器因壁上粘附造成較大損失。,11）重結(jié)晶析出的晶型足夠好單晶 單晶的獲得要求待結(jié)晶物質(zhì)的純度高，通常需要濃度較低的溶液室溫甚至低溫下慢慢揮發(fā)，結(jié)

11、晶過程中不能有擾動(dòng)，溶劑的選擇很重要，器皿要足夠清潔、光滑。,6、（真空）干燥器、（真空）干燥箱,7、Schlenk裝置、手套箱,惰性氣體手套箱,8、有機(jī)反應(yīng)的反應(yīng)過程檢測(cè)和終點(diǎn)判斷,1）TLC法2） GC法3）HPLC法,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作為參考！,9、制備薄層、柱色譜分離有機(jī)物質(zhì),1.稱量。200-300目硅膠，稱30-70倍于上樣量；如果極難分，也可以用100倍量的硅膠H。,2.裝柱：干法、濕法。首選濕法，事先拌勻成漿。,3.壓實(shí)。沉降完成后，加入更多的石油醚，用雙聯(lián)球或泵加壓，直至流速恒定。柱床約被壓縮至9/10體積。無(wú)論走常壓柱或加壓柱，都應(yīng)進(jìn)行這一步，可使分離度提高很多，且可以避免過柱時(shí)由

12、于柱床萎縮產(chǎn)生開裂。,4. 上樣。在石油醚高于硅膠面近1厘米時(shí)，即可上樣。干法、濕法均可。上樣后，加必要防護(hù)措施，保證加入洗脫劑時(shí)不會(huì)沖壞硅膠表面。,5.過柱和收集。柱層析實(shí)際上是在擴(kuò)散和分離之間的權(quán)衡。洗脫劑的選擇非常重要。薄層色譜先確定展開劑，保證rf值在0.2-0.3之間，再利用這種展開劑稍微將極性再調(diào)小點(diǎn)，就可以作為洗脫劑了。梯度洗脫往往效果較好。 Flash Column Chromatography。過柱過程中不能出現(xiàn)洗脫劑液面低于硅膠。,8. 如果待純化有機(jī)物對(duì)酸敏感，則不能直接用硅膠柱，硅膠柱改型，用三乙胺沖洗柱子；或改用中性氧化鋁等裝柱。,6.檢測(cè)。要更多地使用專用噴顯劑，如

13、果僅用紫外燈，會(huì)損失較多產(chǎn)品，紫外的靈敏度一般比噴顯劑底1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。,7.送譜。收集的產(chǎn)品旋干，在送譜前通常需要重結(jié)晶。如果樣品太少或?yàn)橐后w， 可過一小凝膠柱，作為送譜前的最后純化手段。可除去氫譜1.5ppm左右所謂 的“硅膠”峰。,10、溶劑的干燥處理（溶劑除水）,（1）干燥劑脫水,常用的干燥劑有： 金屬，金屬氫化物Al，Ca，Mg：常用于醇類溶劑的干燥；Na，K：適用于烴，醚，環(huán)己胺，液氨等溶劑的干燥。注意用于鹵代烴時(shí)有爆炸危險(xiǎn)，絕對(duì)不能使用。也不能用于干燥甲醇，酯，酸，酮，醛與某些胺等。醇中含有微量的水分可加入少量金屬鈉直接蒸餾；。CaH：一克氫化鈣定量與0.85克水反應(yīng)，因此比堿金

14、屬，五氧化二磷干燥效果好。適用于烴，鹵代烴，醇，胺，醚等，特別是四氫呋喃等環(huán)醚，二甲亞碸，六甲基磷酰胺等溶劑的干燥。有機(jī)反應(yīng)常用的極性非質(zhì)子溶劑也是用此法進(jìn)行干燥的。LiAlH4：常用醚類等溶劑的干燥。,中性干燥劑CaSO4，NaSO4，MgSO4：適用于烴，鹵代烴，醚，酯，硝基甲烷，酰胺，腈等溶劑的干燥。CuSO4：無(wú)水硫酸銅為白色，含有5個(gè)分子的結(jié)晶水時(shí)變成藍(lán)色，常用檢測(cè)溶劑中微量水分。CuSO4適用于醇，醚，酯，低級(jí)脂肪酸的脫水，甲醇與CuSO4能形成加成物，故不宜使用。CaC2：適用于醇干燥。注意使用純度差的碳化鈣時(shí)，會(huì)發(fā)生硫化氫和磷化氫等惡臭氣體CaCl2： 適用于干燥烴，鹵代烴，醚

15、硝基化合物，環(huán)己胺，腈，二硫化碳等。CaCl2能于伯醇，甘油，酚，某些類型的胺，酯等形成加成物，故不適用?；钚匝趸X：適用于烴，胺，酯，甲酰胺的干燥。分子篩：分子篩在水蒸氣分壓低和味素高時(shí)吸濕容量都很顯著，于其他干燥劑相比，吸濕能力非常大的。, 堿性干燥劑KOH，NaOH：適用于干燥胺等堿性物質(zhì)和四氫呋喃一類環(huán)醚。酸，酚，醛，酮，醇，酯，酰胺等不適用。K2CO3：適用于堿性物質(zhì)，鹵代烴，醇，酮，酯，腈，溶纖劑等溶劑的干燥。不適用于酸性物質(zhì)。BaO，CaO：適用于干燥醇，堿性物質(zhì)，腈，酰胺。不適用于酮，酸性物質(zhì)和酯類。,酸性干燥劑H2SO4：適用于干燥飽和烴，鹵代烴，硝酸，溴等。醇，酚，酮，不飽

16、和烴等不適用。P2O5：適用于烴，鹵代烴，酯，乙酸，腈，二硫化碳，液態(tài)二氧化硫的干燥。醚，酮，醇，胺等不適用。,（2）共沸蒸餾脫水 與水生成共沸物的溶劑不能采用分餾脫水的方法。如果含有極微量水分的溶劑，通過共沸蒸餾，雖然溶劑有少量的損失，但卻能脫去大部分水。一般多數(shù)溶劑都能與水組成共沸混合物。,11、良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣（事先查閱文獻(xiàn)（參考文獻(xiàn)寫在實(shí)驗(yàn)記錄上)、擬定實(shí)驗(yàn)方案，復(fù)核各種試劑的用量，準(zhǔn)備好所需的儀器和藥品，再開始實(shí)驗(yàn)。）實(shí)驗(yàn)桌上不放無(wú)關(guān)物品、整潔有序穿好白大褂戴好實(shí)驗(yàn)用手套不穿露趾涼鞋和拖鞋必要時(shí)帶防護(hù)眼鏡,1、F-C反應(yīng),熱源：水浴、油浴,二、反應(yīng)實(shí)例,向裝有10 ml恒壓滴液漏斗、機(jī)械攪拌裝置和回流冷凝管（上端通過一氯化鈣干燥管與氯化氫氣體吸收裝置相連）的100 ml三頸燒瓶中迅速加入13 g（0.097 mol）粉狀無(wú)水三氯化鋁和16 ml (約14 g, 0.18 mol)無(wú)水苯。在攪拌下將4 ml（約4.3 g, 0.04 mol）乙酸酐自滴液漏斗慢慢滴加到三頸燒瓶中（先加幾滴，待反應(yīng)發(fā)生后在繼續(xù)滴加），控制乙酐的滴加速度以使三頸燒瓶稍熱為宜。加完后（約10 min），