有机化学实验鲁福身、尹业高、彭蓉化学系有机化学实验室2011
有机化学实验 鲁福身、尹业高、彭蓉 化学系有机化学实验室 2011
目录1重结晶和熔点的测定2蒸馏、沸点和折光率的测定3环己烯的制备4溴代环已烷的制备5环已酮的制备6己二酸的制备7硝基苯的制备8苯胺的制备9乙酰苯胺的制备10乙酸乙酯的制备11乙酰乙酸乙酯的制备124-苯基-2-丁酮的制备13从茶叶中提取咖啡因14有机物的化学鉴别15乙酰二茂铁的制备和IR表征2-甲酰-1-氯乙烯基二茂铁的制备和GC-MS表征16(2 missions)17乙炔基二茂铁的制备和NMR表征（2missions）2
目 录 1 重结晶和熔点的测定 2 蒸馏、沸点和折光率的测定 3 环己烯的制备 4 溴代环己烷的制备 5 环己酮的制备 6 己二酸的制备 7 硝基苯的制备 8 苯胺的制备 9 乙酰苯胺的制备 10 乙酸乙酯的制备 11 乙酰乙酸乙酯的制备 12 4-苯基-2-丁酮的制备 13 从茶叶中提取咖啡因 14 有机物的化学鉴别 15 乙酰二茂铁的制备和 IR 表征 16 2-甲酰-1-氯乙烯基二茂铁的制备和 GC-MS 表征 （2 missions） 17 乙炔基二茂铁的制备和 NMR 表征（2 missions） 2
实验一重结晶与熔点测定1实验目的（1）了解重结晶法提纯有机化合物的原理及意义。（2）掌握重结晶的基本操作。（3）了解熔点测定的意义。（4）掌握测定熔点的操作方法2实验原理(1)重结晶从有机合成或自然界得到的固体有机化合物往往是不纯的，其中常夹杂一些反应副产物、未反应的原料及催化剂等，必须经过提纯才能得到纯品。提纯固体有机化合物常用的方法是重结晶提纯法。固体有机化合物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系，一般是温度升高溶解度增大。若把固体有机化合物溶解在热的溶剂中制成饱和溶液，冷却时，则由于溶解度降低，原溶液变成过饱和溶液，溶质又重新结晶析出，故称重结晶。利用溶剂对被提纯物和杂质的溶解度不同，可以使被提纯物从过饱和溶液中析出，而让杂质全部或大部分留在溶液中（或被过滤除去），从而达到提纯的目的。(2)熔点测定通常晶体物质加热到一定温度时，就从固态变为液态，此时的温度可视为该物质的熔点。严格地讲，物质的熔点是指该物质固液两态在标准气体压强下达到平衡（即固态与液态蒸气压相等)时的温度。纯化合物从开始熔化(始熔)至完全熔化(全熔)时的温度变动范围称为熔点距。每一种晶体物质都有自己独特的晶形结构和分子间力，要熔化它，需要提供一定的热能。所以，每一种晶体物质都有自已特定的熔点。纯化合物晶体熔点距很小，一般为0.5~1℃。但是，当含有少量杂质时，熔点一般会下降，熔点距增大。因此，通过测定晶体物质的熔点可以对有机化合物进行定性鉴定或判断其纯度。如果两种固体有机物具有相同或相近的熔点，可以采用混合熔点法来鉴别它们是否为同一化合物。如果两种有机物不同，通常熔点会下降；如果两种有机物相同，则熔点一般不变。3实验用品乙酰苯胺(粗品，5g)，活性炭（0.1g），液体石蜡，乙酰苯胺(A.R）)。250ml烧杯1只，50ml量筒1只，酒精灯1盏，布氏漏斗1只，保温漏斗1只，吸滤瓶1只，水泵1台，剪刀1把，玻璃棒1根，滤纸。提勒(Thiele)管1个，6~8cm毛细管（Φ=1~2mm)10根，200℃温度计1支，酒精灯1盏，表面皿1只，30~50cm玻璃管（Φ=8mm）l根，橡皮圈、铁架台1个。4实验操作重结晶的一般步骤；（1)选择溶剂：在重结晶法中选择适宜的溶剂是非常重要的，否则，达不到纯化的目的。作为适宜的溶剂，要符合以下条件：①不与被提纯物质发生化学反应。②对被提纯物质必须具备溶解度在较高温度时较大，而在较低温度时较小的特性。③对杂质的溶解度很大或很小（前者可使杂质留在母液中，后者可使杂质在热过滤时被除3
实验一 重结晶与熔点测定 1 实验目的 （1）了解重结晶法提纯有机化合物的原理及意义。 （2）掌握重结晶的基本操作。 （3）了解熔点测定的意义。 （4）掌握测定熔点的操作方法 2 实验原理 (1)重结晶 从有机合成或自然界得到的固体有机化合物往往是不纯的，其中常夹杂一些反应副产物、 未反应的原料及催化剂等，必须经过提纯才能得到纯品。提纯固体有机化合物常用的方法是重 结晶提纯法。固体有机化合物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系，一般是温度升高溶解度增 大。若把固体有机化合物溶解在热的溶剂中制成饱和溶液，冷却时，则由于溶解度降低，原溶 液变成过饱和溶液，溶质又重新结晶析出，故称重结晶。利用溶剂对被提纯物和杂质的溶解度 不同，可以使被提纯物从过饱和溶液中析出，而让杂质全部或大部分留在溶液中(或被过滤除 去)，从而达到提纯的目的。 (2)熔点测定 通常晶体物质加热到一定温度时，就从固态变为液态，此时的温度可视为该物质的熔点。 严格地讲，物质的熔点是指该物质固液两态在标准气体压强下达到平衡(即固态与液态蒸气压 相等)时的温度。 纯化合物从开始熔化(始熔)至完全熔化(全熔)时的温度变动范围称为熔点距。每一种晶体 物质都有自己独特的晶形结构和分子间力，要熔化它，需要提供一定的热能。所以，每一种晶 体物质都有自己特定的熔点。纯化合物晶体熔点距很小．一般为 0.5~1℃。但是，当含有少量 杂质时，熔点一般会下降，熔点距增大。因此，通过测定晶体物质的熔点可以对有机化合物进 行定性鉴定或判断其纯度。 如果两种固体有机物具有相同或相近的熔点，可以采用混合熔点法来鉴别它们是否为同一 化合物。如果两种有机物不同，通常熔点会下降；如果两种有机物相同，则熔点一般不变。 3 实验用品 乙酰苯胺(粗品，5 g)，活性炭 （0.1 g），液体石蜡，乙酰苯胺(A.R.)。 250ml 烧杯 1 只，50ml 量筒 1 只，酒精灯 1 盏，布氏漏斗 1 只，保温漏斗 1 只，吸滤瓶 1 只，水泵 1 台，剪刀 1 把，玻璃棒 l 根．滤纸。 提勒(Thiele)管 1 个，6~8 cm 毛细管(Φ = 1~2 mm)10 根，200℃温度计 1 支，酒精灯 1 盏， 表面皿 1 只，30~50 cm 玻璃管(Φ = 8 mm)l 根，橡皮圈、铁架台 1 个。 4 实验操作 重结晶的一般步骤； (1)选择溶剂：在重结晶法中选择适宜的溶剂是非常重要的，否则，达不到纯化的目的。 作为适宜的溶剂，要符合以下条件： ①不与被提纯物质发生化学反应。 ②对被提纯物质必须具备溶解度在较高温度时较大，而在较低温度时较小的特性。 ③对杂质的溶解度很大或很小(前者可使杂质留在母液中，后者可使杂质在热过滤时被除 3
去）。④容易挥发(溶剂的沸点较低)，易从结晶中分离除去。③能使被提纯物质生成较好的结晶。选择溶剂常通过试验确定。常用的溶剂有水、乙醇、丙酮、苯、乙醚、氯仿、石油醚、醋酸和乙酸乙酯等，有时也可以采用两种溶剂的混合物。(2)溶解：将粗产品溶于适宜的热的溶剂中制成饱和溶液。（3)热过滤：趁热过滤此溶液以除去其中的不溶物质。常用的热过滤装置有热水漏斗和抽滤装置，如图1-01中(a)和(b)所示。国真二接水泵安全瓶(b)(a)图1-01热过滤装置(a）热水漏斗：(b）抽滤装置热水漏斗是一种防止热量散失的漏斗。该漏斗是把玻璃漏斗置于一个金属套内，如图（a)所示。套内是水，漏斗中放入折叠滤纸2，然后在侧管处加热至需要温度（如用易燃溶剂，在过滤前务必将火熄火），接着把所制备的热溶液热过滤，抽滤（或吸滤）一般是在布氏漏斗上配置一橡皮塞与吸滤瓶相连，如图(b)所示，吸滤瓶的侧管再用橡皮管与水泵或减压安全瓶连接。布氏漏斗下端斜口应正对吸滤瓶的侧管。滤纸的大小要比布氏漏斗内径略小，但必须要将漏斗的小孔全部覆盖。滤纸也不能太大，否则会贴到漏斗壁上，造成溶液不经过滤纸直接漏入吸滤瓶中、抽滤前应先用少量溶剂润湿滤纸，使其贴紧后再抽滤。停止抽滤前应将吸滤瓶侧管上的橡皮管拨去或打开安全瓶上的安全阀，使内外压力平衡，以防倒吸。若溶液中含有色物质，则应先加活性炭3煮沸脱色．再进行过滤。（4)结晶析出：将上述热过滤后的溶液静置、自然冷却，结晶慢慢析出。若放冷后也无结晶析出，可用玻璃棒在液面下摩擦器壁或投入该化合物的结晶作为晶种，促使晶体较快地析出。5)抽滤分离结晶：抽滤上述结晶溶液，使结晶和母液迅速分离。用玻璃塞挤压晶体，尽量将母液除去。用少量溶剂洗涤4次，除去晶体表面吸附的杂质。取出结晶，于燥，称重，测熔点。若纯度不合格，可再进行一次重结晶，重复上述操作，直至获得纯品。乙配苯胺的重结晶称取乙酰苯胺粗制品5g，溶于100ml热水中，加热至沸腾，使乙酰苯胺全部溶解。如果烧杯底部有油状物，这不是杂质，而是不溶于水但已熔化的乙酰苯胺。可以继续加热或加水直至油状物消失为止。稍冷后，加入适量（约0.1g)活性炭，用玻璃棒搅动并煮拂几分钟，用预热好的（提前置于水浴锅中加热）布氏漏斗趁热抽气过滤。冷却滤液，析出无色片状的乙酰苯胺结晶，抽气过滤。用少量冷的纯水洗涤结晶两次。抽干后，将结晶转移到表面血上，晾干，或在60℃以下烘干。测熔点，称量并计算回收率。熔点测定4
去)。 ④容易挥发(溶剂的沸点较低)，易从结晶中分离除去。 ⑤能使被提纯物质生成较好的结晶。 选择溶剂常通过试验[1]确定。常用的溶剂有水、乙醇、丙酮、苯、乙醚、氯仿、石油醚、 醋酸和乙酸乙酯等，有时也可以采用两种溶剂的混合物。 (2)溶解：将粗产品溶于适宜的热的溶剂中制成饱和溶液。 (3)热过滤：趁热过滤此溶液以除去其中的不溶物质。常用的热过滤装置有热水漏斗和抽 滤装置，如图 1-01 中(a)和(b)所示。 图 1-01 热过滤装置 (a)热水漏斗；(b)抽滤装置 热水漏斗是一种防止热量散失的漏斗。该漏斗是把玻璃漏斗置于一个金属套内，如图(a)所 示．套内是水，漏斗中放入折叠滤纸[2]，然后在侧管处加热至需要温度(如用易燃溶剂，在过滤 前务必将火熄火)，接着把所制备的热溶液趁热过滤。 抽滤(或吸滤)一般是在布氏漏斗上配置一橡皮塞与吸滤瓶相连，如图(b)所示，吸滤瓶的侧 管再用橡皮管与水泵或减压安全瓶连接。布氏漏斗下端斜口应正对吸滤瓶的侧管。滤纸的大小 要比布氏漏斗内径略小，但必须要将漏斗的小孔全部覆盖。滤纸也不能太大，否则会贴到漏斗 壁上，造成溶液不经过滤纸直接漏入吸滤瓶中、抽滤前应先用少量溶剂润湿滤纸，使其贴紧后 再抽滤。停止抽滤前应将吸滤瓶侧管上的橡皮管拔去或打开安全瓶上的安全阀，使内外压力平 衡，以防倒吸。 若溶液中含有色物质，则应先加活性炭[3]煮沸脱色．再进行过滤。 (4)结晶析出：将上述热过滤后的溶液静置、自然冷却，结晶慢慢析出。若放冷后也无结 晶析出，可用玻璃棒在液面下摩擦器壁或投入该化合物的结晶作为晶种，促使晶体较快地析 出。 (5)抽滤分离结晶：抽滤上述结晶溶液，使结晶和母液迅速分离。用玻璃塞挤压晶体．尽 量将母液除去。用少量溶剂洗涤[4]几次，除去晶体表面吸附的杂质。取出结晶，干燥[5]，称 重，测熔点。若纯度不合格，可再进行一次重结晶，重复上述操作，直至获得纯品。 乙配苯胺的重结晶 称取乙酰苯胺粗制品 5 g，溶于 100 ml 热水中，加热至沸腾，使乙酰苯胺全部溶解。如果 烧杯底部有油状物，这不是杂质，而是不溶于水但已熔化的乙酰苯胺。可以继续加热或加水直 至油状物消失为止。稍冷后，加入适量(约 0.1 g)活性炭，用玻璃棒搅动并煮拂几分钟，用预热 好的(提前置于水浴锅中加热)布氏漏斗趁热抽气过滤。冷却滤液，析出无色片状的乙酰苯胺结 晶，抽气过滤。用少量冷的纯水洗涤结晶两次。抽干后，将结晶转移到表面皿上，晾干，或在 60℃以下烘干。测熔点，称量并计算回收率。 熔点测定 4
测定熔点的方法很多，最常用的方法是毛细管测定法，该方法具有所用仪器简单，样品用量少，操作简便，结果较准确等优点。其操作步骤如下：（1）毛细管封口：将准备好的毛细管一端放在酒精灯火焰边缘，慢慢转动加热，毛细管因玻璃熔融而封口。操作时转速要均匀，使封口严密且厚薄均勾，要避免毛细管烧弯或熔化成小球。(2)样品的填装：将少量研细的样品置于干净的表面皿上，聚成小堆，将毛细管开口的一端插入其中，使样品挤入毛细管中。将毛细管开口端朝上投入准备好的玻璃管（竖直放在洁净的表面皿上）中，让毛细管自由落下，样品因毛细管上下弹跳而被压入毛细管底。重复几次，把样品填装均匀、密实，使装入的样品高度为2~3mm。(3)仪器装置：毛细管法测定熔点最常用的仪器是提勒管，如图1一02所示。将其固定在铁架台上，倒入导热油[]，使液面位于提勒管的叉管处，管口处安装插有温度计的开槽塞子，毛细管用橡皮圈套在温度计上（注意橡皮圈应在导热油液面之上），使试样位于水银球的中部，然后调节温度计位置，使水银球位于提勒管上下叉管中间，因为此处对流循环好，温度均匀。（4)熔点测定：装置安装完毕，用酒精灯在提勒管支管下端加热：使浴液进行热循环，保证温度计受热均匀。开始加热时控制温度每分钟上升5℃左右。待温度上升到距熔点15℃左右时，调节灯焰使加热速度控制在每分钟上升1℃左右，并仔细观察毛细管中样品的熔化情况。当样品崩溃时，表示开始熔化（此时可将灯焰稍移开些）：当样品呈透明溶液时，表示完全熔化。记下始熔和全熔时的温度，即为该样品的熔点。每种样品至少要测两次。测定已知物熔点时，一般测两次，两次测定误差不能大于1℃。测定未知物时，需测三次，一次粗测，图1-02:熔点测定装置两次精测.两次精测的误差也不能大于±1℃。1一温度计；2一提勒管；混合熔点的测定，一般是把待测物质与已知熔点的纯物质按一3一毛细管：4-缺口软木塞定比例(1:1：1:9：9:1)混合均匀，按上述方法测定其熔点，如果测得的熔点与已知物的相同，一般认为两者是同一种化合物。注释“取0.1g结晶固体于试管中，用滴管逐滴加入溶剂，并不断振荡试管，待加入溶剂约为1ml时，注意观察是否溶解，若完全溶解或间接加热至沸完全溶解，但冷却后无结晶析出，表明该溶剂是不适用的：若此物质完全溶解于1ml沸腾的溶剂中，冷却后析出大量结晶，这种溶剂一般认为是合适的。如果试样不溶于或未完全溶于1ml沸腾的溶剂中，则可逐步添加溶剂，每次加约0.5ml，并继续加热至沸：当溶剂总量达到4ml.加热后样品仍未全溶（注意未溶的是否是杂质），表明此溶剂不适用。若该物质能溶于4ml以内热溶剂中，冷却后却无结晶析出（必要时可用玻璃棒摩擦试管内壁或用冷水冷却，促使结晶析出），则此溶剂也是不适合的。对几种溶剂逐一试验、比较，直至选出较为理想的重结晶溶剂。[2]折叠滤纸又称菊花形滤纸，此滤纸与溶液的接触面大，故过滤速度快。滤纸的折叠方法如图1-03所示：先将滤纸折成对半，再折为1／4，以2对3叠成4，以对3叠成5，如图(a)所示；以2对5叠成6，以1对4叠成7，如图（b)所示：以2对4叠成8，以1对5叠成9，如图(c)所示。此时滤纸即如图(d)所示形状。应注意在折叠时不可将滤纸中心压得太紧，否则滤纸中心变脆，过滤时滤纸底部有骤然破裂的危险。将此滤纸执于左手，把2和8间、8和4间、4和6间以及6和3间等各朝相反方向折叠，直叠到9和1之间为止，如同折扇一样，并稍加压紧，如图（e)所示。然后打开滤纸，注意观察1和2，如图(f)所示有同样的折面。再将此两折面向内方向对折，使每一折面成两个小折面，比其他折面浅一半，如图（g）所示。最后将各折叠处轻轻压叠再打开即可放在漏斗里使用。5
测定熔点的方法很多，最常用的方法是毛细管测定法，该方法具有所用仪器简单，样品用 量少，操作简便，结果较准确等优点。其操作步骤如下： (1)毛细管封口：将准备好的毛细管一端放在酒精灯火焰边缘，慢慢转动加热，毛细管因 玻璃熔融而封口。操作时转速要均匀，使封口严密且厚薄均勾，要避免毛细管烧弯或熔化成小 球。 (2)样品的填装：将少量研细的样品置于干净的表面皿上，聚成小堆，将毛细管开口的一 端插入其中，使样品挤入毛细管中。将毛细管开口端朝上投入准备好的玻璃管(竖直放在洁净 的表面皿上)中，让毛细管自由落下，样品因毛细管上下弹跳而被压入毛细管底。重复几次， 把样品填装均匀、密实，使装入的样品高度为 2~3 mm。 (3)仪器装置：毛细管法测定熔点最常用的仪器是提勒管，如图 1 －02 所示。将其固定在铁架台上，倒入导热油[6]，使液面位于提勒 管的叉管处[7]，管口处安装插有温度计的开槽塞子，毛细管用橡皮圈 套在温度计上(注意橡皮圈应在导热油液面之上)，使试样位于水银球 的中部，然后调节温度计位置，使水银球位于提勒管上下叉管中 间，因为此处对流循环好，温度均匀。 (4)熔点测定：装置安装完毕，用酒精灯在提勒管支管下端加 热．使浴液进行热循环，保证温度计受热均匀。开始加热时控制温 度每分钟上升 5℃左右。待温度上升到距熔点 15℃左右时，调节灯 焰使加热速度控制在每分钟上升 1℃左右，并仔细观察毛细管中样品 的熔化情况。当样品崩溃时，表示开始熔化(此时可将灯焰稍移开一 些)；当样品呈透明溶液时，表示完全熔化。记下始熔和全熔时的温 度，即为该样品的熔点。 每种样品至少要测两次。测定已知物熔点时，一般测两次，两 次测定误差不能大于±1℃。测定未知物时，需测三次，一次粗测， 两次精测．两次精测的误差也不能大于±1℃。 混合熔点的测定，一般是把待测物质与已知熔点的纯物质按一 定比例(1:1；1:9；9:1)混合均匀，按上述方法测定其熔点，如果测得 的熔点与已知物的相同，一般认为两者是同一种化合物。 注释 [1]取 0.1 g结晶固体于试管中，用滴管逐滴加入溶剂，并不断振荡试管，待加入溶剂约为 1 ml时，注意观察是否溶解，若完全溶解或间接加热至沸完全溶解，但冷却后无结晶析出，表明 该溶剂是不适用的；若此物质完全溶解于 1 ml沸腾的溶剂中，冷却后析出大量结晶，这种溶剂 一般认为是合适的。如果试样不溶于或未完全溶于 1 ml沸腾的溶剂中，则可逐步添加溶剂，每 次加约 0.5 ml，并继续加热至沸．当溶剂总量达到 4 ml．加热后样品仍未全溶(注意未溶的是 否是杂质)，表明此溶剂不适用。若该物质能溶于 4 ml以内热溶剂中，冷却后却无结晶析出(必 要时可用玻璃棒摩擦试管内壁或用冷水冷却，促使结晶析出)，则此溶剂也是不适合的。对几 种溶剂逐一试验、比较，直至选出较为理想的重结晶溶剂。 [2]折叠滤纸又称菊花形滤纸，此滤纸与溶液的接触面大，故过滤速度快。滤纸的折叠方法 如图 1–03 所示：先将滤纸折成对半，再折为 1／4，以 2 对 3 叠成 4，以l对 3 叠成 5，如图(a) 所示；以 2 对 5 叠成 6，以 1 对 4 叠成 7，如图 (b)所示；以 2 对 4 叠成 8，以 1 对 5 叠成 9，如 图(c)所示。此时滤纸即如图(d)所示形状。应注意在折叠时不可将滤纸中心压得太紧，否则滤 纸中心变脆，过滤时滤纸底部有骤然破裂的危险。 将此滤纸执于左手，把 2 和 8 间、8 和 4 间、4 和 6 间以及 6 和 3 间等各朝相反方向折叠， 直叠到 9 和 1 之间为止，如同折扇一样，并稍加压紧，如图(e)所示。然后打开滤纸，注意观察 1 和 2，如图(f)所示有同样的折面。再将此两折面向内方向对折，使每一折面成两个小折面， 比其他折面浅一半，如图(g)所示。最后将各折叠处轻轻压叠再打开．即可放在漏斗里使用。 5