1、有机合成实验化学工程学院有机合成实验李有桂编二0二年八月合肥工业大学有机合成实验规则为了保证化学实验的顺利进行，学生做实验时必须遵守下列规则：一、 认真预习。实验前要认真预习实验内容，复习教材中的有关章节，明确实 验LI的和要求，弄清原理和操作步骤，了解实验的关键及注意事项，订出 实验计划并初步预测实验结果，做到心中有数。动手做实验前还应检查实 验用品是否齐全，装置是否正确稳妥。二、 规范操作。实验时要听从老师指导，尊重实验室工作人员的工作，规范操 作，仔细观察。要积极独立思考，及时、如实地记录观察到的现象并做出 科学的解释。如遇实验结果和理论不符，应分析原因或重做实验，得出正 确结论，努力提
2、高分析、推理和联想的思维能力。三、 注意安全。学生进实验室要穿实验服，严格遵守安全守则，弄清水、电、 煤气开关、通风设备、灭火器材、救护用品的配备情况和安放地点，并能 正确使用。使用易燃易爆剧毒药品，要特别提高警惕，千万不能麻痹大意。 更改实验步骤或试剂用量，须征得指导老师同意。如遇意外事故，应立即 报告老师采取适当措施，妥善处理。四、 保持整洁。要保持实验室的安静、整洁，不得在实验室谈笑或高声喧哗； 不得在实验室内、外闲游；不得在实验过程中玩手机(一次警告，二次实 验成绩为60,第三次成绩为(),仪器、药品应摆得井然有序，使用仪器 器材或取用药品后，要立即恢复原状,送还原处。装置要求规范、美
3、观； 废酸、废碱应倒人废液缸，严禁倒入水槽；废纸、火柴便、碎玻璃等固体 废物应丢人废物箱，不得扔在地上或丢入水槽。实验完毕，要将仪器洗净， 放入柜内，擦净实验台和试剂架并关闭水、电、煤气开关。值日生应切实 负责整理公用器材，打扫实验室，倒净废液缸。离开实验室前，应检查水、 电、煤气的开关，关好窗户。五、 厉行节约，爱护实验室各种仪器和设备，节约药品和其它易耗品，节约水、 电。煤气。不得将仪器和药品携出室外它用。损坏仪器要填写仪器破损单, 经指导老师签署意见后，凭原物向管理室换取新仪器。六、 写好报告。实验课后应按实验记录和数据独立完成实验报告，不得拼凑或 抄袭他人数据。书写实验报告要求条理清楚
4、，结论明确，字迹端正，绘图 规范并按时交指导老师批改。实验一乙酸丁酯的制备一、实验目的1.掌握有机酸酯的制备原理和乙酸丁酯的制备方法。2.学习用恒沸混合物除去酯化产物中水的方法。二、实验原理1.主要性质和用途乙酸丁酯(butyl acetate)亦称乙酸正丁酯，无色液体，具有水果香味，微溶 于水，能溶于乙醇、乙醴和炷类。密度0.8826 (20C),沸点126.3C,凝固点77C, 折光率 1.3591 (20C)o乙酸丁酯是良好的有机溶剂，可用于火棉胶、清漆、人造革、医药、塑料及 香料工业，并可用作萃取剂和脱水剂。2.制备原理有机酸酯通常用醇和竣酸在少量催化剂(如浓硫酸)的存在下，通过酯化反
5、 应制得：O OII H+ IIRCOH + HOR RCOR + H2O酯化反应是一个典型的酸催化可逆反应。为使反应平衡向右移动，可用过量 的醇或竣酸，也可将反应中生成的酯或水及时蒸出。实验中要注意控制反应的温 度、原料滴加的速度和产品蒸出速度，从而使反应进行得比较完全。在制备乙酸 丁酯时，采用等摩尔的乙酸和丁醇，加入极少量的浓硫酸作催化剂，进行回流。 让回流冷凝液先进入一个分水器分层，水分留在分水器中，有机液不断地流回反 应器中。这样，在酯化反应进行时，生成的水可以从平衡混合物中除去，使反应 儿乎可进行到底，得到高产率的乙酸丁酯。反应方程式如下：o OII H+ 11CHCOH + CH?
6、CH2CH2CH2OH CH3COCH2CH2CH2CH3 + H2O三、 实验仪器和药品电热套、三口烧瓶（250ml）.球形冷凝管、直形冷凝管、接引管、分液漏斗 （125ml）、锥形瓶（50ml、100ml）、蒸烧瓶（50ml）、量筒（10ml、100ml）温度计（0C -200C）o正丁醇、冰醋酸、浓硫酸、碳酸钠溶液（10%）、无水硫酸镁、pH试 纸。四、 实验内容在干燥的250ml三口烧瓶中加入28.9ml正丁醇和14.4ml冰醋酸，再加10 滴浓硫酸，投入沸石，混合均匀，装配分水器和球形冷凝管，并在分水器中预先 加水，使水位至低于支管口。假若回流，反应一段时间后将水逐渐分去，保持分 水
7、器中水层液面在原来的高度。约40min后不再有水生成，则说明反应完毕。 停止加热，记录分出的水量。冷却后取下回流冷凝管，把分水器中分出的酯层和 三口烧瓶中的反应液一起倒入分液漏斗中。用20ml水洗涤，分去水层。酯层 用25 ml 10%碳酸钠溶液洗涤，并检查是否仍有酸性（如有酸性怎么办），分去 水层。将酯层再用20ml水洗涤一次，分去水层。将酯层倒入干燥的锥形瓶中， 加入少量无水硫酸镁干燥。将干燥后的乙酸正丁酯倒入干燥的50ml蒸镭瓶中（注 意不要将硫酸镁倒进去），加入沸石，安装好蒸馅装置，加热蒸係。收集124126C 的憎份。前后憎份倒入指定是回收瓶中。产品称重，并计算产率。五、 注意事项1
8、.浓硫酸在反应中起催化剂作用，只需加少量。2.本实验利用恒沸混合物除去酯化反应中生成的水。正丁醇、乙酸正丁酯 和水可能形成下表中的儿种恒沸混合物恒沸混合物沸点/c组成（重量）乙酸正丁酯正丁醇水二乙酸正丁酯-水90.772.927.1元正丁醇-水93.055.514.5乙酸正丁酯-正丁醇117.632.867.2元乙酸正丁酯-正丁醇90.763.08.029.0含水的恒沸混合物冷凝为液体时，分为两层，上层为含少量水的酯和醇，下层主要是水。3.根据分出的总水量(注意扣去预先加到分水器中的水量)，可以粗略地估 计酯化反应完成的程度。六、思考题1.本实验是根据什么原理来提高乙酸正丁酯的产率的？2.计算
9、反应完成时应分出的水量？3.反应中生产的水是怎么分去的？实验二间硝基苯胺的制备一、 实验目的1.学习多硝基化合物部分还原反应的原理。2.掌握间硝基苯胺的制备方法。二、 实验原理1.主要性质和用途间硝基苯胺(meg-nitroaniline)为黄色针状晶体或粉末。微溶于水，溶于乙 醇、乙瞇、甲醇。熔点1118C,密度1.430 (20C)o间硝基苯胺主要用作有机合成中间体，可用于制取冰染染料橙色基R和制 取色酚AS-BSo2.制备原理本实验利用间硝基苯还原法制备间硝基苯胺。多硝基化合物中硝基的部分还 原，常采用Na?S2作还原剂(因为它的还原作用比较缓和)。用Na2S2是通过 离子攻击硝基上的氮
10、原子而实现的。山于S&离子的水合程度较低。被氧化后的电子构型比较稳定，因此它的还原能力比S?离子强。苯环上带有吸电子基团有利于硝基的还原；带有给电子基团，则阻碍反应进 行。所以若见硝基苯胺进一步还原，要比间二硝基苯还原难得多。需使用更强的 还原剂才能使其还原。用过硫化钠作还原剂，还原间二硝基苯的反应方程式如下：三、 主要仪器和药品三口烧瓶（250ml） 电动搅拌器、温度计（0C100C）、球形冷凝管、滴 液漏斗（60ml）、烧杯（250ml、500ml）、锥形瓶（250ml）、电热套、玻璃漏斗 （Q90）、滴管、托盘天平。间二硝基苯、硫化钠、硫磺粉、盐酸、氨水、PH试纸、硫酸铜试纸。四、 实验
11、内容1.过硫化钠溶液的制备将10g硫化钠溶于盛有90ml水的250ml锥形瓶中，加入4.2g硫磺粉，用电 热套加热，直至硫磺粉全部溶解。静置40min,如有固体杂质，过滤之，得澄清 溶液。2.间硝基苯胺的制备在装有搅拌器、温度计、球形冷凝管和滴液漏斗的250ml三口瓶中，加入 12.5g间二硝基苯及100ml水。加热到沸腾，剧烈搅拌使其成为很细的悬浮液。 然后在不断搅拌下，于20mim25min内滴加上述过硫化钠溶液，滴加完毕后， 继续加热煮沸20mino检验反应终点（用滴管吸取少量反应物，滴在用硫酸铜溶 液浸渍过的滤纸上若无黑色的硫化铜斑点，表明反应已达终点）。将反应物倒入盛有50g碎冰的5
12、00ml烧杯中，使反应物迅速冷却。过滤析出 的粗间硝基苯胺，用冷水洗涤三次，除去残留的硫代硫酸钠。取出粗产品，放入 盛有稀盐酸（山75ml水和18ml, 36%浓盐酸配制而成）的250ml烧杯中,煮沸 lOmin,使间硝基苯胺溶解。冷却后，过滤除去剩下的过硫化钠和未反应的间二硝 基苯。不断搅拌，在滤液中加入过量的浓氨水，当PH=8时，即有黃色的间硝基 苯胺析出。过滤，并用少量冷水洗涤至PH=7o粗产品用沸水重结晶，得黄色晶 体。产品称重，并计算产率。五、 注意事项间二硝基苯和间硝基苯胺有毒，须小心操作，勿接触皮肤。六、 思考题1.间二硝基苯制取间硝基苯胺能否采用铁粉和盐酸反应制得的初生态氢进
13、行还原？2.产品中的主要杂质是什么？如何去除？3.为什么用稀盐酸溶解粗产品？用水可以吗？4.制备间硝基苯胺的还原剂还有哪些？实验三抗氧剂双酚A的合成1.实验目的1.掌握抗氧剂双酚A的合成原理和合成方法。2.学习和掌握离心机的操作方法。3.熟悉重结晶的操作方法。4.熟练有机物熔点的测定方法。2.合成原理1.主要性质和用途双酚A 乂称二酚基丙烷，化学名称为2, 2 二对疑基苯基丙烷(2, 2 一C)o溶于甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、乙酸、丙酮及二乙瞇，微溶于水，易被硝化、卤化、硫化、 坯化等。抗氧剂双酚A可作为塑料和油漆用抗氧剂，是聚氯乙烯的热稳定剂，也是 聚碳酸酯、环氧树脂、聚砚、聚苯瞇等树脂的合
14、成原料。2.合成原理双酚A的合成方法有多种没，大都由苯酚与丙酮合成，不同之处是釆用的 催化剂有别。本试验釆用的是硫酸法，即苯酚与过量的丙酮在硫酸的催化下缩合 脱水，生成双酚A。其反应式为：三、 实验仪器和药品分液漏斗(500ml)、布氏漏斗(48)、吸滤平(500ml)、电动搅拌器、水浴锅、 电热干燥箱、电动离心机、三口烧瓶(250ml)球形冷凝管、玻璃水泵、温度计 (0C100C)、烧杯(500ml)、量筒(100ml)、滴液漏斗(60ml)、托盘天平。苯酚、丙酮、甲苯、硫酸(79%含量)、二甲苯、疏基乙酸。四、 实验步骤1.合成在三口烧瓶中加入30g熔融的苯酚、60g甲苯、40g79%硫酸
15、,将三口烧瓶放 入冷水浴冷却物料至28C以下。在搅拌下加入0.2g助催化剂疏基乙酸。然后一 边搅拌一边用滴液漏斗滴加10g丙酮，滴加期间，瓶内物料温度控制在32C 35C,不得超过40C,同时开启回流冷凝管的上水。约在30min内滴加完丙酮, 在36C40C搅拌2h以上。移入分液漏斗用热水洗涤三次，第一次水洗量为50ml。 笫二、三次水洗量均为80ml (水温为82C),每次水洗时，一边搅拌一边滴加热 水，加完水后，振荡使之混合均匀，再静置分层。放出下层液，将上层有机相移 至烧杯中，一边搅拌一边用冷水冷却、结晶。当冷至25C以下，吸滤，用水洗 涤滤饼吸滤至干，得粗双酚A。滤液可回收。2.精制双
16、酚A的精制釆用重结晶法，按粗双酚A ：水：二屮苯=1 ： 1 ： 6 (质量比) 的配料投入三口烧瓶中，搅拌下加热升温至92C95C。加热回流15min30min。 停止搅拌，将物料移入分液漏斗中静置分层，放出下层水液后，冷却结晶，当冷 至35C以下后，离心脱出二甲苯(回收)，将双酚A烘干后称重，计算收率。产品质量标准如下表所示:夕卜观白色结晶粉末酚含量，%0.02熔点，C155-158水分，%0.4铁含量，15色相，钳-钻色比 500ml)球形冷凝管、抽滤瓶(500ml ) 温度计(0-100C).量筒(10ml、100ml)、电动搅拌机、真空泵。巴豆醛(化学纯)、丙二酸(化学纯)、毗唳(化
17、学纯)、硫酸(化学纯)、 乙醇(化学纯)、氢氧化钾(化学纯)、精密pH试纸、滤纸等。四、 实验内容向四口烧瓶中依次加入35g (7g)巴豆醛、50g (10g)丙二酸和5g (lg) 毗唳，室温搅拌20min待丙二酸溶解后，缓慢升温至90C,保温90-100C,反 应 34h,用冰水浴降温至10C以下，缓慢加入质量分数10%稀硫酸，控温低于等于 20C,至反应物pH约为45止，冷冻过夜，抽滤，结晶用冰水50ml (10mL) 分两次洗涤结晶，得山梨酸粗品。将粗品山梨酸倒入烧杯中，用34倍量的质量分数60%的乙醇重结晶，抽 滤得精品山梨酸。将山梨酸倒入烧杯中，加入等摩尔数的氢氧化钾和少量水，搅拌
18、30min, 产物浓缩，95C烘干，得白色山梨酸钾结晶。五、 注意事项1.用稀硫酸调pH值时注意控温。2.山梨酸精品结晶时一定要控制温度在05C。六、 思考题1.制备山梨酸精品时，加入毗唳的目的是什么？2.制备山梨酸精品时，产物为什么要调pH值？产物为什么要冷冻过夜？化学工程学院有机合成综合实验讲义李有桂编二0三年八月、抗癫痫药一一苯妥英钠的合成【仪器与材料】（未注明数量即为1 ）lOOmL锥形瓶（配塞子）；10mL量筒；直形冷凝管（大、小各一）；玻璃漏 斗（配大滤纸）；布氏漏斗；抽滤瓶；烧杯（500mL、250mL、lOOmL各一）；电 磁搅拌加热装置（配磁子）;50mL圆底烧瓶（lOOmL
19、也可）；50mL三口烧瓶（lOOmL 也可）；毛细管；硅胶板（多）：展缸；玻璃棒；胶头滴管；试管；小铁锅；温度 计（量程为200C）； b型管；酒精灯；洗瓶【试剂】维生素B1； 95%乙醇；氯化钠（冰盐浴）；氢氧化钠；苯甲醛；冰醋酸; 粉状硝酸鞍；五水合硫酸铜；活性炭；尿素：盐酸；苯妥英钠结晶所需晶种：pH 试纸；石油瞇；乙酸乙酯；浓硫酸；蒸懈水1、安息香的辅酶合成【反应式】【试剂】苯甲醛（新蒸）ni; 10mL（10.4g,0.lmol）,维生素Bi （盐酸硫胺素）l8g,95%乙醇，10%氢氧化钠溶液【步骤】在lOOmL的锥形瓶中加入1恐 维生素Bl, 6mL蒸镭水和15mL95%乙醇，
20、用塞子塞上瓶口，放在冰盐浴中冷却。用一支试管取5mL 10% NaOH溶液，也放在冰浴中冷却121 o 10 min后，用量筒取10 mL新蒸的苯甲醛。将冷透的NaoH溶液加入冰浴中的锥形瓶中，并立即将苯屮醛加入锥形瓶，充分摇动使反应物混 合均匀。然后装上回流冷凝管，加儿粒拂石.放在温水浴中加热反应，水浴温度控制在60-75C之间，勿使反应物剧烈沸腾。反应混合物呈橘黄色或橘红色均 相溶液，约80-90 min （TLC检测），反应完毕，撤去水浴，让反应混合物逐渐 冷到室温，析出浅黃色结晶，再将锥形瓶放到冰浴中冷却令其结晶完全。如果反 应混合物中岀现油层，应重新加热使其变成均相，再慢慢冷却，重新
21、结晶。如有 必要可用玻璃捧磨擦锥形瓶内壁或投入品种，加速结晶形成。结晶用布氏漏斗抽滤收集粗产物，用50 mL冷水分两次洗涤结晶。结晶可 用95%乙醇重结晶，如产物呈黄色，可用少许活性炭脱色，得产品约4-5g,熔 点、134-136Co纯安息香的熔点为137C。（b型管测熔点）HPLC or GC检测纯度IR. HNMR进行结构鉴定【注释】1苯屮醛中不能含有苯屮酸.用前最好用5%NaHCO3溶液洗涤，然后减压蒸 懈，并避光保存。2VBi在酸性条件下是稳定的，但易吸水，在水溶液中易被空气氧化失效。光 及铜、铁、猛等金属离子均可加速氧化.在氢氧化钠溶液中嚏醴易开环。因此， 反应前VBi溶液及氢氧化钠
22、溶液必须用冰水冷透。否则VBi在碱性条件下会分 解.这是本实验成败的关键。3反应过程中.溶液在开始时不必沸腾，反应后期可适当升高温度至缓慢沸腾（80-90 C ）o4安息香在热的95%乙醇的溶解度为12-14 mL。2、二苯乙二酮【反应式】OO丿2 PhCu(OAc)畀 1I /Phpii - NH4NO3OH0【试剂】安息香（自制）4.3g（0.02 mol）,硝酸鞍2g（0.025mol）,冰醋酸12.5 mL, 2%醋酸 铜溶液，95%乙醇。【步骤】在50mL圆底烧瓶中加入4.3g安息香（自制）,12.5 mL冰醋酸、2g粉状硝酸 鞍和2.5mL2%醋酸铜溶液PI,加入儿粒沸石，装上回流
23、冷凝管，缓慢加热并时 加摇荡。当反应物溶解后，开始放出氮气，继续回流约1.5h （TLC检测），反 应完毕，将反应混合物冷至50-60C,在搅拌下倾人20 mL冰水中，析出二苯 乙二酮晶体。抽滤，用冷水充分洗涤，尽量压干，粗产物干燥后为3-3.5g,产 物已足够纯净，可用于下步合成。若要得到纯品，可用75%的乙醇水溶液重结 晶，熔点为94-96C o纯二苯乙二酮为黄色结晶.熔点为95C。HPLC or GC检测纯度IR. HNMR进行结构鉴定【注释】1安息香可用浓硝酸氧化成a-二酮，但山于产生的二氧化氮对环境产生污 染，因此，釆用一种温和的氧化剂一一酷酸铜。反应中，安息香被氧化成cc一酮, 铜
24、盐本身被还原成亚铜盐。产生的亚铜盐可被硝酸鞍重新氧化生成铜盐，硝酸本 身被还原为亚硝酸鞍，后者在反应中分解为氨气和水。22%醋酸铜可用下述方法制备：溶解2.5g五水合硫酸铜于100 mL 10%醋 酸水溶液中，充分搅拌后滤去碱性铜盐的沉淀。3、5,5-二苯基乙内酰腺钠（苯妥英钠）的合成【反应式】OH:乂 L人。h +OOXH2NNH2NaOHrph【试剂】0二苯乙二酮 2.1g （0.01 mol）, JR0.6g （O.OlmoL）, 30%氢氧化钠溶液,5%盐 酸【步骤】将5mL水、2.1g二苯乙二酮、0.6gR依次加入到50 mL三口圆底烧瓶中, 安装冷凝管、电磁搅拌并加热至98C,然后
25、加入30%氢氧化钠溶液6mL,回流 约lh （TLC检测），反应完毕，加10 mL水，再用活性炭脱色，冷至室温，过滤, 滤液用5%盐酸酸化至pH = 5-6,温度控制在45-55C,过滤，滤饼用水洗涤得 到5,5二苯基乙内醸瞰苯妥英）1.2g,熔点292-295Co纯5, 5-二苯基乙内酰IK熔 点为 296-297 C o将苯妥英投入到30%氢氧化钠溶液中、使pH值控制在11-11.5之间，加活 性炭,于70-80C时脱色0.5h,抽滤，滤液冷至37-38C,放入晶种.再冷至25C 过滤，晶体用水洗涤，抽滤，于80C下干燥，得5,5二苯基乙内酰腺钠（苯妥英 钠）0.9-1.0goHPLC o
26、r GC检测纯度IR. HNMR进行结构鉴定【思考题】推测本反应的可能机理。二、从红辣椒中分离红色素红辣椒中含多种色泽鲜艳的色素，这些色素可以通过薄层色谱和桂色谱分离 出来。在红辣椒的色素的薄层色谱中、可以得到一个大而鲜红色的斑点，表明红 辣椒的深红色是山这个主要色素产生的。已经证实它山辣椒红的脂肪酸酯组成。另一个具有稍大Rf值的较小红色斑点，可能是山辣椒玉红素的脂肪酸配组Me辣椒玉红红辣椒还含有P胡萝卜素这些色素像所有的雷胡萝卜素化合物一样，都是山8个异戊二烯单元组成的 四祜化合物。Me类胡萝卜素化合物的颜色是山长的共辘双键体系产生的.该体系使得化合物 能够在可见光范圉内吸收能量。对辣椒红来
27、说，同样是这种对光的吸收使其产主 深红色。红辣椒经二氯中烷萃取得到色素的一种粗混合物，然后用薄层色谱（TLC）进 行分析。在鉴定出主要成分红色素后，再由柱色谱将红色素分离，然后将它们做 红外和紫外光谱。【仪器与材料】 （未注明数量即为1 ）lOOmL圆底烧瓶；直形冷凝管（大、小各一）；玻璃漏斗（配大滤纸）；玻 璃棒；试管；毛细管；硅胶板；展缸；色谱柱（小）；烧杯（500mL、250mL. lOOmL各一）；旋转蒸发仪；50mL锥形瓶（每组至少5只）；玻璃塞；蒸懈头； 温度计;量筒（10mL lOOmL各一）；【试剂】红辣椒粉；二氯屮烷；硅胶（100-200 tl ）；棉花；乙醇：【步骤】在25
28、mL圆底烧瓶中故人2g研细（研钵）的红辣椒（直接用辣椒粉）和3 粒沸石，加入10mL二氯中烷，回流20 mine冷至室温，然后过滤除去固体。 蒸发滤液山得到色素的一种粗混合物。把极少量色素的粗混合物样品倒入小试管中，用5滴二氯甲烷溶解，用毛细 管点在准备好的硅胶板上，用含有2%-4%无水乙醇的二氯中烷作为展开剂，在 色谱缸中进行层折，记录每一点的颜色并汁算它们的Rf值。用干法装柱，将7.5-10 g硅胶（100-200 LI）装填到盛有四分之一高度二氯中烷 的色谱柱中。柱填好后，将二氯甲烷洗脱剂液面降至覆盖砖胶的砂的表面。将上 述色素的粗混合物溶解在少量二氯屮烷中（约ImL）,然后将溶液加到色谱柱的面 上。当色素混合物降到色谱榨向上时，用二氯甲烷洗脱色素2,收集每组分于 小锥形瓶中3,当第二组黄色素洗脱后，停止层析。通过薄层色谱来检验柱色谱，若没有得到一个好的分离效果，用同样步骤将 合并的红色素组分再进行一次柱色谱分离。再用薄层色谱检验柱色谱，得到的每 组分基本上含有一种成分。将所得红色素作红外光谱分析，并将记录的谱图与红色素纯样的红外光谱图 相比较，并鉴定分离得到的红色素的红外光谱中的重要吸收峰。做红色素的紫外（uv）光谱，确定X maxo鉴定：纯度：GC （柱子类型）或HPLC （柱子、流
