综合化学实验讲义

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综合化学实验

实验讲义

有机化学教研室编制

实验一 醋酸正丁酯的制备

一、实验目的

1 掌握醋酸正丁酯合成的原理和方法；

2 学习通过恒沸物除去反应体系中水分的方法。

二、实验原理

醋酸正丁酯是一种良好的有机溶剂，可以应用于人造革、医药、塑料及香料等工业，并可以用作萃取剂和脱水剂。醋酸正丁酯通过酯化反应由醋酸和正丁酯制备，加入极少量的浓硫酸作为催化剂。

CH

3COOH +CH 3CH 2CH 2CH 2OH 浓硫酸

CH 3COOCH 2CH 2CH 2CH 3+H 2O

通过将体系中形成的副产物水除去，可以提高酯化反应的转化率。利用乙酸正丁酯-正丁醇-水形成恒沸物，可以通过分水器将反应过程中形成的水分分出，促进酯化反应平衡向右移动，提高反应的转化率。

三、实验方法

250 ml 的四口烧瓶中加入27.9 m l 正丁醇和14.4 ml 醋酸再加入10滴浓硫酸，反应装置装上分水器和回流冷凝管。可以在分水器中预先加入少量水，使水面略低于支管口的位置。开始加热回流，并记录分出水的体积。约40分钟后至体系中不再有水分分出为止，停止加热。计算分出的水分，并与理论应分出的水量进行比较。冷却后将分水器中酯层和烧瓶中的反应物一起倒入分液漏斗，用20ml 水洗涤，分出水层。酯层再用25m l 浓度为10 wt%的碳酸钠溶液洗涤至中性，分出水层。将酯层再用20 ml 水洗涤，分出水层。酯层用无水硫酸镁干燥。

干燥好的酯层经蒸馏，收集124-126 ºC 的馏分。称重，计算产率。

四、注意事项

1. 实验中使用的作催化剂的浓硫酸不可过量，以免引起有机物碳化脱水等；

2. 控制体系的回流温度

3. 反应产物洗涤过程

五、思考题

1. 影响反应产物转化率的主要因素有哪些？实验中是如何提高反应的转化率的?

2. 分水器使用的原理及方法?

3. 反应过程中如何除去水分的?

4. 怎样计算反应完全时分出的水量？酯化反应时为何要加过量的酸或碱?

5. 乙酸丁酯有哪些应用?

实验二 苯乙烯-马来酸酐共聚物的合成

一、实验目的

1 学习自由基聚合的原理和沉淀聚合方法；

2 掌握苯乙烯-马来酸酐共聚物的合成方法。

二、实验原理

马来酸酐是强的吸电子单体而苯乙烯是强的给电子单体，因此二者等量混合，在引发剂引发下易发生共聚而形成交替共聚物。本实验采用过氧化苯甲酰（BPO ）作为引发剂，引发苯乙烯与马来酸酐发生自由基聚合，形成苯乙烯-马来酸酐共聚物，并通过碱性水解制备水解的苯乙烯-马来酸酐共聚物。 O O O n nCH 2CH BPO CH CH CH 2

CH C

C O O O n

由于苯乙烯与马来酸酐均可以溶解于甲苯中，而其共聚物在甲苯中不溶，因此其共聚物可以从甲苯中沉淀出来而称为沉淀聚合。

三、实验方法

1 共聚物的合成

250 ml 的四口烧瓶中加入150 ml 经蒸馏的甲苯，10.4g 苯乙烯、9.8g 马来酸酐和0.1gBPO ，升温至50℃左右，搅拌15分钟使马来酸酐完全溶解。然后，升温到80℃左右反应1小时。反应物降至室温，将产物滤出，在60℃下真空干燥。

2 共聚物皂化

在100 ml 圆底烧瓶中加入2 g 干燥的共聚物和50 ml 2mol/L 的氢氧化钠溶液，加热至沸腾，待聚合物溶解后继续回流1h 。降温至50℃，将溶液倾入200 ml 3mol/L 的盐酸中，使聚合物沉淀，过滤、洗涤、干燥，获得水解的苯乙烯-马来酸酐共聚物。

四、注意事项

1. 实验中使用的苯乙烯、马来酸酐、BPO 实验前应该精制

2. 聚合过程中要控制反应温度不可以太高，以免反应太快！

五、思考题

1.影响共聚反应的竟聚率的因素主要有哪些?

2.聚合反应的溶剂选择要考虑哪些因素?

3.苯乙烯-马来酸酐共聚物有哪些应用?

4. 聚合反应的溶剂选择要考虑哪些因素? 为什么苯乙烯反应前经碱洗, 减压蒸馏?

5. 未蒸馏过的苯乙烯试剂用于聚合反应时, 为什么要适量加大BPO的量?为什么苯乙烯-马来酸酐共聚物产物中苯乙烯自聚副产物量较少?

6. 苯乙烯-马来酸酐共聚物的聚合反应中, 反应温度过高将发生什么现象?

实验三 α-苯乙胺的合成

一、实验目的

1. 学习Leuckart 反应合成外消旋体α-苯乙胺的原理和方法。

2. 通过外消旋α-苯乙胺的制备，巩固萃取、分馏等基本操作。

二、实验原理

通过Leuckart 反应，用苯乙酮和甲酸铵反应可制得外消旋α-苯乙胺。反应式如下： CH 3O 2HCOONH N H

O

H +NH 3CO 2++H 2O 22CH 3N H O CH 3NH 2·HCl CH 3

OH -NH 2

CH 3

三、实验步骤

在100mL 蒸馏瓶中加入11.7mL(12g, 0.1mol)苯乙酮，20g(0.32mol)甲酸铵和几粒沸石，装配成蒸馏装置（温度计要插入液面以下），小火缓缓加热，反应物慢慢熔化，当温度升至150℃时，液体成两相，继续加热反应物变成一相，反应开始，当加热到185℃时便可以停止加热（通常约需1小时，勿超过185℃）。在此过程中有水、苯乙酮被蒸出，同时不断产生二氧化碳及氨气。冷凝管中可能生成一些固体碳酸铵。将流出液用滴管直接分出下层苯乙酮并加回反应瓶中，然后再在180~185℃加热2 h ，反应物冷却后转入分液漏斗中，加入10mL 水洗涤，以除去甲酸铵和甲酰胺。将分出的N -甲酰-α-苯乙胺初品转入原反应瓶中，水层每次用5mL 苯萃取2次，萃取液合并入反应瓶中，加10mL 浓盐酸和几粒沸石，加热直至所有的苯被蒸出，再回流0.5h.充分冷却（有时析出一些晶体）后，每次用10mL 苯萃取苯乙酮2次。

将酸性水溶液转入圆底烧瓶中，小心加入20mL50%氢氧化钠溶液进行水蒸气蒸馏，收集馏出液80~100mL ，馏出液分成两层。冷却后用分液漏斗分液（取上层），水层每次用10 mL 苯萃取2次。合并有机层，再进行蒸馏，蒸出苯后改用空气冷凝管，收集180~190℃馏分，产量约1-2 g (产率约41%)。

操作注意事项

水蒸气蒸馏时，玻璃磨口处涂上凡士林，以防粘住。

四、实验结果