有机合成化学2010级实验讲义

有机合成化学实验2010级补充讲义三乙基苄基氯化铵（简称TEBA）的制备一、实验目的1．了解相转移催化、季铵盐等概念及季铵盐的制法。

2．掌握回流、过滤等基本操作。

二、实验原理三乙基苄基氯化铵（triethyl benzyl ammonium chloride TEBA）是一种季铵盐，常用作多相反应中的相转移催化剂（PTC）。

它具有盐类的特性，是结晶形的固体，能溶于水。

在空气中极易吸湿分解。

TEBA可由三乙铵和氯化苄直接作用制得。

反应方程式为：CH2Cl+ N(C2H5)3ClCH CH ClCH2N+(C2H5)3Cl-( TEBA )一般反应可在1,2-二氯乙烷、苯、甲苯等溶剂中进行。

生成的产物TEBA不溶于有机溶剂而以晶体析出，过滤即得产品。

原料苄氯对眼睛有强烈的刺激、催泪作用，取用时最好在通风柜中。

三、试剂与器材试剂：氯化苄、三乙胺、1,2－二氯乙烷。

器材：100mL圆底烧瓶、球形冷凝管、布氏漏斗、吸滤瓶、培养皿。

四、实验内容在150mL三口烧瓶中加入6g 1,2-二氯乙烷，1.6g（0.0126mol）苄基氯和1.3g（0.0128mol）三乙胺，接上球形冷凝管，开动搅拌，加热保持回流反应1.5ｈ。

如不析出结晶，可用玻棒摩擦瓶壁促使结晶析出，冷却，抽滤，用少量二氯甲烷或无水乙醚洗涤，烘干，称重（约1.5g－2.0g），保持于塞紧的小锥形瓶或试管中备用。

五、注意事项1．久置的氯化苄常伴有苄醇和水，因此最好采用新蒸馏过的氯化苄。

2．TEBA为季铵盐化合物，极易在空气中吸潮分解，需隔绝空气密封保存。

六、思考题1．反应器为什么要干燥？2．为什么季铵盐能作为相转移催化剂？3. 抽滤时一般先用水将滤纸润湿一下，请问本实验可以这样操作吗？为什么？甲基橙的制备一、实验目的1．掌握重氮化反应的原理和操作 2．掌握偶合反应的原理和操作3．巩固盐析和重结晶的原理和操作 ４．掌握甲基橙的制备方法 ５．熟悉甲基橙的性质 二、反应原理甲基橙是指示剂，它是由对氨基苯磺重氮盐与N,N 一二甲基苯胺在弱酸介质中偶合得到的，偶合先得到的是红色的酸性甲基橙，称为酸性黄，在碱性中酸性黄转变为甲基橙的钠盐，即甲基橙。

HO 3S NH 2+NaOHNaO 3S NH 2+H 2ONaO 3SNH 2HCl20~5CHO 3SNN +[]Cl0~50CHO 3SN NNHCH 3CH 3+[]AcNaOHNaO 3SN NN(CH 3)2+NaAc+H 2O甲基橙甲基橙变色原理：甲基橙是一种常用的酸碱指示剂，在酸性溶液中呈红色，在碱性溶液中呈黄色，其变化情况如下：O 3SN NN(CH 3)2-H+O 3SNH -+黄色红 色NN(CH 3)2三、实验药品和材料对氨基苯磺酸钠（含两个结晶水），2.1g(0.01mol)；5%氢氧化钠溶液，10mL (0.013mol)； 1%氢氧化钠溶液； 亚硝酸钠，0.8g (0.011mol)；N,N-二甲基苯胺，1.2g (1.3mL, 0.01mol)； 浓盐酸，3mL ；冰醋酸，1mL ；乙醇；乙醚；尿素；淀粉－碘化钾试纸；pH 试纸。

四、实验步骤1. 重氮盐的制备在100mL 烧杯中加入2.1g 对氨基苯磺酸晶体和10mL 5%氢氧化钠溶液，温热使晶体溶解[1]，冷至室温。

另将0.8g 亚硝酸钠溶于6mL 水后加入上述烧杯内，用冰盐浴冷至0~5℃。

在不断搅拌下，将3mL 浓盐酸与10mL 水配成的溶液缓缓滴加到上述混合溶液中，（注意控制温度维持在5℃以下）。

滴加后仍在冰盐浴中放置15分钟，以保证反应全部完成，用淀粉－碘化钾试纸检验[2]，此时往往有细小晶体析出[3]。

2. 偶合反应在一试管内加入1.3mL N,N-二甲基苯胺和1mL 冰醋酸，振荡使之混合均匀。

在不断搅拌下，将此溶液慢慢地滴入上述冷却的重氮盐悬浮液中，立刻生成红色的甲基橙。

加完后在冰盐浴中放置10min ，并不时搅拌，以保证偶合反应完全。

然后在冷却下边搅拌边慢慢加入5%氢氧化钠溶液（约25~35mL ），直至反应物变为橙色，这时反应液呈碱性[4]，粗制甲基橙呈细粒状沉淀析出[5]。

将反应物在沸水浴中加热5~10分钟[6]，使粗制的甲基橙溶解，然后取出冷却至室温，再放在冰盐浴中冷却，使甲基橙晶体析出完全。

抽滤收集结晶，依次用少量水、乙醇和乙醚洗涤，压干。

若要得到较纯产品，可把粗产品用1%氢氧化钠溶液进行重结晶[7]。

待结晶析出完全后，抽滤收集晶体，依次用少量乙醇、乙醚洗涤[8]，压干，得到漂亮的橙色小叶片状晶体，产量约2.5g 。

3、性质试验在试管内溶解少许甲基橙于水中，观察其颜色；然后加几滴稀盐酸溶液，接着滴加稀的氢氧化钠溶液中和，观察颜色的变化。

注释：[1] 对氨基苯磺酸是两性化合物，酸性强于碱性，以酸性内盐形式存在，它能与碱作用成盐，而不能与酸作用成盐，所以不溶于酸。

但是重氮化反应又必须在酸性溶液中进行，因此进行重氮化反应时，首先将对氨基苯磺酸与碱作用，变成水溶性较大的对氨基苯磺酸钠。

O 3SNH 3-2++NaOHNaO 3SNH 22+H 2O[2] 若试纸不显示蓝色，应补加亚硝酸钠，并充分搅拌直到试纸刚呈蓝色。

若已显蓝色，则表明亚硝酸过量：2HNO 2+2KI +2HClI 2++2H 2O +2KCl析出的碘使淀粉显蓝色，亚硝酸能起氧化和亚硝基化作用，用量过多会引起一系列副反应。

这时可加入少量尿素以除去过量的亚硝酸。

OCNH 2H 2N+2HNO 2CO +N 2+3H 2O[3] 此时往往析出对氨基苯磺酸的重氮盐。

这是因为重氮盐在水中可以电离形成中性内盐(O 3SN N)， 在低温时难溶于水而形成细小晶体析出。

[4] 用石蕊试纸或pH 试纸检验，一定要使反应物呈碱性，否则所得粗甲基橙的色泽不佳。

[5]若反应物中含有未作用的N,N-二甲基苯胺醋酸盐，在加入氢氧化钠后，就会有难溶于水的N,N-二甲基苯胺析出，影响产品的纯度，湿的甲基橙在空气中受光的照射后，颜色很快变深，所以一般得到紫红色的粗产物。

[6]加热时间不能太长，加热温度不宜过高，一般在50~60℃，否则产物颜色变深，影响质量。

[7]每克粗产物约需要25mL 1%氢氧化钠溶液。

[8]用乙醇、乙醚洗涤的目的是使产品迅速干燥。

五、思考题1、什么叫做重氮化反应？为什么此反应必须在低温、强酸性的条件下进行？而偶合反应为什么要在弱酸性条件下进行？2、在制备重氮盐时，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盐酸混合，再滴加亚硝酸钠溶液进行重氮化反应，可以吗？为什么？《有机合成化学》设计性实验教学大纲——微波促进绿色合成肉桂酸一、实验教学的指导思想和教学目的设计性实验，就是要打破现成的实验方案，让学生自己去图书馆或上网查资料，自己对所查的资料分析对比，最后自行设计合理的实验方案和操作步骤。

这样通过学生自己分析、思考和解决问题，可充分发挥学生的主体作用，有利于培养学生的思维能力，提高创新意识和创新精神。

我们将肉桂酸的合成作为设计性实验要合成的目标分子。

肉桂酸是一个非常典型的精细化学品，本身既可作为香料、保鲜剂、防腐剂使用，同时又是很多高附加值的精细化学品如香料、医药、农药、甜味剂、塑料和感光树脂等的原料或中间体。

合成肉桂酸的经典方法为Perkin 法，自实现工业化以来，其工艺日趋完善，但该法收率较低，耗能多，原料价格高。

近年来，研究人员对该法作了很多改进，此外还有苯乙烯-CCl 4法，Knoevenagel 法等，具体的工艺非常多，几乎每年都有新的合成论文出现，这为学生查阅文献、分析文献、最后自己设计一个实验方案自己做提供了一个很好的平台。

上述肉桂酸的合成方法大多存在步骤多、周期长、操作烦琐且后处理复杂、工业废水污染大等缺点。

张红老师这几年倡导绿色有机合成化学，用无溶剂微波促进Knoevenagel 缩合反应合成肉桂酸，收率很高，而且反应时间短（仅几分钟），后处理简单，无需有机溶剂，无有毒有害的三废排放，是一个非常成功的的洁净的绿色化学合成工艺，非常适合给学生开实验。

CHO CH2(COOH)2＋NH 4OAc +CO +H 2OCOOHC=CHH通过肉桂酸的设计性合成训练，可以培养学生从事实验研究的初步能力，即锻炼学生自己查资料，并且分析对比综述的能力、对实验现象有较敏锐的观察能力、运用各种实验手段正确获取实验数据的能力、分析和归纳实验数据的能力、由实验数据和实验现象实事求是地得出结论，并提出自己见解的能力。

二、实验教学的基本要求1．提前一个月通知学生查资料，要求学生按设计提纲写出肉桂酸合成的设计性实验报告2．按自行设计的无溶剂微波促进Knoevenagel缩合反应或其它方法合成肉桂酸3．总结各组实验数据，按小论文的格式写出肉桂酸合成小论文。

4．熟悉和掌握无溶剂微波促进Knoevenagel缩合反应合成肉桂酸的反应原理、步骤、注意事项等。

三、肉桂酸合成设计大纲1．简述肉桂酸的用途2．综述肉桂酸的合成方法，各有什么优缺点3．无溶剂微波促进Knoevenagel缩合反应原理4．你准备怎么合成肉桂酸，工艺步骤如何？5．你准备如何提纯肉桂酸？6．如何检测肉桂酸的纯度？7．参考文献四、肉桂酸合成小论文1.摘要2.关键词3.前言（肉桂酸用途、合成方法等）4.实验原理5.实验仪器药品6.实验装置图7.实验步骤8.实验结果，产率9.实验讨论10.参考文献注：论文格式参考期刊网上的研究性论文五、主要参考资料[1] 吴赛苏. Perkin反应合成肉桂酸工艺的改进[Ｊ] .化学世界，2002，43(11)：599-600，[2] 陈志涛，肖尚友，田树高，李志良. 肉桂酸的Perkin反应合成及其工艺优化[J]. 重庆大学学报(自然科学版)，2002，25（3）：85~86[3] 郭成，韦萍，张文博，李安娜]. 苯乙烯合成肉桂酸[J] ]. 南京化工大学学报，1997，19（4）：27~31[4] 笪远峰，戚雪勇. β-取代丙烯酸的合成研究[J] ].化学世界，1998（4）：174～177[5] 侯敏，余波，李志良. 微波辐射下肉桂酸的合成研究[J]. 合成化学，2002，10（3）：211~215[6] Gedye R.，Smith F.，Westaway，K.，Humera，A.，Baldisera L.，Laberge L.R. The use of microwave ovens for rapid organic synthesis[J]. Tetrahedron Lett.，1986，27(3)：279-282[7] Sampath H.M.，Subbareddy B.V.，Anjaneyulu S.，Yada J.S.Non Solvent Reaction：Ammonium Acetate Catalyzed highly Convenient Preparation of trans-cinnamic Acids[J].Syntheic Communication. 1998，28(20)：3811~3815.[8] 王官武，王宝亮. 微波辐射和加热条件下的无催化剂无溶剂Knoevenagel缩合反应[J]. 有机化学，2004，24（1）：85~87附：微波促进肉桂酸绿色合成实验内容在50mL锥形瓶中4.3g（40mmol）苯甲醛、4.2g（40mmol）丙二酸和3.1g（40mmol）醋酸铵，摇匀后放进微波炉，装上回流冷凝管。