精细化工实验

CHO OH
+
CH2(CO2C2H5)2
N O
CO2C2H5 O
[实验步骤] 在 100ml 圆底烧瓶[注 1]中放置 5.0g 水杨醛（0.041mol） ，7.2g 丙二酸二乙酯 （0.045mol）和 25ml 无水乙醇，再用滴管滴入约 0.5ml 六氢吡啶[注 2]和两滴冰乙 酸，加入几粒沸石后装上球形冷凝管，并在冷凝管顶端装一氯化钙干燥管，在水 浴上加热回流 2h。待稍冷后，拆去干燥管，从冷凝管顶端加入 20ml 冷水，除去 冷凝管，将烧瓶置于水浴中冷却，使结晶析出完全，过滤，晶体用冰冷过的 95% 乙醇洗涤 2～3 次（每次约 1ml）[注 3]。粗产品为白色晶体，经干燥后重 6.5g（产 率 73%） 。熔点 92～93℃[注 4]。 纯粹香豆素—3—羧酸乙酯的熔点为 93℃. [注释] ⑴本实验的仪器必须干燥。 ⑵六氢吡啶气味很难闻，最好在通风橱中加入，并注意不要滴到瓶外。 ⑶50%乙醇可以洗去精产物中的黄色杂质。 ⑷粗产物已足够纯，要进一步提纯可用乙醇―水混合溶剂重结晶。 [思考题] ⑴在反应中加入醋酸的目的是什么？
4
注意事项
⑴反应温度必须维持在 0～5℃，温度升高，亚硝酸分解快，会影响产率。 ⑵20%硫酸需慢慢滴加，若速度过快，会使温度上升影响产率。
5
思考题
⑴本实验中主要的副产物是什么？如何得到？ ⑵本实验中能否将乌洛托品和亚硝酸钠溶液滴加到 20%硫酸溶液中？
实验五
香豆素—3—羧酸乙酯（4 学时）
[实验目的] 了解制备香豆素—3—羧酸乙酯的反应原理，掌握相关操作。 [实验原理]
PCl 3
+
H2O
H 3PO 3
+
3HCl
O CH 3 C
CH3COCl
+
H3PO 4
OH OH
O O CH3 C C CH3
PO(OH) 2
H3PO3 CH3COCl
P O(OH) 2
3 实验操作步骤
称取 140 份冰醋酸放入 500ml 三颈瓶，三颈瓶两端分别插上 Y 型管，中间连 接搅拌装置。在一 Y 型管上装有温度计和滴液漏斗，另一 Y 型管装有滴液漏斗和 回流冷凝管、冷凝管上端连接气体吸收装置。在两滴液漏斗内分别盛有 140 份 PCl3 和 20 份水，开动搅拌，同时滴加 PCl3 和水，维持温度在 50℃左右，此时有 大量 HCl 气体逸出 （因此必须控制温度） 。 待水加完后， 再继续滴加 70 份冰醋酸。 当冰醋酸滴加完毕，此时三氯化磷也接近滴完，升温到 80℃，维持 2 小时后， 将 Y 型管上的回流冷凝管改换成直型冷凝管的蒸馏装置， 并在偏咀嘴接管一口连 接减压吸收系统。升温到 115～125℃，反应 3 小时，再滴加 40 份醋酐，此时有 酰卤和醋酸逸出，溶液逐渐变稠。醋酐滴完后，停止搅拌，冷却到 90℃ 卸下装有滴液漏斗和温度计的 Y 型管， 将三颈瓶的一口连接水蒸气蒸馏装置 进行水蒸气蒸馏，直至馏出液 pH 为 6～7 为止。停止水蒸气蒸馏，减压浓缩，得 到微稠状的淡黄色液体，密度 1.5，含量在 50%左右，转化率 88%以上。
3
实验操作步骤
在通风橱中将 9.5ml 冰乙酸放入一个清洁而干净的烧杯中， 在冰浴上冷却烧
杯及内存物，再加 3.5ml 氯磺酸到烧杯中，继续冷却。在 5 分钟内慢慢地将 10g 以液体形式或极细固体的十二烷醇加入到盛有冰乙酸和氯磺酸的烧杯中，搅拌 30 分钟，直至所有的醇都溶解及反应完毕。假如未全溶，则将烧杯从冰浴中取 出，继续搅拌至完全溶解。把反应烧杯中的物质倒在 30g 碎冰上，然后将 30g 正丁醇加至碎冰—产物的混合物中，并充分地搅拌 3 分钟。在剧烈搅拌下，慢慢 地加入 3.0ml 饱和的碳酸钠溶液，使溶液对红色石蕊试纸呈碱性。 当反应呈碱性后，加入 10g 固体无水碳酸钠（这些碳酸钠不会溶解） 。将丁 醇从水层表面倾出至 250ml 分液漏斗中。再加 20ml 正丁醇到原先反应烧杯的水 溶液中， 并很好搅拌， 静置， 再将丁醇倾至滴液漏斗中。 将分液漏斗静置 5 分钟， 分出水层。 把丁醇溶液倒入一个干燥的 400ml 烧杯中，用电热板在低温档加热，蒸发正 丁醇直至得到一个厚而白的残留物为止。 （注意避免加热过猛） 停止加热，冷却得到的产物，称其重量。
O
O O CH3
O
⑵若要制取 么为起始原料？
和
， 各反应采用什
实验六
1 实验目的
肥皂的制备（4 学时）
掌握实验室制肥皂的基本过程。比较肥皂和十二烷基苯磺酸钠在硬水中的性能。
2
实验原理
3
实验操作步骤
在 250ml 烧杯中放入 10.0g 猪油，另将 5.0g 氢氧化钠溶于 40ml 50%的乙醇
-水溶液中，将此溶液加入 10.0g 猪油中。用蒸气浴或水浴加热此反应混合物， 不断搅拌。20 分钟后，若产生的泡沫过多，加入 1-2ml 乙醇溶液，并搅拌之。 加热结束后，从热水中移出反应烧杯，并让它在室温下冷却 5 分钟。然后， 将 150ml 饱和的氯化钠溶液加入反应物中，迅速搅拌以使肥皂产物粉碎成小块。 使用中等孔度滤纸，通过真空过滤从反应混合物中滤出肥皂。每次用 25ml 冰水 洗涤肥皂两次，然后，再从布氏漏斗上将其取出，将此肥皂产物在 50℃烘箱中 烘干，称其重量。
实验原理
N
N
N
N
+
3 实验操作步骤
NaNO2
H2SO 4
发泡剂H
将 50g 乌洛托品和 49.3g 的亚硝酸钠分别用水配成 30%的溶液混入三颈瓶 中，用冰水浴冷却，使三颈瓶内温度维持在 0～5℃范围，开动搅拌器，慢慢滴 加 175g20%硫酸， （1.5 小时滴完） ，当硫酸滴加完毕，继续维持温度在 0～5℃， 搅拌 20 分钟。停止搅拌，三颈瓶内有大量淡黄色粉末状固体析出，抽滤，用蒸 馏水洗涤，烘干，即得发泡剂 H50g。
4
思考题
⑴此反应中有大量的 HCl 气体逸出， 为什么不用三乙胺或吡啶作为缚酸剂？ ⑵此反应中通水蒸气蒸馏的目的是什么？
实验四
橡胶助剂─发泡剂 H 的制备（4 学时）
发泡剂 H,学名 N、N′─二亚硝基五次甲基四胺，它主要是用于海绵橡胶， 泡沫塑料的发泡剂。
1 2
实验目的
了解发泡剂 H 的制备工艺流程。
乙酰苯胺 （Acetanilide） 非那西丁 （Phcnacetin） 扑热息痛 （Acetaminophen） 咖 啡 因 （Caffeine） 氨替吡啶 （Anlipyrine） 氨基吡啶 （Aminopyrine）
6
思考题
⑴ 综合你所得到的各项实验数据，试确定镇痛药片 APC 的成分。 ⑵ 在混合物的薄层色谱中，如何判定各组分在薄层上的位置？
实验一
1
薄层法对药物 APC 各组分的剖析（4 学时）
实验目的：
学习薄层分析方法剖析样品组份的基本原理，掌握薄层分析的操作技术。
2 层析板的制备
玻璃板的选择与清洗：选取平整、光滑、透明度好的窗玻璃，割成 200×100 （mm）的长方形，四边磨光。先用去污粉洗净，然后依次用自来水、蒸馏水洗净。 待基本晾干后再用脱脂棉蘸丙酮擦干。 调浆与涂布：称取硅胶（GF-254）4g 放入一小型研钵中，一边慢慢地加入 1 ％CMC（羧甲基纤维素钠）的水溶液 12ml。待调成均匀的糊状后，将浆液倾倒在 洁净干燥的玻璃板上，用一洁净的玻璃棒把浆液在玻璃板上大致摊匀，用手将带 浆液的玻璃板在水平的桌面上作上下轻微的颠动，并不时转动方向，很快制成厚 薄均匀、表面光洁平整的层析板。从调浆到涂布结束要求在 5min 内完成，不然 浆料干固而难涂均匀。 干燥与活化：将上述制成的湿板停放在一个水平又防尘的地方，让其自行阴 干固化， 表面呈白色。 最好放置过夜后再在烘箱中于 110℃下活化一小时， 稍冷， 取出置于干燥器中待用。水分对活性的影响很大，须严格控制层析板的干燥与活 化条件。
实验三
缓蚀阻垢剂羟乙撑基二膦酸的制备（5 学时）
H3C CH OH PO(OH) 2
羟乙撑基二膦酸，别名 HEDP，结构式
1
实验目的
掌握羟乙基二膦酸的制备方法，进一步熟悉水蒸气蒸馏操作，了解它在硬水 或工业用水中的阻垢作用。
2
PCl 3
实验原理
+
3CH3COOH
3CH3COCl
Байду номын сангаас
+
O P
H3PO 3
3
点样
样品液的制备：取镇痛药片 APC 两片在研钵中研细，然后转移到装有二氯甲 烷（5ml）的小烧杯中，经过充分地搅拌（约 15min）固体物几乎全部溶解。将 有几层转移到一个 25ml 锥形瓶中，用无水硫酸镁干燥，过滤除去干燥剂后，所 得滤液可直接用于点样。 点样：点样是把样品点加在预制的层析薄板上，点样量不宜过多，一般在 10～15mg。 点样原点也不宜过大， 控制直径在 2～3cm 内， 将样品点在距板端 1.5cm 的起点线上。 点样一般使用较细的测熔点毛细管即可。样品点的不好会引起斑点 的重迭和拖尾现象。点样时拿毛细管稍蘸一下样液，轻轻地在预定位置上一触即 可。点样后应使溶剂挥发至干再开始下一步操作。
4
展开
展开缸：本实验所用的展开缸是用 280×160×70mm 的玻璃标本缸代替，标 本缸带有磨砂的玻璃盖子。使用前将其洗净烘干，在盖子的磨砂部分涂少量真空 脂。 展开：将你事先选好的展开剂苯：乙醚：冰醋酸：甲醇=120：60：18：1 的 混合溶剂体系放入干净干燥的展开缸内，展开剂液体深度达 1cm 即可。盖好玻璃 盖，使缸内达到蒸气压饱和。放入点好样品的层析板，密封地将盖子盖好，使样 品在缸内进行展开分离。当展开剂上升到预定的位置时，立即取出层析板置于水 平位置上风干。然后在红外灯下烘干醋酸。
4
注意事项
⑴氯磺酸具有强烈的腐蚀性，取样时必须小心并在通风橱中进行，所用仪器
必须干燥无水。 ⑵加入氯磺酸到冰浴中的烧杯中时，务必不使冰水进入烧杯。
⑶将反应完后的产物倒入 30g 碎冰上时，必须在通风橱中进行。
5
思考题
⑴当氯磺酸与醇反应时，水溅进烧杯氯磺酸会生成什么化合物？ ⑵当反应呈碱性后，为什要加 10g 固体无水碳酸钠？ ⑶为什么洗涤剂溶于正丁醇？
5
鉴定
显色与定位：将烘干的层析板放入 254mm 紫外分析仪中照射显色，可以清晰 地看出展开得到的三个粉红色斑点。 这说明 APC 药片由三种主要成分组成且都是 荧光物质。定出它们的相对位置。 量出从三个斑点中心到起点的距离及展开剂从起点到终点的距离，求出 Rf 值。根据 Rf 值对照文献值可以确定 APC 的主要成分。下面列举出常见的镇痛药 物的 Rf 值以供参考： 表 1-2 常见的镇痛药物有关数据 药物名称 水 杨 酸 （Salicyclic 阿司匹林 （Asprin） 水杨酰胺 （Salicyl Amind） Acid） Rf 值 0.86 0.81 0.72 0.64 0.60 0.44 0.30 0.29 0.13 λmax∕nm 304 276 302 241 249 250 273 267 269 熔点∕℃ 159 135-138 140 113-115 134-136 169-170 234-237 110-113 109
实验二
1 实验目的
十二烷基硫酸钠的制备（5 学时）
⑴了解高级醇硫酸酯盐型阴离子表面活性剂的合成方法。 ⑵掌握含固量、表面张力和泡沫性能的测定方法及有关仪器的使用方法。
2
实验原理
硫酸化是有机化合物分子中引入-OSO3H 基的化学过程，生成 C-O-S 键。十二
烷基硫酸酯钠是硫酸酯盐类阴离子表面活性剂的典型代表。它的泡沫性能、去污 力、乳化力都比较好，能被微生物降解，耐碱、耐硬水，但在强酸性溶液中，容 易发生水解，稳定性较磺酸盐差。十二烷基硫酸酯钠是由月桂醇与氯磺酸反应， 再加碱中和而成。具体反应式如下： C12H25OH+ClSO3H→C12H25OSO3H+HCl C12H25OSO3H+NaOH→C12H25OSO3Na+H2O
3
注意事项
⑴反应体系中由于有大量 HCl 气体逸出， 冷凝管上端应通过橡皮管与抽水泵 相连。 ⑵由于 PCl3 渗透和吸湿性很强，加入在滴液漏斗之前一定要检验活塞与滴 液漏斗间是否渗透，反应完成后，应卸下滴液漏斗的活塞，防止粘固在一起，使 活塞坏死。 ⑶为了使 HEDP 纯度提高应用水蒸气蒸馏时，一定要到馏出液 pH 为 6～7。 ⑷减压浓缩时，不要使产品太稠。 ⑸为试其阻垢性能，可分别取二个 100ml 烧杯，各加入 50ml 自来水，一个 烧杯中加 0.5mlHEDP，然后在两烧杯中各加入 1ml 饱和 CaCl2 溶液，再加少量 Na2CO3，使溶液的 pH 值到 8，再分别加热，观察两个烧杯中的现象。 ⑹若进行缓蚀试验，可将相同面积的两块钢片打砂，乙醇处理称重，然后分 别放入盛有 0.5mlHEDP 的 50ml 水中，8 小时后取出晾干，称重计算其缓存率。