基礎(chǔ)化有機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)講義

.z.生物與化學(xué)工程系根底有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)2021級(jí)各專業(yè)適用有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)須知1、學(xué)生要提前5分鐘進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室必須穿實(shí)驗(yàn)服。2、實(shí)驗(yàn)前必須認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，并寫(xiě)好預(yù)習(xí)報(bào)告，預(yù)習(xí)報(bào)告寫(xiě)在專門(mén)的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)筆記本上，每個(gè)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)報(bào)告須在實(shí)驗(yàn)前交實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師審查，預(yù)習(xí)報(bào)告不合格不允許做實(shí)驗(yàn)。做實(shí)驗(yàn)時(shí)只能按照預(yù)習(xí)報(bào)告設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案和步驟進(jìn)展，不能看實(shí)驗(yàn)教材。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程演示3、在進(jìn)展實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)時(shí)除了閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)意外，還應(yīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，對(duì)相關(guān)知識(shí)有更全面的了解。本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的電子版中，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)中都有實(shí)驗(yàn)操作演示，翻開(kāi)的方法是：按住ctrl用鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖標(biāo)即可翻開(kāi)的內(nèi)容?！膊シ乓曨l需要安裝較高版本的視頻播放器如暴風(fēng)影音5、迅雷看看、realplayer等〕。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程演示4、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)聽(tīng)從實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的指導(dǎo)，遇到問(wèn)題及時(shí)報(bào)告。不聽(tīng)從指導(dǎo)者，教師有權(quán)停頓其實(shí)驗(yàn)，本次實(shí)驗(yàn)按不及格綸。5、學(xué)生不能自己擅自決定重做實(shí)驗(yàn)，應(yīng)在教師的指導(dǎo)下作出是否重做的決定，否則本次實(shí)驗(yàn)按不及格論。6、實(shí)驗(yàn)中不得有任何作弊行為，否則本課程按不及格論。7、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在預(yù)習(xí)筆記本上，試驗(yàn)完成后交實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)查閱簽字。8、實(shí)驗(yàn)成績(jī)計(jì)算方法：考勤5分〔遲到扣5分〕，預(yù)習(xí)報(bào)告25分〔包括實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置草圖、實(shí)驗(yàn)操作流程和步驟、答復(fù)提問(wèn)等〕，實(shí)驗(yàn)操作及記錄40分、實(shí)驗(yàn)報(bào)告30分。目錄有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈4實(shí)驗(yàn)十三呋喃甲醇和呋喃甲酸的制備及熔點(diǎn)的測(cè)定┈┈┈┈┈┈┈5實(shí)驗(yàn)十四柱色譜別離偶氮苯和鄰硝基苯胺┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈8+┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈11實(shí)驗(yàn)十六從茶葉中提取咖啡因┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈17實(shí)驗(yàn)十七乙酸乙酯的制備┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈21實(shí)驗(yàn)十八熔點(diǎn)的測(cè)定及溫度計(jì)校正┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈25有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí)折射儀的使用枯燥操作常用儀器的認(rèn)識(shí)攪拌操作冷卻操作加熱操作折射儀的使用枯燥操作常用儀器的認(rèn)識(shí)攪拌操作冷卻操作加熱操作實(shí)驗(yàn)十三呋喃甲醇和呋喃甲酸的制備及熔點(diǎn)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握呋喃甲醛進(jìn)展坎尼扎羅(Cannizzaro)反響的原理及實(shí)驗(yàn)條件。2．進(jìn)一步熟悉液體產(chǎn)物與固體產(chǎn)物的別離與純化的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理坎尼扎羅〔Cannizzaro〕反響是指不含活潑氫的醛在強(qiáng)堿的作用下，自身進(jìn)展氧化復(fù)原反響，一分子醛被氧化成酸，另一分子醛被復(fù)原為醇的反響。三、實(shí)驗(yàn)裝置〔半微量實(shí)驗(yàn)〕四、試劑與器材試劑：呋喃甲醛、氫氧化鈉、乙醚、無(wú)水硫酸鎂、25％鹽酸化合物的物理常數(shù)呋喃甲醛沸點(diǎn)161.7℃d4201.1594呋喃甲醇沸點(diǎn)170-171℃d4201.1296呋喃甲酸熔點(diǎn)133-134℃器材：燒瓶、滴液漏斗、分液漏斗、普通蒸餾裝置五、實(shí)驗(yàn)步驟〔一〕實(shí)驗(yàn)操作流程〔二〕實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象及考前須知實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象現(xiàn)象的解釋及考前須知〔1〕將8mL新蒸的呋喃甲醛，置于100ml燒杯中，用冰水浴冷卻至5℃，在不斷攪拌下，慢慢滴加6mL40%NaOH溶液控制反響溫度在8～12℃〔2〕滴加完后繼續(xù)攪拌30min。以保證反響完全?！?〕在攪拌下參加適量的水使沉淀恰好溶解，此時(shí)溶液呈暗紅色。將溶液用8mL×4乙醚萃取，合并萃取液，用無(wú)水硫酸鎂枯燥。〔4〕蒸乙醚，再蒸呋喃甲醇，收集169～172℃〔5〕乙醚萃取過(guò)的水溶液在不斷攪拌下用濃鹽酸酸化至PH=2~3，冷卻，抽濾，用少量水洗滌?！?〕粗產(chǎn)物用適量的水重結(jié)晶?！布冞秽姿崛埸c(diǎn)為133-134℃?！秤糜诒〉谋灰颂啵乐顾M(jìn)入燒杯，控制溫度在5℃左右。該反響為異相反響，欲使反響完全，須充分?jǐn)嚢琛矅?yán)禁用溫度計(jì)攪拌！〕，假設(shè)無(wú)黃色漿狀物出現(xiàn)，應(yīng)先停頓滴加NaOH?？刂品错憸囟龋瑫r(shí)不停攪拌至有黃色漿狀物產(chǎn)生，方可繼續(xù)滴加，否則反響體系中累積了大量的氫氧化鈉在冰浴下攪拌15min后，取出燒杯再在室溫下攪拌15min。加水的量一定要嚴(yán)格控制，多加會(huì)導(dǎo)致局部產(chǎn)品損失。蒸餾要先加沸石二顆，蒸乙醚不能用明火。尾氣導(dǎo)入水槽或通風(fēng)櫥。蒸呋喃甲醇須更換適宜的蒸餾瓶，冷凝管不通水。欲使呋喃甲酸充分游離出來(lái)，酸化是關(guān)鍵。酸化時(shí)一定要攪拌，并控制在PH=3左右。抽濾后可滴加少許鹽酸到濾液中，檢驗(yàn)是否還有呋喃甲酸析出。呋喃甲酸易溶于水，水量過(guò)大，造成溶解損失。水量嚴(yán)格控制，且加熱煮沸時(shí)間不宜太長(zhǎng)，否則局部呋喃甲酸會(huì)被破壞，出現(xiàn)焦油狀物。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程演示2實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程演示2實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程演示1六、考前須知1．用磁力攪拌或玻棒人工攪拌，但必須攪拌充分，才能使兩相充分接觸而完全溶解。2．呋喃甲醛久置易呈棕褐色，需蒸餾前方能使用，蒸餾時(shí)收集的161-162℃餾分，純產(chǎn)品為無(wú)色或淡黃色液體。3．反響溫度要控制好。七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論稱重，計(jì)算產(chǎn)率?？偨Y(jié)經(jīng)歷，分析原因。八．思考題1．本反響是根據(jù)什么原理進(jìn)展的？2．反響液為什么要用乙醚萃取，萃取的是什么產(chǎn)品？實(shí)驗(yàn)十四柱色譜別離偶氮苯和鄰硝基苯胺一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?．了解柱色譜別離有機(jī)物原理、吸附劑的選擇和溶劑的選擇。2．掌握柱色譜別離有機(jī)物的操作步驟。二、實(shí)驗(yàn)原理：色譜法的根本原理是利用混合物各組分在*一物質(zhì)中的吸附或溶解性能〔分配〕的不同，或其親和性的差異，使混合物的溶液流經(jīng)該種物質(zhì)進(jìn)展反復(fù)的吸附或分配作用，從而使各組分別離。三、儀器與藥品1．儀器色譜柱〔直徑2cm，長(zhǎng)30cm〕50ml錐形瓶125ml滴液漏斗2．藥品色譜用中性氧化鋁〔活度Ⅳ級(jí)〕乙酸乙酯石油醚石英砂偶氮苯鄰硝基苯胺對(duì)硝基苯胺。3.實(shí)驗(yàn)裝置圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1．偶氮苯和鄰硝基苯胺的別離本實(shí)驗(yàn)以色譜用中性氧化鋁為吸附劑，以1:1的乙酸乙酯一石油醚為洗脫劑。由于被別離的偶氮苯和鄰硝基苯胺兩者中，吸附劑對(duì)前者的吸附較弱，所以在淋洗過(guò)程中，偶氮苯首先被洗脫，而鄰硝基苯胺的洗脫，就需用極性稍大的乙醇(或氯仿)作為洗脫劑。用25毫升酸式滴定管一支作色譜柱[l]，垂直裝置，以25毫升錐形瓶作洗脫液的承受器。實(shí)驗(yàn)操作步驟為：〔1〕裝柱：用鑷子取少許脫脂棉(或玻璃毛)放于干凈的色譜柱底部，輕輕塞緊，再在脫脂棉上蓋一層厚0.5厘米的石英砂(或用一*比柱內(nèi)徑略小的濾紙代替)，關(guān)閉活塞。向柱中倒入無(wú)水苯至約為柱高的3/4處，翻開(kāi)活塞，控制流出速度為1滴/秒。通過(guò)一枯燥的玻璃漏斗慢慢參加色譜用中性氧化鋁，用木棒或帶橡皮塞的玻棒輕輕敲打柱身下部，使填裝嚴(yán)密[2]，當(dāng)裝柱至3/4時(shí)，再在上面加一層0.5厘米厚的石英砂[3]，操作時(shí)一直保持上述流速，注意不能使液面低于砂子的上層[4]?！?〕加樣：當(dāng)溶劑液面剛好流至石英砂面時(shí)，立即沿柱壁參加2毫升含有50毫克鄰硝基苯胺及50毫克偶氮苯的苯溶液[5]。當(dāng)此液面將近流至石英砂面時(shí)，立即用0.5毫升無(wú)水苯洗下管壁的有色物質(zhì)。如此連續(xù)2～3次，直至洗凈為止。〔3〕洗脫：然后在色譜柱上裝置滴液漏斗，用1:1的乙酸乙酯一石油醚溶液洗脫[6]，控制流出速度如前，橙紅色的偶氮苯因極性小，向柱下移動(dòng)，極性較大的鄰硝基苯胺則留在柱的上端。當(dāng)橙紅色的色帶快洗出時(shí)，更換另一個(gè)承受器，繼續(xù)淋洗，至滴出液近無(wú)色為止。換一承受器，改用乙醇[7]作為洗脫劑。至黃色開(kāi)場(chǎng)滴出時(shí)，用另一承受器收集，至黃色物洗下為止?！?〕去除溶劑：將上述含有偶氮苯和鄰硝基苯胺的溶液，分別蒸除洗脫劑，快蒸干時(shí)，轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中，在水浴上蒸干(或用紅外燈烘干)得固體結(jié)晶產(chǎn)物，枯燥后測(cè)熔點(diǎn)。偶氮苯熔點(diǎn)67～68℃，鄰硝基苯胺熔點(diǎn)71～71.5℃。2．鄰硝基苯胺和對(duì)硝基苯胺的別離在色譜柱(直徑1.5厘米，長(zhǎng)15厘米)的底部用棉花輕輕塞緊，關(guān)閉活塞，從柱頂參加無(wú)水苯至柱高的3/4處。翻開(kāi)活塞，控制流速為1滴/秒。然后自柱頂用玻璃漏斗參加活性為Ⅳ級(jí)的氧化鋁約13克(或用苯將氧化鋁調(diào)成漿狀物，直接倒入色譜柱)，邊加邊輕輕敲打色譜柱，使填裝嚴(yán)密而均勻，最后在氧化鋁頂部水平外表用一圓形濾紙覆蓋。當(dāng)苯的液面恰好降至氧化鋁上端的外表上時(shí)，立即用滴管沿柱壁參加3毫升鄰硝基苯胺和對(duì)硝基苯胺混合液[8]。當(dāng)溶液液面降至氧化鋁上端外表時(shí)，用滴管滴入苯洗去粘附在柱壁上的混合物。然后在色譜柱上裝置滴液漏斗，用苯淋洗，控制滴加速度如前，直至觀察到色層帶的形成和別離。當(dāng)黃色鄰硝基苯胺色層帶到達(dá)柱底時(shí)，立即更換另一承受器，收集全部此色層帶。然后改用苯一乙醚(體積比1:1)為洗脫劑，并收集淡黃色對(duì)硝基苯胺色層帶。將收集的鄰硝基苯胺的苯溶液和對(duì)硝基苯胺的苯一乙醚溶液分別用水泵減壓蒸去溶劑，冷卻結(jié)晶，枯燥后測(cè)定熔點(diǎn)。鄰硝基苯胺熔點(diǎn)為71℃～71.5℃，對(duì)硝基苯胺熔點(diǎn)為147℃～148℃。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程演示實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程演示五、附注:1．色譜柱的大小，取決于被別離物的量和吸附性。一般的規(guī)格是:柱的直徑為其長(zhǎng)度的1/10至1/4。實(shí)驗(yàn)室中常用的色譜柱，其直徑在0.5至10厘米之間。當(dāng)吸附物的色帶占吸附劑高度的1/10～1/4時(shí)，此色譜柱已經(jīng)可作色譜別離了。2．色譜柱填裝嚴(yán)密與否，對(duì)別離效果很有影響。假設(shè)柱中留有氣泡或各局部松緊不勻(更不能有斷層)時(shí)，會(huì)影響滲濾速度和顯色的均勻。3．參加砂子的目的，是使加料時(shí)不致把吸附劑沖起，影響別離效果。假設(shè)無(wú)砂子，也可用玻璃毛或剪成比柱子內(nèi)徑略小的濾紙壓在吸附劑上面。4．為了保持柱子的均一性，使整個(gè)吸附劑浸泡在溶劑或溶液中是必要的，否則當(dāng)柱中溶劑或溶液流干時(shí)，就會(huì)使柱身干裂，影響滲濾和顯色的均一性。5．最好用移液管或滴管將被別離溶液轉(zhuǎn)移至柱中。6．如不裝置滴液漏斗，也可用每次倒入10毫升洗脫劑的方法進(jìn)展洗脫。7．這里假設(shè)改用極性稍強(qiáng)的甲醇，則洗脫速度可快些。有時(shí)為了洗脫別離極性相近的化合物，需按不同比例配制極性不同的混合溶劑作洗脫劑。8．此溶液由0.55克對(duì)硝基苯胺0.7克鄰硝基苯胺溶于100毫升苯中配成。六、思考題1．為什么極性大的組分要用極性較大的溶劑洗脫"2．在氧化鋁柱子上，假設(shè)別離以下兩組混合物，組分中哪一個(gè)在柱的上端"3．柱子中假設(shè)留有空氣或填裝不勻，會(huì)怎樣影響別離效果"如何防止"實(shí)驗(yàn)十五蒸餾和分餾一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解蒸餾和分餾的根本原理，應(yīng)用范圍，什么情況下用蒸餾，什么情況下用分餾。2、熟練掌握蒸餾裝置裝置的安裝和使用方法。3、掌握分餾柱的工作原理和常壓下的簡(jiǎn)單分餾操作方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1、根本理論將液體混合物加熱至沸騰，使局部液體變?yōu)檎羝?，然后使蒸氣冷卻再凝結(jié)為液體，這兩個(gè)過(guò)程的聯(lián)合操作稱為蒸餾。由蒸汽冷凝為液體的稱為餾分，沒(méi)有氣化為蒸汽的液體稱為殘液。混合物中低沸點(diǎn)組分比擬容易揮發(fā)，加熱沸騰時(shí)較多地進(jìn)入到氣相被冷凝為餾分，高沸點(diǎn)組分比擬難氣化較多地留在殘液中，這樣通過(guò)蒸餾可以使混合物中的兩個(gè)組分進(jìn)展局部別離。兩個(gè)組分的沸點(diǎn)相差越大，兩個(gè)組分揮發(fā)性的差異越大，通過(guò)蒸餾的別離程度越高。普通蒸餾技術(shù)，作為別離液態(tài)的有機(jī)化合物的常用方法，要求其組分的沸點(diǎn)至少要相差30℃，只有當(dāng)組分的沸點(diǎn)差達(dá)110℃以上時(shí)，才能用蒸餾法充分別離。但對(duì)沸點(diǎn)相近的混合物，僅用一次蒸餾就不可能把它們分開(kāi)。假設(shè)要獲得良好的別離效果，就非得采用分餾不可。分餾是利用分段屢次蒸餾的方式到達(dá)別離目的。分流裝置與簡(jiǎn)單蒸餾類似，只是在蒸餾瓶的上方加裝了一只含有填充物的分餾管。蒸餾瓶中的液體混合物經(jīng)過(guò)加熱氣化，蒸汽從蒸餾瓶沿著分餾管上升，碰到溫度稍低的填充物局部蒸汽會(huì)冷凝，凝結(jié)的液體有局部將再度蒸發(fā)，因此在分餾管中會(huì)發(fā)生一連串凝結(jié)與蒸發(fā)過(guò)程。由于凝結(jié)的液體中含有較多的高沸點(diǎn)成分，蒸發(fā)的氣體中則含有較多的低沸點(diǎn)成分，因此當(dāng)蒸汽往上升時(shí)，其中低沸點(diǎn)物質(zhì)含量增多，在理想的狀況下，最后到達(dá)管頂部的蒸汽幾乎全是低沸點(diǎn)〔高揮發(fā)性〕物質(zhì)，留在蒸餾瓶底部的液體則多為高沸點(diǎn)成分，從而到達(dá)較高程度別離的目的。一般沸點(diǎn)差異較小的液體混合物，無(wú)法利用簡(jiǎn)單蒸餾到達(dá)完全別離的效果時(shí)，利用分餾，讓氣體和液體在分餾管中經(jīng)過(guò)屢次平衡，可以到達(dá)別離沸點(diǎn)相近的液體混合物的目的，別離曲線圖如下圖。沸點(diǎn)沸點(diǎn)沸點(diǎn)蒸餾液體積蒸餾液體積蒸餾液體積沸點(diǎn)沸點(diǎn)沸點(diǎn)蒸餾液體積蒸餾液體積蒸餾液體積圖15-3圖15-2圖15-1圖15-3圖15-2圖15-1圖15-1是二組分液體理想別離曲線，該曲線表示，高沸點(diǎn)組分和低沸點(diǎn)組分可以完全別離。圖15-2是二組分沸點(diǎn)相近液體以簡(jiǎn)單蒸餾方法進(jìn)展別離的曲線，該曲線表示，鎦出液總是高沸點(diǎn)組分和低沸點(diǎn)組分的混合物。圖15-3是二組分沸點(diǎn)相近液體以分餾方法進(jìn)展別離的曲線，該曲線表示，采用分餾的方法進(jìn)展別離能將高沸點(diǎn)組分和低沸點(diǎn)組分進(jìn)展比擬徹底地別離。2、影響分餾效率的因素1〕理論塔板分餾柱效率是用理論塔板來(lái)衡量的，分餾柱中的混合物，經(jīng)過(guò)一次氣化和冷凝的熱力學(xué)平衡過(guò)程，相當(dāng)于一次普通蒸餾所到達(dá)的理論濃縮效率，當(dāng)別離柱到達(dá)這一濃縮效率時(shí)，則分餾柱就具有一塊理論塔板。柱的理論塔板數(shù)越多，別離效果越好。別離一個(gè)理想的二組分混合物所需的理論塔板數(shù)與該兩個(gè)組分的沸點(diǎn)差之間的關(guān)系見(jiàn)表10—1表15—1二組分的沸點(diǎn)差與別離所需的理論塔板數(shù)沸點(diǎn)差值別離所需的理論塔板數(shù)10872544336201074212345102030501002〕回流比在單位時(shí)間內(nèi)，由柱頂冷凝返回柱中液體的數(shù)量與蒸出物量之比稱為回流比。假設(shè)全回流中每10滴收集1滴餾出液，則回流比為9：1。對(duì)于非常精細(xì)的分餾，使用高效率的分餾柱，回流比可達(dá)100：1。3〕柱的保溫許多分餾柱必須進(jìn)展適當(dāng)?shù)谋?，以便能始終維持溫度平衡為了提高分餾柱的分餾效率，在分餾柱內(nèi)裝入具有大外表積的填料，填料之間應(yīng)保存一定空隙，要遵守適當(dāng)嚴(yán)密且均勻的原則，這樣就可以增加回流液體和上升蒸氣的接觸時(shí)機(jī)。填料有玻璃〔玻璃珠、短段玻璃管)或金屬(不銹鋼棉、金屬絲繞成固定形狀)，玻璃的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)與有機(jī)化合物起反響，而金屬則可與鹵代烷之類的化合物起反響。在分餾柱底部往往放一些玻璃絲以防止填料下墜入蒸餾容器中。三、分餾裝置圖15—5簡(jiǎn)單分餾裝置圖實(shí)驗(yàn)室中簡(jiǎn)單的分餾裝置包括：熱源、蒸餾器(一般用圓底燒瓶)、分餾柱、冷凝管和承受器五個(gè)局部如圖10—5所示。在分餾柱頂端插一溫度計(jì)，溫度計(jì)水銀球上緣恰與分餾柱支管下緣相平，這就是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中常用的分餾裝置。在裝置中所有玻璃儀器都要枯燥。柱中的填料常用的有玻璃珠或玻璃環(huán)。承受器在本實(shí)驗(yàn)中是用五個(gè)l00ml帶砂塞三角燒瓶，分別標(biāo)上1、2、3、4、5的字樣。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、丙酮一水混合物的分餾按簡(jiǎn)單分餾裝置圖裝置儀器，并準(zhǔn)備1只50ml的量筒作為承受器。在50ml圓底燒瓶?jī)?nèi)放置15ml丙酮，15ml水及l(fā)～2粒沸石。開(kāi)場(chǎng)緩慢加熱，并盡可能準(zhǔn)確地控制加熱(可通過(guò)調(diào)壓變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn))，使餾出液以每1～2秒鐘一滴的速度蒸出。注意觀察出現(xiàn)第一滴餾出液時(shí)柱頂溫度并記錄。繼續(xù)蒸餾，記錄每增加lml餾出液時(shí)的溫度及總體積。直至蒸餾燒瓶中殘液為l～2ml，停頓加熱。待分餾柱內(nèi)液體流到燒瓶時(shí)測(cè)量并記錄殘留液體積。鎦出液倒入回收瓶中集中進(jìn)展回收處理。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理以柱頂溫度為縱坐標(biāo)，餾出液體積(m1)為橫坐標(biāo)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪成沸騰曲線，討論別離效率。2、丙酮一水混合物的蒸餾為了比擬蒸餾和分餾的別離效果，可將丙酮和水各15mI的混合液放置于50ml蒸餾燒瓶中，去掉分餾裝置的分餾柱稱為普通蒸餾裝置，重復(fù)步驟(1)的操作和記錄。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄分餾鎦出液體積〔ml〕第一滴246810┈┈溫度℃┈┈蒸餾鎦出液體積〔ml〕┈┈溫度℃┈┈根據(jù)上表數(shù)據(jù)在同一坐標(biāo)紙上作溫度一體積曲線(見(jiàn)圖10—6)。這樣蒸餾和分餾所得到的曲線顯示在同一圖表上，便于對(duì)它們所得結(jié)果進(jìn)展比擬。a為普通蒸餾曲線，可看出無(wú)論是丙酮還是水，都不能以純潔狀態(tài)別離，從曲線b可以看出分餾柱的作用，曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)為丙酮和水的別離點(diǎn)根本可將丙酮?jiǎng)e離。圖15—6丙酮一水的分餾和蒸餾曲線普通蒸餾操作演示分餾操作演示普通蒸餾操作演示分餾操作演示注釋丙酮為無(wú)色透明液體，易溶于水、甲醇、乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑，極容易揮發(fā)，在25℃時(shí)比重為0.788，熔點(diǎn)為-94℃，沸點(diǎn)為56.48六、問(wèn)題l.分餾和蒸餾在原理及裝置上有哪些異同"如果是兩種沸點(diǎn)很接近的液體組成的混合物能否用分餾提純呢"2．如果把分餾柱頂上溫度計(jì)的水銀拄的位置插下些，行嗎"為什么"3.將兩端餾液作氣味試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該怎樣進(jìn)展"作燃燒試驗(yàn)時(shí)，那個(gè)不燃燒的局部是什么物質(zhì)"實(shí)驗(yàn)十六從茶葉中提取咖啡因一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)從茶葉中提取咖啡因的根本原理；2、通過(guò)從茶葉中提取咖啡因，掌握從天然產(chǎn)物中提取純有機(jī)物的一種方法；3、學(xué)習(xí)用升華法提純有機(jī)物的根本操作。二、實(shí)驗(yàn)原理咖啡因具有興奮大腦皮層，增強(qiáng)機(jī)體免疫功能和強(qiáng)心利尿等作用，在制藥以及一些高級(jí)飲料和香煙中作為添加劑使用?？Х纫蚩捎扇斯ず铣苫蛱烊惶崛。捎谌斯ず铣傻目Х纫蚝性蠚埩?，長(zhǎng)期食用會(huì)產(chǎn)生殘毒作用，為此有的國(guó)家已制止在飲料中使用合成咖啡因。因而天然咖啡因身價(jià)倍增，其市場(chǎng)價(jià)格往往是人工合成產(chǎn)品的3～4倍，甚至更高?？Х榷?、可可豆是咖啡因含量較高的天然產(chǎn)物，但我國(guó)資源有限。茶葉含咖啡因雖然較低，但我國(guó)是產(chǎn)茶大國(guó)，資源豐富。在茶葉的加工過(guò)程中產(chǎn)生大量的茶末、茶灰、茶梗，加工1t茶葉可產(chǎn)生下腳料20～40kg，當(dāng)茶葉生產(chǎn)過(guò)剩時(shí)，低檔茶葉大量積壓。如何利用這些廢茶料和低檔茶葉提取市場(chǎng)緊俏的咖啡因，增值增收，滿足市場(chǎng)需求。具有重要意義。茶葉中含有多種生物堿，其中以咖啡堿(又稱咖啡因)為主，約占1％～5％，另外還含有丹寧酸、多酚、纖維素和蛋白質(zhì)等物質(zhì)?？Х纫?qū)儆陔s環(huán)化合物嘌呤的衍生物，化學(xué)名稱為1，3，7一三甲基一2，6一二氧嘌呤，構(gòu)造式如下：咖啡因是弱堿性化合物，易溶于氯仿、熱水、乙醇、苯。含結(jié)晶水的咖啡因系無(wú)色針狀結(jié)晶，在100℃時(shí)即失去結(jié)晶水，120℃時(shí)升華顯著，至178℃時(shí)迅速升華。無(wú)水咖啡因的熔點(diǎn)為238℃。為了提取茶葉中的咖啡因，往往利用適當(dāng)?shù)娜軇?如氯仿、乙醇、苯等)在脂肪提取器中連續(xù)抽提，然后蒸去溶劑，即得粗咖啡因。粗咖啡因還含有其他一些生物堿和雜質(zhì)，利用升華可以進(jìn)一步提純。三、儀器與試劑儀器：圓底燒瓶(250mL)，球形冷凝管，酒精燈，量筒(100mL)，索氏提取器，漏斗，蒸發(fā)皿，水浴鍋，外表皿，接液管，石棉網(wǎng)，溫度計(jì)。試劑：茶葉，生石灰，95％乙醇。其他：濾紙，濾紙?zhí)淄玻擋ッ?，沸石。?shí)驗(yàn)裝置圖：圖16—1索氏提取器裝置圖圖16—2蒸餾裝置示意圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容〔1〕實(shí)驗(yàn)操作流程加乙醇加乙醇回流提取2h裝入茶葉搭好實(shí)驗(yàn)裝置回流提取2h裝入茶葉搭好實(shí)驗(yàn)裝置改用蒸餾裝置得到蒸餾液蒸出約100ml乙醇冷卻得到提取液改用蒸餾裝置得到蒸餾液蒸出約100ml乙醇冷卻得到提取液加蓋上濾紙加熱蒸干水分倒入裝有3~4克生石灰粉末蒸發(fā)皿中攪勻加蓋上濾紙加熱蒸干水分倒入裝有3~4克生石灰粉末蒸發(fā)皿中攪勻得到針狀無(wú)色晶體加熱升華得到針狀無(wú)色晶體加熱升華〔2〕實(shí)驗(yàn)操作方法稱取10g茶葉末，用濾紙將茶葉包入卷成筒狀，注意勿使茶葉從濾紙縫中漏出。將濾紙簡(jiǎn)裝人索氏提取器(圖16—1)中，在250mL圓底燒瓶中參加120mL95％乙醇和幾粒沸石，用水浴加熱，連續(xù)提取2～3h，直到溢流液顏色很淡或無(wú)色時(shí)，待冷凝液剛剛虹吸下去時(shí)，立即停頓加熱。稍冷后，改成蒸餾裝置，水浴加熱回收提取液中的大局部乙醇(約100mL)。趁熱將瓶中的殘液傾人蒸發(fā)皿中，拌人3～4g研細(xì)的生石灰粉，使成糊狀，在蒸氣浴上蒸干，再用燈焰隔石棉網(wǎng)焙炒片刻，使水分全部除去。冷卻后，擦去沾在邊上的粉末，以免在升華時(shí)污染產(chǎn)物。取一只口徑適宜的玻璃漏斗，罩在隔以刺有許多小孔濾紙的蒸發(fā)皿上，漏斗頸部塞一小團(tuán)棉花，在石棉網(wǎng)上小心加熱蒸發(fā)皿，逐漸升高溫度，當(dāng)觀察到濾紙上出現(xiàn)許多白色針狀晶體時(shí)，暫停加熱，讓其自然冷卻至l00℃左右。小心取下漏斗，揭開(kāi)濾紙，用刮刀仔細(xì)地將紙上及漏斗內(nèi)壁上的咖啡因刮下。再將蒸發(fā)皿中的殘?jiān)右詳嚢瑁匦路藕脼V紙和漏斗，用較大的火焰再加熱升華一次，使升華完全。此次火亦不能太大，否則蒸發(fā)皿內(nèi)會(huì)大量冒煙，產(chǎn)品既受污染又遭損失。合并兩次收集的咖啡因，稱重并計(jì)算茶葉中咖啡因的含量，并測(cè)定熔點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程演示實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程演示注釋：[1]濾紙?zhí)状笮〖纫o貼器壁，又能方便取放，其高度不得超過(guò)虹吸管，濾紙包茶葉末時(shí)要嚴(yán)謹(jǐn)，防止漏出堵塞虹吸管，紙?zhí)咨厦嬲鄢砂夹危员ＷC回流液均勻浸潤(rùn)被萃取物。[2]瓶中乙醇不可蒸得太干，否則殘液很黏，轉(zhuǎn)移時(shí)損失較大。[3]生石灰起吸水和中和作用，以除去丹寧酸等酸性雜質(zhì)。[4]假設(shè)水分未除盡，升華開(kāi)場(chǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生煙霧，污染器皿。[5]蒸發(fā)皿上蓋一刺有小孔的濾紙是為了防止已升華的咖啡因落入蒸發(fā)皿中，紙上的小孔使蒸汽通過(guò)。漏斗頸塞棉花，以防止咖啡因蒸氣逸出。[6]在萃取回流充分的情況下，升華操作的正確與否是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。在升華過(guò)程中必須嚴(yán)格控制加熱溫度，溫度太高，將導(dǎo)致被焙物和濾紙?zhí)炕恍┯猩镔|(zhì)也會(huì)被帶出來(lái)，導(dǎo)致產(chǎn)品不純。五、思考題1、提取咖啡因時(shí)，參加生石灰的作用是什么"2、進(jìn)展升華操作時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題"3、升華提純咖啡因時(shí)，升華溫度應(yīng)控制在什么范圍內(nèi)"實(shí)驗(yàn)十七乙酸乙酯的制備一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握酯化反響制備羧酸酯的根本原理；2.掌握萃取和洗滌的操作方法；二、根本原理羧酸與醇作用生成羧酸酯和水的反響稱為酯化反響：酯化反響是可逆的，即生成的酯又能水解成羧酸和醇。所以，當(dāng)酯化反響進(jìn)展到一定程度后，酯化與水解達(dá)成動(dòng)態(tài)平衡。參加催化劑〔如濃硫酸〕可使反響速度加快。為了提高酯化反響的產(chǎn)率，通常在反響器中參加脫水劑，或?qū)⑸傻乃皶r(shí)移走，也可通過(guò)增大反響物羧酸或醇的濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)。酯的產(chǎn)率為：百分產(chǎn)率=〔實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量〕×100%理論產(chǎn)量由反響開(kāi)場(chǎng)時(shí)摩爾數(shù)最小的那種反響物為基準(zhǔn)來(lái)計(jì)算。乙酸乙酯可由硫酸、醋酸和乙醇加熱回流順利得到[注1]。由于反響液**含有硫酸、乙酸、乙醇和副產(chǎn)物乙醚，需進(jìn)展純化才能得到純產(chǎn)品。反響如下：副反響：三、儀器藥品100mL圓底燒瓶、球形冷凝管、分液漏斗、50mL圓底燒瓶、直形冷凝管、蒸餾頭、溫度計(jì)、尾接收、錐形瓶、電熱套等無(wú)水乙醇19mL、冰醋酸10mL飽和碳酸鈉溶液、飽和氯化鈉溶液、飽和氯化鈣溶液、無(wú)水硫酸鈉四、實(shí)驗(yàn)裝置圖〔一〕圖17-1乙酸乙酯實(shí)驗(yàn)裝置圖五、實(shí)驗(yàn)步驟〔1〕實(shí)驗(yàn)操作流程乙醇、乙酸、硫酸乙醇、乙酸、硫酸蒸餾操作加熱，回流1小時(shí)蒸餾操作加熱，回流1小時(shí)油層：乙酸乙酯、乙醇、水水層：氯化鈉、碳酸鈉、水別離飽和氯化鈉洗滌水層：碳酸鈉、水油層：乙酸乙酯、乙醇、碳酸鈉、水別離飽和碳酸鈉洗滌至中性餾出物：乙酸乙酯、乙醇、乙酸、水殘留物：乙醇、硫酸、水油層：乙酸乙酯、乙醇、水水層：氯化鈉、碳酸鈉、水別離飽和氯化鈉洗滌水層：碳酸鈉、水油層：乙酸乙酯、乙醇、碳酸鈉、水別離飽和碳酸鈉洗滌至中性餾出物：乙酸乙酯、乙醇、乙酸、水殘留物：乙醇、硫酸、水別離飽和氯化鈉洗滌別離飽和氯化鈉洗滌乙酸乙酯73—80℃乙酸乙酯73—80蒸餾操作油層：乙酸乙酯水〔微量〕水層：氯化鈣水、乙醇〔2〕實(shí)驗(yàn)操作方法在100mL圓底燒瓶中，參加19mL無(wú)水乙醇和10mL冰醋酸，分批小心參加5mL濃硫酸，邊加邊振蕩，使混合均勻[注2]。參加2~3粒沸石，裝上回流冷凝管，回流1小時(shí)。稍冷后，改成蒸餾裝置，收集70~80℃餾出液。餾出液中參加10mL飽和碳酸鈉溶液，小心振蕩[注3]。將溶液轉(zhuǎn)入分液漏斗中，靜置分出下層水溶液。有機(jī)層依次用10mL飽和食鹽水、飽和氯化鈣溶液洗滌。放出下層廢液，從分液漏斗上口將乙酸乙酯轉(zhuǎn)入枯燥小錐形瓶?jī)?nèi)，參加1~2g無(wú)水硫酸鈉，加蓋、間歇振蕩，枯燥30min。將枯燥后的粗乙酸乙酯濾入50mL圓底燒瓶中，裝好蒸餾裝置，在水浴上加熱蒸餾，收集73~78℃餾分，稱重，計(jì)算百分產(chǎn)率。產(chǎn)量：約13~16g。純乙酸乙酯是具有果香的無(wú)色透明液體，沸點(diǎn)77.2℃，d4200.901。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程演示實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程演示實(shí)驗(yàn)裝置〔二〕在100ml三頸瓶中，參加4ml乙醇，搖動(dòng)下慢慢參加5ml濃硫酸，使其混合均勻，并參加幾粒沸石。三頸瓶一側(cè)口插入溫度計(jì)，另一側(cè)口插入滴液漏斗，漏斗末端應(yīng)浸入液面以下，中間口安一長(zhǎng)的刺形分餾柱〔整個(gè)裝置如上圖〕。儀器裝好后，在滴液漏斗內(nèi)參加15ml乙醇和10ml冰醋酸，混合均勻，先向瓶?jī)?nèi)滴入約2ml的混合液，然后，將三頸瓶在石棉網(wǎng)上小火加熱到110－120℃左右，這時(shí)蒸餾管口應(yīng)有液體流出，再自滴液漏斗慢慢滴入其余的混合液，控制滴加速度和餾出速度大致相等，并維持反響溫度在110－125℃之間，滴加完畢后，繼續(xù)加熱10分鐘，直至溫度升高到130℃不再有餾出液為止。餾出液中含有乙酸乙酯及少量乙醇、乙醚、水和醋酸等，在搖動(dòng)下，慢慢向粗產(chǎn)品中參加飽和的碳酸鈉溶液〔約6ml〕至無(wú)二氧化碳?xì)怏w放出，酯層用PH試紙檢驗(yàn)呈中性。移入分液漏斗中，充分振搖〔注意及時(shí)放氣！〕后靜置，分去下層水相。酯層用10ml飽和食鹽水洗滌后，再每次用10ml飽和氯化鈣溶液洗滌兩次，棄去下層水相，酯層自漏斗上口倒入枯燥的錐形瓶中，用無(wú)水碳酸鉀枯燥。將枯燥好的粗乙酸乙酯小心傾入60ml的梨形蒸餾瓶中〔不要讓枯燥劑進(jìn)入瓶中〕，參加沸石后在水浴上進(jìn)展蒸餾，收集73－80℃的餾分。產(chǎn)品5－六、思考問(wèn)答1、酯化反響有什么特點(diǎn)？在實(shí)驗(yàn)中怎樣才能使酯化反響盡量向生成物方向進(jìn)展？2、使用分液漏斗應(yīng)注意哪幾點(diǎn)？3、粗產(chǎn)品中含有哪些雜質(zhì)？如何將它們除去？[注1]：此方法雖產(chǎn)率較低，但實(shí)驗(yàn)時(shí)間較短且各種操作能得到訓(xùn)練。[注2]：如混合不好，則反響液會(huì)碳化。[注3]：有氣體放出，防止大量氣體沖出而導(dǎo)致產(chǎn)品損失。實(shí)驗(yàn)十八熔點(diǎn)的測(cè)定及溫度計(jì)校正一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解熔點(diǎn)測(cè)定的意義；2、掌握熔點(diǎn)測(cè)定的操作方法；3、了解利用對(duì)純粹有機(jī)化合物的熔點(diǎn)測(cè)定校正溫度計(jì)的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理

1、熔點(diǎn)熔點(diǎn)是固體有機(jī)化合物固液兩態(tài)在大氣壓力下達(dá)成平衡的溫度，純潔的固體有機(jī)化合物一般都有固定的熔點(diǎn)，固液兩態(tài)之間的變化是非常敏銳的，自初熔至全熔(稱為熔程)溫度不超過(guò)0.5～1℃。

加熱純有機(jī)化合物，當(dāng)溫度接近其熔點(diǎn)范圍時(shí)，升溫速度隨時(shí)間變化約為恒定值，此時(shí)用加熱時(shí)間對(duì)溫度作圖(如圖18-1)。圖18-1相隨時(shí)間和溫度的變化

圖18-2物質(zhì)蒸氣壓隨溫度變化曲線化合物溫度不到熔點(diǎn)時(shí)以固相存在，加熱使溫度上升，到達(dá)熔點(diǎn)．開(kāi)場(chǎng)有少量液體出現(xiàn)，而后固液相平衡．繼續(xù)加熱，溫度不再變化，此時(shí)加熱所提供的熱量使固相不斷轉(zhuǎn)變?yōu)橐合?，兩相間仍為平衡，最后的固體熔化后，繼續(xù)加熱則溫度線性上升。因此在接近熔點(diǎn)時(shí)，加熱速度一定要慢，每分鐘溫度升高不能超過(guò)2℃，只有這樣，才能使整個(gè)熔化過(guò)程盡可能接近于兩相平衡條件，測(cè)得的熔點(diǎn)也越準(zhǔn)確。

當(dāng)含雜質(zhì)時(shí)〔假定兩者不形成固溶體〕，根據(jù)拉烏耳定律可知，在一定的壓力和溫度條件下，在溶劑中增加溶質(zhì)，導(dǎo)致溶劑蒸氣分壓降低〔圖18-2中M′L′〕，固液兩相交點(diǎn)M′即代表含有雜質(zhì)化合物到達(dá)熔點(diǎn)時(shí)的固液相平衡共存點(diǎn)，TM′為含雜質(zhì)時(shí)的熔點(diǎn)，顯然，此時(shí)的熔點(diǎn)較純粹者低。2、混合熔點(diǎn)

在鑒定*未知物時(shí)，如測(cè)得其熔點(diǎn)和*物的熔點(diǎn)一樣或相近時(shí)，不能認(rèn)為它們?yōu)橥晃镔|(zhì)。還需把它們混合，測(cè)該混合物的熔點(diǎn)，假設(shè)熔點(diǎn)仍不變，才能認(rèn)為它們?yōu)橥晃镔|(zhì)。假設(shè)混合物熔點(diǎn)降低，熔程增大，則說(shuō)明它們屬于不同的物質(zhì)。故此種混合熔點(diǎn)試驗(yàn)，是檢驗(yàn)兩種熔點(diǎn)一樣或相近的有機(jī)物是否為同一物質(zhì)的最簡(jiǎn)便方法。多數(shù)有機(jī)物的熔點(diǎn)都在400℃以下，較易測(cè)定。但也有一些有機(jī)物在其熔化以前就發(fā)生分解，只能測(cè)得分解點(diǎn)。三、藥品和儀器藥品：濃硫酸

苯甲酸

乙酰苯胺

萘未知物儀器：溫度計(jì)

B型管(Thiele管)四、實(shí)驗(yàn)操作

1、樣品的裝入將少許樣品放于干凈外表皿上，用玻璃棒將其研細(xì)并集成一堆。把毛細(xì)管開(kāi)口一端垂直插人堆集的樣品中，使一些樣品進(jìn)入管內(nèi)，然后，把該毛細(xì)管垂宜桌面輕輕上下振動(dòng)，使樣品進(jìn)人管底，再用力在桌面上下振動(dòng)，盡量使樣品裝得嚴(yán)密?；?qū)⒀b有樣品，管口向上的毛細(xì)管，放入長(zhǎng)約50～60cm垂直桌面的玻璃管中，管下可墊一外表皿，使之從高處落于外表皿上，如此反復(fù)幾次后，可把樣品裝實(shí)，樣品高度2～3mm。熔點(diǎn)管外的樣品粉末要擦干凈以免污染熱浴液體。裝入的樣品一定要研細(xì)、夯實(shí)。否則影響測(cè)定結(jié)果。

2、測(cè)熔點(diǎn)

按圖搭好裝置，放入加熱液〔濃硫酸〕，用溫度計(jì)水銀球蘸取少量加熱液，小心地將熔點(diǎn)管粘附于水銀球壁上，或剪取一小段橡皮圈套在溫度計(jì)和熔點(diǎn)管的上部〔圖18-3〕。將粘附有熔點(diǎn)管的溫度計(jì)小心地插入加熱浴中，以小火在圖示部位加熱。開(kāi)場(chǎng)時(shí)升溫速度可以快些，當(dāng)傳熱液溫度距離該化合物熔點(diǎn)約10～15℃時(shí)，調(diào)整火焰使每分鐘上升約1～2℃，愈接近熔點(diǎn)，升溫速度應(yīng)愈緩慢，每分鐘約0.2～0.3℃。為了保證有充分時(shí)間讓