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第1楼2011/05/14
4.苯
沸点80.1℃,密度d=0.8791,不溶于水,能与乙醇互溶。熔点为5.2℃。工业苯中常含有噻吩,而噻吩的沸点(84℃)与苯接近,不能用蒸馏方法分离。检查苯中有无噻吩,可取5 mL苯加入10 mL靛红和10 mL浓硫酸组成的溶液,振摇片刻,当有噻吩存在时,酸层呈现浅蓝色。
要制取无水无噻吩的苯一般可采用在室温下用浓硫酸洗涤的方法。取体积相当于苯体积15%的浓硫酸洗涤,可重复操作直至酸层呈现无色或淡黄色为止,然后用水洗至中性,用无水氯化钙干燥后,蒸馏,收集79~81℃馏分,最后以金属钠脱水成无水苯。
5.吡啶
沸点115.5℃,密度d=1.5095,折光率n 20D =0.9819。分析纯吡啶含有少量水,如要制备无水吡啶,可将吡啶和粒状氢氧化钾一起回流,然后隔绝潮气蒸出备用。干燥的吡啶吸水性很强,保存时应将容器口用石蜡封好。
6.丙酮
沸点56℃,密度d= 0.7898,能与水、乙醇、乙醚互溶。工业丙酮含有甲醇、乙醇、酸、水等杂质。一般丙酮的纯化是将丙酮和高锰酸钾一起回流,直至加入的高锰酸钾的紫色不再退去为止,然后将丙酮蒸出,用无水碳酸钾干燥,再进行蒸馏。
7.冰醋酸
沸点117℃,将市售乙酸在4℃下缓慢结晶,过滤,压干。少量的水可用五氧化二磷回流干燥几小时除去。冰醋酸对皮肤有腐蚀作用,触及皮肤或溅到眼睛时,要用大量水冲洗。
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第2楼2011/05/14
8.氮气
氮气一般以压缩气的形式贮存于钢瓶中,一般含有痕量的氧气,可以采用以下方法除去:(1)通过没食子酸的碱溶液(15 g没食子酸溶于100 mL 50% NaOH溶液);(2)通过Fieser溶液,该溶液制备方法:在100 mL水中溶20克氢氧化钾,搅拌加入2克蒽醌-2-磺酸钠和15 g亚硫酸氢钠微热到溶解,当该血红色的溶液冷至室温即可使用,该溶液能吸收750 mL氧气,当溶液颜色变化至褐色或者有沉淀生成时,该溶液即失去作用了。也有市售的不含氧气的高纯氮,但价格较贵。
9.N,N-二甲基甲酰胺 (DMF)
沸点149~156℃,密度d=0.9487,折光率n 20D =1. 4305,无色液体,能与多数有机溶剂和水互溶,是优良的有机溶剂。市售的DMF含有少量水、胺和甲醛等杂质。在常压蒸馏时有些分解,产生二甲胺与一氧化碳,若有酸或碱存在时,分解加快,在加入固体氢氧化钾或氢氧化钠后,在室温放置数小时,即有部分分解。因此最好用硫酸钙、硫酸镁、氧化钡、硅胶或分子筛干燥,然后减压蒸馏,收集76℃/4.79 kPa(36mmHg)的馏分。如其中含水较多时,可加入十分之一体积的苯,在常压及80℃以下蒸去水和苯,然后用硫酸镁或氧化钡干燥,再进行减压蒸馏。
10.二甲亚砜
沸点189℃,熔点18.5℃,密度d=1.100,折光率n 20D =1.4783。二甲亚砜能与水互溶,可用分子筛长期放置加以干燥。然后减压蒸馏,收集76℃/1.6 kPa馏分。蒸馏时温度不可超过90℃,否则会发生歧化反应生成二甲砜和二甲硫醚。也可用氧化钙、氧化钡或无水硫酸钡等来干燥,然后减压蒸馏。二甲亚砜与某些物质混合时可能发生爆炸,如氢化钠、高碘酸或高氯酸镁等,使用时应注意。
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第3楼2011/05/14
11.二氧化碳
在启普发生器中用碳酸钙和稀盐酸(1﹕1)可以制备二氧化碳。将气体通过装有碳酸氢钠的洗气瓶中可除去酸雾,如果需要干燥,再将气体通入另外两个装有浓硫酸的洗气瓶除去。
大量的二氧化碳可用商品的钢瓶气,气体可通过两个装有浓硫酸的洗气瓶干燥,在二氧化碳气体中存在少量的空气。
为了达到某种实验目的(如格氏反应),可用固态二氧化碳(干冰),注意不能在没有保护的情况下直接用手拿固态二氧化碳,否则会冻伤。如果要用干冰粉末,可将大块的干冰用布包起来再砸碎。干冰挥发时可以稳定地提供二氧化碳气体,可在烧瓶中装入大小合适的干冰块,产生的气体经过浓硫酸洗气瓶、安全瓶与反应器相连。
12.二氧化锰
二氧化锰在有机合成方面的主要用途是将含有烯丙基、苄基的1º和2º醇选择性的氧化成相应的羰基化合物,二氧化锰的活性随制备方法的不同而不同,高活性的二氧化锰可以通过用过量高锰酸盐在碱性条件下氧化二价锰离子得到:
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第4楼2011/05/14
14.N,N-二环己基碳二酰亚胺(DCC;C6H11N=C=NC6H11)
熔点33~35℃,为蜡状低熔点的固体,该试剂对皮肤具有强腐蚀性,还会引起过敏,使用时必须小心。可以买到质量很高的DCC(纯度99%),可将试剂瓶置于少量热水中使之液化以便称重。
该试剂常用作脱水剂,反应后以二环己基脲形式除去。回收的二环己基脲(m.p. 234℃)可用乙醇重结晶,然后在吡啶溶液中与对甲苯磺酰氯、三氯氧磷或五氧化二磷反应转化为DCC:搅拌下,将17.1 g(47 mL,0.11 mol)三氯氧磷滴加到溶有22.5 g(0.1 mol)二环己基脲的50 mL吡啶溶液中,然后加热到60~90℃保持1.5小时,将反应产物倒在碎冰上,用石油醚(b.p.60~80℃)萃取,用无水硫酸钠干燥萃取物,再用旋转蒸发仪蒸出溶剂,剩余的油状物减压蒸馏。二酰亚胺的产量约为14 g(68%),b.p.157~159℃/2.0 kPa(131℃/0.5 kPa)。
15.氟化钾
无水氟化钾可通过下列的步骤制备:氟化钾晶体研细,用加热套加热到180~210℃,存放在干燥器中。在使用前,将氟化钾干燥三小时,然后在加热的研钵(50℃)中研磨。
16.铬氧化剂
在有机化学中Cr(VI) 广泛的用作氧化剂。氧化铬是一种易潮解的红色晶体,易溶于水和硫酸,为强氧化剂,处理时必须小心。通常用它的乙酸或乙酐溶液。将氧化铬加到冰冷的乙酐中可配成氧化铬的乙酐溶液,切记不要将酸酐加到氧化铬上,将酸酐加到大量的氧化铬上会引起爆炸性分解。在将简单一级醇氧化为醛、二级醇氧化为酮、烷基硼烷氧化为酮的反应中,也可用重铬酸钠的硫酸水溶液作为氧化剂。由于一级醇氧化生成的醛会被继续氧化为羧酸,因此一般不用酸性铬酸盐来氧化一级醇制醛。而在惰性介质中Cr(VI)可以进行选择性氧化,目前Cr(VI) 的吡啶配合物(重铬酸吡啶盐和氯铬酸吡啶盐)广泛用于一级醇和含有酸敏感基团醇的选择性氧化。
用重铬酸吡啶盐氧化一级醇和二级醇的步骤为:在磁力搅拌下,向150 mL含吡啶9.49 g(12 mmol)的二氯甲烷中加入6 g(60 mmol)的三氧化铬,然后用已装有干燥剂的干燥管将烧瓶塞上,溶液为深紫色,搅拌15 min,在搅拌后期加入一部分溶于少量二氯甲烷的醇溶液(10 mmol),立即有焦油状黑色沉淀产生,溶液温度保持在室温,继续搅拌15 min,此时溶液和残渣分层,用200 mL乙醚洗残渣。有机层用三份100 mL 5%的NaOH水溶液洗三次,100 mL 5%的HCl水溶液洗一次,100 mL 5%的NaHCO3水溶液洗一次,100 mL的NaCl饱和水溶液洗一次,然后用硫酸镁进行干燥,最后将分层的二氯甲烷浓缩,用乙醚将残渣萃出,滤出不溶的铬盐,用稀碱溶液和饱和盐水洗涤,用硫酸镁干燥,减压蒸馏溶液得到醛和酮的粗产品。可用这样的步骤氧化的醇有2-辛醇(羰基化合物的产率为97%),1-辛醇(90%),苯甲醇(89%),冰片醇(89%),肉桂醇(96%)。
氯铬酸吡啶盐是在有盐酸存在的条件下由三氧化铬和吡啶作用形成的,它具有弱酸性,易和碱性基团反应,它可替代氧化剂重铬酸吡啶盐。可用下面的方法制备氯铬酸吡啶盐:在搅拌的过程中向184 mL 6mol·L-1 HCl(1.1 mol)中快速加入100 g(1 mol)氧化铬(VI),5 min后将溶液冷却到0℃,小心加入79.1 g(1 mol)吡啶(至少用10 min),重新冷却到0℃,得到一种橙黄色固体,将固体置于磨砂玻璃漏斗中过滤,真空干燥1小时,得产物188.8 g(84%)。用水分测定仪不易测出该固体是否完全干燥,因此需在室温下放置一段时间。氯铬酸吡啶盐可将1-庚醇氧化为庚醛。
在一些反应中吸附在氧化铝上的氯铬酸吡啶盐的反应效果更好。40℃时,6 g三氧化铬溶于11 mL盐酸(6 mol·L-1)中,10 min内加入4.75 g吡啶,将溶液降温到10℃以下,直到形成橙黄色固体,再升温到40℃,使固体溶解,在搅拌下加入50 g氧化铝,保持温度为40℃,蒸出溶剂,得橙色固体,真空干燥2小时。该试剂在避光条件下可在真空干燥器中保存几周,其活性不变。
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第5楼2011/05/14
17.高碘酸
商品的高碘酸一般有95%和50%两种规格。高碘酸可对相邻碳原子上有两个羟基或一个羟基和一个氨基的化合物进行选择性氧化。即:C-C键断裂。
RCH(OH)CH(OH)R'+ HIO4 → RCHO + R'CHO + HIO3 + H2O
RCH(OH)CH(NH2)R' + HIO4 → RCHO + R'CHO + HIO3 + NH3
RCH(OH)COR' + HIO4 → RCHO + R'CO2H + HIO3
RCOCOR' + HIO4 + H2O → RCO2H + R'CO2H + HIO3
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第6楼2011/05/14
18.过氧化苯甲酰
过氧化苯甲酰是一种危险物质,很容易爆炸。商业产品很便宜,一般含水25%。在实验中少量的过氧化苯甲酰可在强碱存在的条件下由苯甲酰氯和过氧化氢反应制备
在通风橱中,向浸没于冰浴中的600 mL的烧杯中加入50 mL(0.175 mol)12%(40体积)的过氧化氢,同时装上机械搅拌,将30 mL 4 mol·L-1的氢氧化钠溶液和30g(25 mL,0.214 mol)新蒸馏的苯甲酰氯(有催泪性,注意防护)分别装入两个滴液漏斗,将漏斗颈浸没于烧杯中,搅拌下同时滴入烧杯中。滴加的过程中要注意溶液保持弱减性,温度不超过5~8℃。全部加完后,继续搅拌半小时,此时不再有苯甲酰氯的气味,抽滤絮状沉淀,用少量冷水洗涤,然后放在滤纸上风干,得到12 g 纯度为46%的过氧化苯甲酰。可溶于一体积的氯仿,再加入两体积的甲醇析出沉淀的方法来提纯。在热的氯仿中过氧化苯甲酰不能重结晶,因为会产生非常剧烈的爆炸。过氧化苯甲酰在160℃时熔化并分解,与所有的有机过氧化物一样,过氧化苯甲酰应在防护屏后小心处理,而且应使用角勺或聚乙烯勺处理。
为了确定过氧化苯甲酰的含量(含有其它有机过氧化物),可用下面的步骤:准确称取0.5 g过氧化苯甲酰,溶于装有15 mL氯仿的350 mL的锥形瓶中,冷却到-5℃,加入25 mL 0.1 mol·L-1的甲醇—甲醇钠溶液,冷却,震荡5 min。在溶液为-5℃时,剧烈搅拌,依次加入100 mL冰水,5 mL 10%的硫酸和2 g溶于20mL 10%的硫酸的碘化钾,然后用0.10 mol·L-1的标准亚硫酸钠滴定析出的碘
1 mL 0.10 mol·L-1 Na2S2O3→0.0121 g 过氧化苯甲酰
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第7楼2011/05/14
19.过氧化氢
市售过氧化氢的浓度一般为28%和70%。也有高浓度的过氧化氢,如浓度为86%。浓过氧化氢与有机物或过渡金属接触会发生爆炸,因此必须小心。
只要采用一定的安全防范,即使是高浓度的过氧化氢(大于50%),也可以进行处理。首先,最好戴上防护镜和橡胶或塑料手套,因为高浓度的溶液会使纺织品燃烧,而且必须穿上橡胶或塑料围裙。所有涉及到该溶液的操作均应在通风橱中进行,并且反应装置应安装在装有水的塑料盘中,以防止过氧化氢溢出。
吸入高浓度的过氧化氢的蒸气会使鼻子和喉咙疼痛,眼睛接触后会使角膜溃烂。皮肤上溅到过氧化氢溶液,应立即用自来水冲洗。操作前应准备好水,用于冲洗溅出和泄露的过氧化氢。
可以根据含氧量粗略测得过氧化氢溶液的浓度,在标准状况下1 mL 30%的过氧化氢溶液加热完全分解会得到100 mL氧。过氧化氢水溶液用酸性碘化钾处理释放出碘,再用标准硫代硫酸钠滴定,这种方法也可测得过氧化氢水溶液的浓度。
20.光气(碳酰氯)
有市售装在钢瓶中的光气或装在安瓿中的光气甲苯溶液(12.5%),由于光气毒性强,所有操作都应在通风橱中进行,多余光气必须用20%的氢氧化钠溶液吸收完。一般不在实验室中制备光气,但少量的光气可通过下面的步骤制备:实验装置如图1所示,一个圆底烧瓶上装一小的回流冷凝管,回流冷凝管上端安一“T”形接头,再安一滴液漏斗,“T”形接头与一系列的洗气瓶相连,A和C作为安全瓶,B中所装的甲苯吸收光气。D中所装的20%氢氧化钠水溶液吸收HCl和微量的光气。圆底烧瓶中装有浓硫酸,再加入浓硫酸质量2%的硅藻土(经过灼烧干燥)。将四氯化碳置于滴液漏斗中,用油浴将浓硫酸加热到120~130℃,慢慢滴加四氯化碳,所产生的光气由甲苯(B)吸收,氯化氢留在D中。
3 CCl4 + 2 H2SO4 → 3 COCl2 + 4 HCl + S2O5Cl2
图1 制备光气装置
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第8楼2011/05/14
21.钾
在处理钾时必须非常小心,要在装有石油醚的研钵中切金属钾,不要用易碎的烧杯或培养皿。切开外面的氧化层,然后用镊子将碎屑放入另一装有石油醚的研钵中。用镊子将刚切的钾夹到滤纸上,快速吸干,然后加到已知质量的装有石油醚的烧杯中,称量。将称量后的钾加到反应物中。钾碎屑不应久置,应立即分解掉,可将装有钾碎屑的研钵转移到通风橱内,用移液管分批加入少量叔丁醇(不能用甲醇或乙醇),控制滴加速度使反应不是很剧烈。准备一个防热挡板,如果溶液着火,可用挡板盖住熄灭。粘在刀上和研钵中的钾屑也要在通风橱中用叔丁醇小心处理。
22.甲醛
商品福尔马林是含37~40% 甲醛的水溶液(每毫升含甲醛0.37~0.40 g),加入12%的甲醇作稳定剂。当需要干燥的气态甲醛时,可通过180~200℃多聚甲醛的解聚得到。
23.金属氢化物
金属氢化物应用广泛,处理简单,常被选作很多有机官能团的还原剂。下面几种金属氢化物的氘代物可以通过商业途径得到,它们能在有机化合物的已知位置引入一个氘原子,因而这类化合物在推测反应途径和反应机理上是非常有用的。
氢化铝锂(LiALH4)是一种很强的还原剂,能迅速还原许多官能团。一个典型的例子就是把酯还原成醇。这种试剂通常以粉末形式密封在塑料袋里,置于金属筒中。也可以以溶液形式溶于乙醚、二甲醚、四氢呋喃或者甲苯中。氢化铝锂与水剧烈反应,放出氢气,也必须避免与痕量的水蒸气接触,因为随即产生的热量能引燃氢化铝锂。因此在处理该试剂时要特别小心。剩余的粉末试剂要安全销毁,方法是在安全隔板后放一容器,内置石油醚(b.p.60~80℃)。将氢化铝锂粉末悬浮其中,小心搅拌滴加乙酸乙酯直到明显的反应停止,然后将混合物静置过夜,用乙醇,再用水重复上述步骤。最后水层倒入下水道,有机层回收。
氢化铝锂的还原通常在醚的溶剂中进行,如严格干燥过的乙醚或四氢呋喃,它在这两种溶剂中的溶解度分别是25~30g/kg和13g/kg。这些溶液中常含有大量的不溶物,可能是操作过程中氢化物与水气反应生成的杂质所致,但这些成分不到1%,不会影响下一步的还原反应。
硼氢化钠(NaBH4)相对于氢化铝锂来说是一种温和的还原剂。在羰基化合物中,它一般只还原醛类和酮类,而且硼氢化钠比氢化铝锂的选择性要好,可以买到固体的NaBH4或者溶于乙二醇二甲醚、丙三醇三甲醚中的溶液。与氢化铝锂不同,硼氢化钠不溶于乙醚(但可溶于二氧六环),作还原剂时,一般溶于水或乙醇溶液中。
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第9楼2011/05/14
24.磷酸
市售磷酸的含量为85%,d=1.75;每毫升含磷酸1.57 g,相当于65% P2O5。同样也可以买到100%的磷酸(无水磷酸,相当于72% P2O5),将90%的磷酸与P2O5按质量比4﹕1混合也可制备100%的磷酸。
多聚磷酸(近似分子式2P2O5.3H2O)含82~84%的磷酸,为粘稠液体,取用时可用蒸气浴加热形成流动的液体。也可将P2O5溶于88~90%的磷酸(质量比为1.8﹕1)来制备,相当于含87% 的P2O5。
25.硫化氢
硫化氢有毒,应在通风良好的通风橱中进行反应和制备,一般采用硫化亚铁与稀盐酸(1﹕3)在启普发生器中制备,用水洗除去少量酸气,因市售硫化亚铁含有少量单质铁,所以制得的硫化氢含有少量氢气。也有高纯度的钢瓶气,纯度一般为99.6%。
26.硫酸二烷基酯
硫酸二甲酯为液体,沸点188.5℃,几乎没有气味。气态和液态的硫酸二甲酯均有剧毒,应在通风橱中使用,并戴上胶皮手套。吸入气态的硫酸二甲酯会导致头晕,甚至中毒,液态的硫酸二甲酯会渗透皮肤导致中毒。如果不小心将液态硫酸二甲酯洒在手上,应立即用浓氨水冲洗,将它在未渗透皮肤之前分解,然后用浸有氨水的棉团轻轻擦拭。
硫酸二乙酯的毒性比硫酸二甲酯的弱,但在使用和处理时同样要采取相应的预防措施,所有的操作都应戴上胶皮手套在通风橱中进行。如果硫酸二乙酯为黑色,应该放在分液漏斗中用冰水洗涤,再用碳酸氢钠洗涤,直到不显酸性,最后用氧化钙干燥,分馏,收集93℃/1.7 kPa的馏分。
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第10楼2011/05/14
27.氯气
氯是具有剧毒的刺激性气体,制备和使用必须在通风良好的通风橱中进行操作。对于使用大量的氯,可用市售的钢瓶氯气。气体可通过两个装有浓硫酸的洗气瓶进行干燥,然后通过一个装有玻璃棉的洗气瓶以除去酸雾。少量的氯可在如图2所示的装置中由浓盐酸和高锰酸钾反应制得。根据所需氯气的质量计算出高锰酸钾的量(1 g Cl2约需0.9 g KMnO4),加入圆底烧瓶。将稍过量的浓盐酸置于恒压滴液漏斗中(1 g KMnO 4需6.2 mL浓盐酸)然后将恒压漏斗塞上,活塞用橡皮筋套上。将氯通过一装有水的洗气瓶以除去HCl,然后通过另一装有浓硫酸的洗气瓶进行干燥,最好在反应器和干燥装置之间装一安全瓶。盐酸应慢慢地滴加到高锰酸盐晶体上,并不断震荡烧瓶。当酸加入一半时,气体的挥发速度逐渐降低,此时应稍微加热烧瓶,酸加完后将混合物加热到微沸,将氯全部挥发出来。