实验２02甲基2己醇

一、实验目的

（1）　学习格氏（Grignard）试剂的制备、应用及进行Grignard反应的条件。

（2）　掌握无水条件下的搅拌、回流、萃取、蒸馏（易燃易爆低沸点有机物）等基本操作。

二、实验原理

1．　Grignard试剂的制备

卤代烷或溴代芳烃在无水乙醚等溶剂中与金属镁反应生成的烃基卤化镁RMgX，称为格氏（Grignard）试剂。芳香型和乙烯型氯化物因活性较差，需要在四氢呋喃等沸点较高的溶剂中才能生成Grignard试剂。

RX+Mg无水乙醚RMgX

用来制备Grignard试剂的卤代烃和所用的溶剂都必须经过严格的干燥处理，且不能含有—COOH、—OH、—NH2等含活泼氢的官能团。因为微量的水分既会阻碍卤代烃和镁之间的反应，还会破坏Grignard试剂。此外，Grignard试剂还能与空气中的O2、CO2发生反应，因此格氏反应必须在无水无氧的条件下进行，Grignard试剂也不宜长期保存。

RMgX+H2ORH+Mg(OH)X

RMgX+CO2RCOOMgＸH2ORCOOH

RMgX+O2ROMgXH2OROH+Mg（OH）X

RMgX+RXR—R+MgX2

Grignard试剂的制备必须在无水条件下进行，不仅所用的仪器和试剂均需充分干燥，而且其反应装置中与大气相通的地方要连接氯化钙干燥管，防止空气中水分的侵入。要得到高产率的Grignard试剂，需要在惰性气体（氮气、氦气等）保护下进行反应。采用乙醚作溶剂，因醚的蒸气压较高，可以排除反应器中大部分空气。

用活泼的卤代烃和碘化物制备Grignard试剂时，偶合反应是主要的副反应，可以采取搅拌、控制卤代烃的滴加速度、降低溶液浓度和低温等措施减少副反应的发生。格氏反应是一个放热反应，故卤代烃的滴加速度不宜过快，必要时可用冷水冷却。当反应开始后，应调节滴加速度，使反应物保持微沸为宜。对于活性较差的卤代烃，制备Grignard试剂时可采取轻微加热或加入少许碘粒来引发反应。

2．　醇的制备

Grignard反应是增长碳链的重要方法，在有机合成中用途广泛。其中Grignard试剂与醛或酮的作用是合成结构复杂醇的最有效方法，通常包括加成和水解两步反应。首先Grignard试剂与醛或酮发生加成反应，再经水解生成相应的伯醇、仲醇、叔醇；第二步水解时，通常使用稀盐酸或稀硫酸。由于水解时放热，对于酸性条件下极易脱水的醇，最好用氯化铵溶液进行水解，同时需要冷水浴冷却。

例如：2甲基2己醇的合成反应式如下：

nC4H9Br+Mg无水乙醚nC4H9MgBr

nC4H9MgBr+CH3COCH3无水乙醚ＣnＣ４Ｈ９ＯＭgBr(CH3)2

ＣnＣ４Ｈ９ＯＭgBr(CH3)2＋Ｈ２ＯH+ＣnＣ４Ｈ９ＯＨ(CH3)2

三、仪器与试剂

1.　仪器

普通玻璃仪器、标准口玻璃仪器、搅拌装置、电热套、水浴锅、折光仪。

2.　试剂

新镁条或镁屑、正溴丁烷、无水乙醚、碘、丙酮、10%硫酸溶液、5%碳酸钠溶液、无水碳酸钾。

实物装置图

四、实验步骤

1．　正丁基溴化镁的制备

在干燥的250mL三颈瓶上，分别安装搅拌装置[1]、恒压滴液漏斗和冷凝管[2]，冷凝管上方安装氯化钙干燥管[3]。瓶内放置3.1g（0.13mol）镁屑[4]、15mL无水乙醚及1小粒碘。在恒压滴液漏斗中加入15mL（0.13mol）正溴丁烷和15mL无水乙醚。通冷凝水，先向瓶内滴入约5mL混合液，数分钟后反应开始，碘的颜色消失[5]，镁表面有明显的气泡形成，溶液呈微沸状态，出现轻微混浊，乙醚开始回流。若5min后仍不发生反应，可用温水浴加热。若反应比较剧烈，必要时可用冷水浴冷却，维持回流速度为2滴/秒。待反应缓和后，自冷凝管上端补加25mL无水乙醚[6]。开动搅拌，滴加剩余的正溴丁烷与无水乙醚的混合液[7]。控制滴加速度，维持反应液呈微沸状态。滴加完毕后，加热回流20min，使镁屑反应完全。

2．　2甲基2己醇的制备

将上面制好的Grignard试剂在冰水浴中冷却和不断搅拌下，自滴液漏斗缓慢滴加　15mL　无水乙醚与10mL（0.14mol）丙酮的混合液。控制滴加速度，使反应液呈微沸状态。滴加完毕，在室温下继续搅拌15min，溶液中可能有白色黏稠状固体析出。

将反应瓶在冰水浴中冷却和搅拌下，自滴液漏斗分批加入100mL10%硫酸[8]，分解产物。加酸后搅拌一定要充分，直至反应物由白色黏稠状完全转变为无色透明**[9]。待分解完全后，将溶液倒入分液漏斗中，充分静置，分出醚层，并转入干燥的锥形瓶中。水层每次用25mL乙醚萃取2次，合并醚层，用30mL5%碳酸钠溶液洗涤，再转入另一干燥锥形瓶中，用无水K2CO3干燥[10]。先用水浴蒸去乙醚；再用电热套加热蒸出产品，收集137~141℃的馏分，称量，计算产率。

纯2甲基2己醇的沸点为143℃，折光率n20D1.4175。其红外光谱、核磁共振氢谱图见附录７（图７）。

本实验约6h。【注释】

[1]　反应装置参考图110或111。若采用机械搅拌，预先检查搅拌器是否能正常转动？检查四氟搅拌头内小橡皮圈是否变形？四氟搅拌头与搅拌棒是否匹配？恒压滴液漏斗应预先检漏。也可以采用磁力搅拌，装置搭好后，检查气密性。

[2]　所有的反应仪器及试剂必须经过严格干燥处理，正溴丁烷预先用无水氯化钙干燥并蒸馏纯化。丙酮用无水碳酸钾干燥并蒸馏纯化。所用仪器预先在烘箱中烘干，让其稍冷后，取出放在干燥器中冷却待用（或放在烘箱中冷却）。玻璃仪器取出后，在开口处立即用玻璃塞塞紧，加入反应物后，也要用玻璃塞塞紧，防止吸附空气中的水分。

[3]　装干燥管所需的棉花大小以塞住干燥管底和干燥管口为宜。棉花过大可能堵塞系统导致爆炸；干燥剂无水CaCl2应选用颗粒状固体。

[4]　镁屑应用新刨制的。若长期放置，镁屑表面有一层氧化膜，可用5%盐酸溶液浸泡数分钟，抽滤除去酸液后，依次用水、乙醇、乙醚洗涤，抽干后置于干燥器内备用。也可用镁带代替镁屑，使用前用细砂纸将其表面擦亮，剪成小段。

[5]　为使反应易于发生，开始时应使正溴丁烷局部浓度较大，故搅拌应在反应开始后进行。

[6]　自冷凝管上端加入乙醚时，一定要防止明火。

[7]　正溴丁烷与乙醚的混合溶液必须缓慢滴加。否则，反应过于剧烈难以控制，导致副产物增多。

[8]　硫酸开始滴加速度宜慢，以后可逐渐加快，此时冷凝管上方的干燥管可移去。

[9]　若Mg未能反应完全，Mg与H+反应生成盐类，粗产品可能略显黄绿色。

[10]　2甲基2己醇与水能形成共沸物，因此粗产物的乙醚溶液必须用无水碳酸钾彻底干燥，否则前馏分将大大地增加。

五、思考题

（1）　本实验中有哪些副反应？应如何避免？哪些步骤要求无水？你采取了什么措施？

（2）　在制备正丁基溴化镁时，反应未开始，就加入了大量的正溴丁烷有什么不好？

（3）　碘为什么能促进卤代烃与镁的反应？

（4）　为什么本实验制得的粗产物不能用无水氯化钙干燥？

实验21三苯甲醇

一、实验目的

（1）　了解Grignard试剂的制备、应用和进行Grignard反应的条件。

（2）　掌握搅拌、回流、萃取、低沸物（易燃易爆物）蒸馏、水蒸气蒸馏等基本操作。

二、实验原理

Grignard试剂与醛酮的反应是合成醇的一种通用方法。用溴苯和镁制得Grignard试剂，再通过苯基溴化镁选用下面任一方法都可以制得三苯甲醇。

方法一：由二苯甲酮与苯基溴化镁反应制备。

Ｂr+Mg无水乙醚MgBr

Ｏ+MgBr无水乙醚ＣOMgBrNH4Cl/H2O

ＣＯＨ+MgClBr+NH3

方法二：由苯甲酸乙酯与苯基溴化镁反应制备。

COOC2H5+MgBr无水乙醚ＣＯＣ２Ｈ５ＯＭgＢr

Ｏ+MgＯＣ２Ｈ５Br其他反应同方法一。

副反应：

Br+MgBr无水乙醚+MgBr2三、仪器与试剂

1.　仪器

电子天平、电热套或煤气灯、水浴锅、普通玻璃仪器、常量或半微量标准口玻璃仪器、显微熔点测定仪、砂纸。

2.　试剂

镁屑、碘、溴苯、无水乙醚、二苯甲酮或苯甲酸乙酯、饱和氯化铵、石油醚（60～90℃）、无水氯化钙。实物装置图

四、实验步骤

1．　苯基溴化镁的制备

在100mL三颈瓶上分别装上搅拌器、恒压滴液漏斗和冷凝管（带无水CaCl2干燥管）[1]如第一章图112。向反应瓶中加入0.5g（0.02mol）剪碎的镁条[2]和一小粒碘，恒压滴液漏斗中加入2.1mL（0.02mol）溴苯和15mL无水乙醚混合均匀。从恒压漏斗滴入约1~2mL混合液于反应瓶中（浸没镁条），数分钟后即可见溶液微沸，碘的颜色消失[3]；开动搅拌器，继续滴加其余的混合液，控制滴加速度，维持反应呈微沸状态[4]。如果发现反应液呈黏稠状，则补加适量的无水乙醚。滴加完毕，温水浴回流至镁屑反应完全（约30min）。

2．　三苯甲醇的制备

方法一：二苯甲酮与苯基溴化镁的反应

把盛有苯基溴化镁的反应瓶置于冰水浴中，搅拌下从恒压漏斗中慢慢滴加3.1g（0.017mol）二苯甲酮和15mL无水乙醚的混合液。滴加完毕，将反应混合物温水浴回流30min，使反应完全，观察反应颜色的变化。反应瓶置于冰水浴中，搅拌下从恒压漏斗中慢慢滴加20mL饱和氯化铵溶液，以分解加成产物，生成三苯甲醇[5]。

用分液漏斗分出乙醚层，水相用30mL乙醚分两次萃取，合并有机相，无水碳酸钠干燥。干燥的溶液滤去干燥剂后用温水浴蒸馏，待瓶中有大量白色固体析出（乙醚未蒸干），加入10mL石油醚[6]，搅拌，浸泡片刻，抽滤得粗产品，用95%乙醇石油醚重结晶[7]。干燥后，测熔点，产量约1.5~2g。

本方法约需6h。

方法二：苯甲酸乙酯与苯基溴化镁的反应

把盛有苯基溴化镁的反应瓶置于冰水浴中，搅拌下从恒压漏斗中慢慢滴加1.2mL（0.008mol）苯甲酸乙酯和5mL无水乙醚的混合液，温水浴回流20min，使反应完全。

反应瓶置于冰水浴中，搅拌下从恒压漏斗中慢慢滴加20mL饱和氯化铵溶液，以分解加成产物。将反应装置改为蒸馏装置，在水浴上蒸去乙醚，再将残余物进行水蒸气蒸馏（见第一章图120），以除去未反应的溴苯和副产物联苯，瓶中的剩余物冷却后凝为固体，抽滤收集。粗产品用乙醇和水混合溶剂进行重结晶，干燥后产品产量约1g。

三苯甲醇为白色片状结晶，熔点163~164℃，其红外图谱见附录７（图８）。

本方法约需6h。【注释】

[1]　本方法所用的实验仪器和试剂必须干燥。整个实验都用乙醚，所以严禁明火。

[2]　本实验采用镁屑。若镁屑久置发黑，则用下法处理：用5%的盐酸与镁屑作用数分钟，过滤除去酸液，然后依次用水、乙醇、乙醚洗涤，抽干后置于干燥器内备用。

[3]　卤代芳烃或卤代烃与镁的作用较难发生时，通常温热或用一小粒碘作催化剂，所用碘的量不能太大，并且在引发过程不要开动搅拌器，确保局部碘浓度较大，保证反应能较快引发。若碘的红棕色不能褪去，可以用温水浴或用电吹风温热。

[4]　滴加速度太快或一次加入，反应过于剧烈不易控制，而且由于温度过高会增加副产物的生成。

[5]　滴加饱和氯化铵溶液是淬灭反应，使加成物水解得三苯甲醇，与此同时生成的Mg（OH）2在此可转变为可溶性的MgCl2，若仍见有絮状Mg（OH）2未完全溶解及未反应的金属镁，则可以加入少许稀盐酸使之溶解。

[6]　副产物易溶于石油醚而被除去。本实验也可以不经分液、萃取等操作，直接将水解产物蒸去乙醚，再将残余物进行水蒸气蒸馏，以除去未反应的溴苯及联苯等副产物。

[7]　重结晶时先加入适量的95％乙醇，加热回流使三苯甲醇粗产品溶解，慢慢加入热的石油醚（90~120℃）至刚好出现混浊，加热搅拌混浊不消失时，再小心滴加95％乙醇直至溶液刚好变清，放置结晶。如果已知两种溶剂的比例，也可事先配好混合溶剂，按照单一溶剂重结晶的方法进行。本实验中石油醚与９５％乙醇的体积比例约为1∶20时，重结晶回收率较高，所达到85%~90%。

五、思考题

（1）　本实验的成败关键何在？实验中采取了哪些措施？

（2）　在制备格氏试剂苯基溴化镁时，如果溴苯滴加太快会对实验结果造成什么影响？

（3）　以95％乙醇和石油醚进行混合溶剂重结晶时，如何操作才是正确的？

（4）　是否可以直接用稀盐酸淬灭格氏反应？

（5）　两种制备方法有什么区别？

实验２2异冰片

一、实验目的

（1）　学习用NaBH4还原樟脑制异冰片的原理和方法。

（2）　学习用减压升华提纯有机物的方法。

二、实验原理

冰片（borneol）属于双环萜烯类（仲醇）化合物，主要用于医药等方面，在立体化学的理论和应用上有重要意义。冰片有左旋和右旋两种光学异构体及其外消旋体（沸点206~207℃）。　同样，异冰片（isoborneol）也有左旋体、右旋体及其外消旋体（沸点212℃）。本实验将外消旋樟脑用NaBH4进行还原时，由于C7上甲基的空间阻碍，氢负离子比较容易发生内侧（endo）进攻羰基生成以异冰片为主产物和冰片为副产物的混合物。

还原混合物中冰片与异冰片的百分含量，可用1H　NMR来测定。冰片和异冰片分子中带有羟基的碳原子上H的化学位移δ分别为4.0和3.6，计算产物的谱图中相应峰的积分线之比就可以确定它们的比例。

三、仪器与试剂

1.　仪器

圆底烧瓶（50mL）、球形冷凝管、水浴锅、烧杯、抽滤装置、减压升华装置、熔点测定装置。

2.　试剂

樟脑（外消旋体）、甲醇[1]、硼氢化钠[2]。

四、实验步骤

在50mL圆底烧瓶中，将1.0g（0.0066mol）樟脑溶于10mL甲醇中，室温下小心地分批加入0.5g（0.013mol）硼氢化钠。若反应过剧可用冰水浴冷却，使反应维持在室温。待所有硼氢化钠加完后，将反应混合物在热水浴上加热回流10min。

待热反应液冷却后，倒入盛有30g碎冰的烧杯中，待冰融化后，可观察到有白色固体析出。抽滤，用水洗涤，压紧，并充分干燥。粗产物用减压升华进行纯化，减压升华装置见第一章图124。在减压下，异冰片约在100~130℃升华，收集产物约0.8g。用封闭毛细管法测熔点[3]。

产物分析：测定产物的IR谱并与标准谱图比较；用1H　NMR谱测定冰片与异冰片的含量比例（通常为1∶5）。

纯异冰片的红外和核磁共振图谱见附录７（图９）。

本实验约需4h。【注释】

[1]　也可用95%乙醇，其余操作方法相同。

[2]　硼氢化钠是强碱性试剂，具有强腐蚀性，勿与皮肤接触。

[3]　由于异冰片易升华，所以用毛细管法测定熔点时，毛细管装样后，还需用酒精灯将毛细管另一端熔封。

五、思考题

请用本实验的原理解释下列反应：

实验23乙醚

一、实验目的

（1）　掌握实验室制备乙醚的原理和方法。

（2）　掌握低沸点易燃**的蒸馏等基本操作。

二、实验原理

醚是有机合成中常用的溶剂，简单醚常用醇分子间脱水的方法来制备。实验室常用的脱水剂是浓硫酸，催化剂还可用磷酸和离子交换树脂。由于反应是可逆的，通常采用蒸出反应产物（醚或水）的方法，使反应向有利于生成醚的方向移动。反应时必须严格控制反应温度，减少副产物烯及二烷基硫酸酯的生成。

制取乙醚时，反应温度比原料乙醇的沸点高得多，因此可采用先将催化剂加热至所需要的温度，然后再将乙醇直接加到催化剂中去，立即进行反应，以避免乙醇的蒸出。由于乙醚的沸点（34.6℃）较低，生成后就立即从反应瓶中蒸出。

反应式：

CH3CH2OH+H2SO4100~130℃CH3CH2OSO2OH+H2O

CH3CH2OSO2OH+CH3CH2OH135~145℃SN2CH3HC2OCH2CH3+H2SO4

总反应式：

2CH3CH2OH135~145℃H2SO4CH3CH2OCH2CH3+H2O

副反应：

CH3CH2OHH2SO4170℃H2ＣCH2+H2O[O]CH3CHO+SO2+H2O

H2SO4CH3COOH+SO2+H2O

三、仪器与试剂

1.　仪器

三口烧瓶（100mL）、温度计、锥形瓶、水浴锅、滴液漏斗、分液漏斗、简单蒸馏装置。

2.　试剂

95％乙醇、浓硫酸、饱和氯化钙溶液、饱和氯化钠溶液、氢氧化钠（5％）、无水氯化钙。

四、实验步骤

图３１乙醚制备装置图实物装置图在100mL三颈烧瓶中加入13mL95％乙醇，置于冰水浴中，边振摇边缓慢加入12.5mL浓硫酸，混合均匀，加入沸石。滴液漏斗中加入25mL95％乙醇，按图31装配仪器[1]。加热，使温度迅速升至140℃。开始由滴液漏斗慢慢滴加乙醇，使滴加速度与蒸馏液馏出速度大致相等[2]，约每秒1滴，并维持反应温度在135~145℃之间，约30~40min滴加完毕。继续加热10min，直至温度上升至160℃后停止加热[3]。馏出物移入分液漏斗中，依次用8mL5％NaOH、8mL饱和NaCl溶液洗涤，最后每次用8mL饱和CaCl2溶液洗涤2次。分出醚层并移入干燥的锥形瓶中，加2g粒状无水氯化钙干燥0.5h以上[4]。干燥后的乙醚滤入干燥的25mL烧瓶中，水浴（60~80℃）蒸馏[5]，收集33~38℃馏分，称量并计算产率。

纯乙醚的沸点34.5℃，折光率n20D1.3526。其红外和核磁共振图谱见附录７（图1０）。

本实验约需4h。【注释】

[1]　滴液漏斗的末端及温度计水银球都要浸入液面以下，滴液漏斗的末端距瓶底约5mm，接收瓶应浸入冰水浴中冷却，接引管支管接橡皮管，通入下水道或室外。

[2]　若乙醚滴加速度过快，则大量未反应乙醇被蒸出，而且会使反应液温度骤降，减少醚的生成。

[3]　拆反应装置时附近不可有明火等高温物体。后续洗涤、蒸馏时同样要注意防火。

[4]　醚层应在带磨口塞的锥形瓶中干燥，稍做摇动。室温较高时，瓶外要用冰水冷却；干燥完全的产品应是澄清透明的。

[5]　此处蒸馏所用的仪器均需预先干燥。

五、思考题

（1）　制备乙醚时为什么不用回流装置？滴液漏斗的下端不能伸到规定的位置时如何解决？

（2）　反应时温度过高或者过低对反应有什么影响？

（3）　粗乙醚中的杂质是如何除去的？在用5%NaOH溶液洗涤之后，用饱和CaCl2溶液洗涤之前，为何要用饱和NaCl溶液洗涤？

（４）　蒸馏低沸点易燃或有毒有机物时要注意哪些问题？

实验２4正丁醚

一、实验目的

（1）　掌握醇分子间脱水制备醚的原理和实验方法。

（2）　学习使用分水器的实验操作。

二、实验原理

醇分子间脱水生成醚是制备简单醚的常用方法。在浓硫酸存在下，正丁醇在不同温度下脱水产物会有不同，主要是正丁醚或丁烯，因此反应必须严格控制温度。

主反应：

2CH3CH2CH2CH2OHH2SO4134℃~135℃CH3CH2CH2CH2ＯCH2CH2CH2CH3+H2O

副反应：

CH3CH2CH2ＣＨ２OHH2SO4＞135℃CH3CH2CHCH2+H2O

反应过程中正丁醇、反应生成的水及正丁醚能形成沸点为90.6℃的三元恒沸物，经冷凝回流进入分水器中，由于正丁醇、正丁醚在水中的溶解度较小且密度也比水小，因此浮于上层。因此利用分水器就可使正丁醇自动地连续返回到反应器中继续反应，水则主要留在分水器的下部与反应体系脱离，有利于反应向生成醚的方向进行。

三、仪器与试剂

1.　仪器

三颈烧瓶（100mL）、温度计（200℃）、球形冷凝管、分水器、分液漏斗、简单蒸馏装置。

实物装置图2.　试剂

正丁醇、浓硫酸、沸石、饱和食盐水、氢氧化钠（5%）、饱和氯化钙、无水氯化钙。

四、实验步骤

在100mL三颈烧瓶中加入12.5mL（约10g，0.136mol）正丁醇，边摇动边滴加1mL浓硫酸，充分摇匀[1]，加入沸石。在分水器中加入（V－1.2）mL的饱和食盐水[2]，按第一章图19安装实验装置，温度计水银球必须插入液面以下，另一侧口用塞子塞紧，中口装上分水器，加热使瓶内**微沸，开始回流分水。反应生成的水以共沸物形式蒸出，蒸气冷凝、收集于分水器中。当分水器中液面上升到支口位置时，上层的**可自动流回烧瓶中继续反应。

继续加热，使烧瓶内反应液的温度达到135℃左右[3]。当分水器基本被水充满，水层不再变化，表示反应已基本完成，约需１h。待反应液冷却后，将反应液及分水器中的**一起倒入盛有20mL水的分液漏斗中。充分振摇，静置，弃去下层**。上层粗产物正丁醚依次用10mL50%硫酸[4]、5mL5％NaOH[5]、5mL饱和食盐水和5mL饱和氯化钙溶液洗涤。洗涤后的粗产物用适量无水氯化钙干燥。干燥后的产物进行蒸馏，收集140~144℃馏分，产量约2~3g。

纯正丁醚的沸点142.4℃，折光率n20D1.3992，其红外和核磁共振图谱见附录７（图１１）。

本实验约需4h。【注释】

[1]　正丁醇与硫酸混合后应充分振摇，使之混合均匀，否则硫酸局部过浓，加热后易使反应溶液变黑。

[2]　V是分水器的容积。

[3]　开始回流时，因有低沸点的恒沸物存在，温度不会迅速达到135℃，随着反应的进行，温度会渐渐升高，但温度不可太高，否则反应液会炭化变黑，并有大量副产物丁烯生成。表31正丁醇、正丁醚和水可以生成的恒沸物

恒沸物沸点（℃）组成比（质量分数）正丁醇水93.055.5∶45.5正丁醚水94.166.6∶33.4正丁醇正丁醚117.617.5∶82.5正丁醇正丁醚水90.635.5∶34.6∶29.9[4]　正丁醇溶解于50%硫酸中，而正丁醚则溶解较少。

[5]　在用碱洗涤过程中，不宜激烈地摇动分液漏斗，否则会严重乳化，难以分层。

五、思考题

（1）　按反应式计算，生成水的量为1.2g，实际所分出的水层体积略大于计算值，为什么？

（2）　为何要在分水器中加入（V－1.2）mL的饱和食盐水？

（3）　粗正丁醚中的杂质是如何除去的？在用5%NaOH溶液洗涤之后，用饱和CaCl2溶液洗涤之前，为何要用饱和NaCl溶液洗涤？

实验２5β萘乙醚

一、实验目的

（1）　学习通过Williamson反应合成醚的原理和实验方法。

（2）　巩固回流、重结晶提纯等操作技术。

二、实验原理

β萘乙醚又称橙花醚或橙花油，是一种合成香料，用于某些日化用品，也可用作其他香料（如玫瑰香料、柠檬香料）的定香剂。

β萘乙醚是一个烷基芳基醚，可由Williamson醚合成法通过β萘酚钾盐或钠盐与溴乙烷或碘乙烷作用制备，也可由β萘酚与乙醇脱水制备。本实验采用第一种方法。

OHNaOHONaC2H5BrOC2H5

三、仪器与试剂

1.　仪器

圆底烧瓶（100mL）、球形冷凝管、电热套、表面皿、烧杯、量筒、抽滤装置。

2.　试剂

β萘酚、溴乙烷、无水乙醇、氢氧化钠、活性炭、95%乙醇。

四、实验步骤

在100mL圆底烧瓶中加入35mL无水乙醇，依次将2.8g（0.07mol）氢氧化钠、3.5g（0.024mol）β萘酚溶于其中，搅拌使其溶解，然后加入3.5mL（0.047mol）溴乙烷，摇匀。装上球形冷凝管，在水浴上加热回流1.5~2h[1]。在回流过程中，间歇摇动反应瓶[2]。

反应结束后，将反应混合物转移到盛有100mL冰水的250mL烧杯中，同时不断地搅拌，待固体充分析出后，抽滤并用冷水洗涤。粗产物用95％乙醇重结晶[3]，晾干后称量。产量约为2.5~3g，熔点37~38℃。其红外和核磁共振图谱见附录７（图1２）。

本实验约需4h。【注释】

[1]　溴乙烷的沸点为38.4℃，易挥发，因此反应前期水浴温度不能太高，回流冷却水流量要适当加大一些，保证有足够的溴乙烷参加反应。

[2]　回流过程中烧瓶中可能有固体析出，间歇摇动可以防止出现结块。若采用电磁搅拌和油浴恒温加热，效果会更好。

[3]　如粗产物带有灰黄色，可加少许活性炭脱色。

五、思考题

（1）　β萘乙醚可否采用乙醇与β溴代萘反应来合成？为什么？

（2）　本实验中β萘酚钠的生成是用氢氧化钠的乙醇溶液，为什么不用氢氧化钠的水溶液？

实验26二苯醚

一、实验目的

（1）　掌握实验室制备二苯醚的原理（Ullmann反应）和方法。

（2）　了解微波加热在有机合成中的应用，初步掌握微波反应器的使用方法。

二、实验原理

Ullmann反应是合成二芳醚类化合物的主要方法，反应中常用一价铜盐为催化剂，加入一些含氮的配体可以提高反应收率。本实验是在微波反应器中进行湿反应，快速简便地合成二苯醚。

I+HO10　mol%　CuI

30　mol%　N,N二甲基甘氨酸盐酸盐Cs2CO3,DMF,155~158℃

MW　20　mimO

三、仪器与试剂

1.　仪器

电子天平、常量或半微量标准口玻璃仪器、微波反应器。

2.　试剂

碘化亚铜、N,N二甲基甘氨酸盐酸盐、碘苯、苯酚、碳酸铯、N,N二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、无水硫酸钠。

四、实验步骤

在100　mL干燥的茄形烧瓶中依次放入碘化亚铜0.38　g（2　mmol），N,N二甲基甘氨酸盐酸盐0.84　g（6　mmol）[1]，碘苯4.05　g（20　mmol），苯酚2.9　g（30　mmol），碳酸铯13.0　g（40　mmol）[2]和N,N二甲基甲酰胺50　mL[3]，此时混合液为蓝色。将反应瓶放入微波反应器中，装上回流冷凝管，微波强度调至300　W，开启搅拌，反应20　min。

反应结束后，将棕色的反应混合液冷却至室温，进行薄层色谱分析[4]。然后，加等体积水稀释，用100　mL乙酸乙酯萃取4～5次，有机层用无水硫酸钠干燥。先在水浴上蒸馏回收乙酸乙酯，然后小火蒸除残留的乙酸乙酯，稍冷后改用空气冷凝管蒸馏[5]，收集275~277　℃馏分，产量约为1.20　g　(产率70%)。

纯二苯醚为无色透明油状**，bp　276.9　℃，mp　26.5　℃，其红外和核磁共振图谱见附录7（图13）。

本实验约需3　h。【注释】

[1]　使用其他氨基酸也可以催化该反应，如取L脯氨酸0.96　g（8　mmol）。

[2]　使用碳酸铯要比使用碳酸钾的效果好，但碳酸铯比较贵。本实验也可以使用价格便宜的碳酸钾。

[3]　N,N二甲基甲酰胺（DMF）极性高，沸点高，是极好的能量传递介质。为了保证微波反应器中温控探头测温的准确性，总反应液的液面高度不得低于测温探头，因而DMF的使用量不能太少。

[4]　取薄板一块，在同一起点线上点样，用石油醚展开，在紫外灯下254　nm波段显色，记录层析结果，计算二苯醚的Rf值。三个样品点依次为碘苯标样、反应混合液和二苯醚标样，**样品用石油醚配成溶液后使用。

[5]　也可以采用减压蒸馏。

五、问题

（1）　Ullmann　反应有何特点？

（2）　反应完成后为什么加水后再用乙酸乙酯萃取？

（3）　微波反应有何特点？所有的有机化学反应都能利用微波来进行吗？

实验271，1′联2萘酚

一、实验目的

（1）　掌握利用2萘酚的氧化偶联反应合成外消旋1,1′联2萘酚的原理和方法。

（2）　了解分子识别原理及其在手性拆分中的应用。

（3）　掌握实验中涉及的萃取、重结晶、蒸馏等基本操作。

二、实验原理

光学纯1,1′联2萘酚(BINOL)是不对称合成中应用最广泛、不对称诱导效果最好的手性辅助试剂之一。1,1′联2萘酚由于存在轴手性，所以存在一对对映体，其外消旋体(rac)、(R)型和(S)型的结构如下：

（rac)BINOL,1(R)BINOL(S)BINOL1.　外消旋1,1′联2萘酚的合成

外消旋1,1′联2萘酚的合成主要通过2萘酚的氧化偶联获得，常用的氧化剂有Fe3+、Cu2+、Mn3+等，反应介质大致包括有机溶剂、水或者无溶剂。本实验采用FeCl3·6H2O为氧化剂，水为反应介质的绿色反应体系。

OHFeCl3·6H2OH2O,50~60℃(rac)BINOL,12.　外消旋1,1′联2萘酚的拆分

外消旋体的拆分方法有多种，其中通过分子识别的方法对映选择性地形成主客体(或超分子)络合物，从而达到拆分的目的是有效、实用而方便的手段之一。外消旋体1,1′联2萘酚的拆分是利用容易制备的　N苄基氯化辛可宁(2)作为拆分试剂，因为它能够选择性地与(rac)BINOL中的(R)BINOL异构体形成稳定的分子络合物晶体，而(S)BINOL异构体则被留在母液中，从而实现(rac)BINOL的光学拆分。

racＢＩＮＯＬ+2(R)(+)BINOL·2HCl,H2OCH3CO2Et(R)(+)BINOL(S)（-)BINOLHCl,H2OCH3CO2Et(S)（-)BINOL　2三、仪器与试剂

1．　仪器

电子天平、水浴、油浴、煤气灯、普通玻璃仪器、常量或半微量标准磨口玻璃仪器、抽滤装置、循环水真空泵、旋光仪。

2．　试剂

2萘酚、FeCl3·6H2O、甲苯、N苄基氯化辛可宁、乙腈、乙酸乙酯、稀盐酸(1mol/L)、饱和食盐水、无水MgSO4、四氢呋喃(THF)、苯、Na2CO3、甲醇。

四、实验步骤

1.　外消旋1,1′联2萘酚的合成[1]

在50mL三角烧瓶中，将3.8gFeCl3·6H2O(14mmol)溶解于30mL水中，然后加入1.0g粉末状的2萘酚(7mmol)，加热悬浮液至50~60℃，并在此温度下搅拌1h。冷却至室温后抽滤得到粗产品，用蒸馏水洗涤以除去Fe3+和Fe2+。用10mL甲苯重结晶，得到白色针状晶体[2]0.95g，收率95%，熔点216~218℃。

本部分实验约需2~3h。

2.　外消旋1,1′联2萘酚的拆分

在一装有回流冷凝管的50mL圆底烧瓶中，加入1.0g(rac)BINOL(3.5mmol),0.884gN苄基氯化辛可宁[3](2.1mmol)和20mL乙腈。反应混合物搅拌下加热回流反应2h，然后冷却至室温，抽滤析出的白色固体，固体用15mL乙腈洗涤3次(每次5mL)。固体是(R)(+)BINOL与N苄基氯化辛可宁形成的1∶1分子络合物[4]，熔点248℃(分解)。母液保留，用于回收(S)(-)BINOL。

将白色固体悬浮于由40mL乙酸乙酯和稀盐酸水溶液(1mol/L盐酸30mL+水　30mL)组成的混合体系中，混合物在室温下搅拌反应30min，直至白色固体消失。分出有机相，水相用10mL乙酸乙酯萃取一次，合并有机相，用饱和食盐水洗涤，有机相用无水MgSO4干燥，过滤除去干燥剂，蒸去有机溶剂，残留物用苯重结晶，得到0.3~0.4g无色柱状晶体，即(R)(+)BINOL，收率60%~80%，熔点208~210℃，[α]27D=+32.1°(c=1.0,THF)。

将母液蒸干，所得固体重新溶于40mL乙酸乙酯中，并用10mL稀盐酸(1mol/L)和　10mL　饱和食盐水各洗涤一次，有机层用无水MgSO4干燥，过滤除去干燥剂，蒸去有机溶剂，残留物用苯重结晶，得到0.3~0.4g(S)(+)BINOL，收率60%~80%，熔点208~210℃，[α]27D=-33.5°(c=1.0,THF)[5]。

将上述两个萃取后的盐酸层(水相)合并，然后用固体Na2CO3中和至无气泡放出，得到白色沉淀，抽滤，固体用甲醇水混合溶剂重结晶，得到N苄基氯化辛可宁，回收率90%，可重新用来拆分，而且不降低效率[6]。

本部分实验约需5~6h。

1,1′联2萘酚的红外和核磁共振图谱见附录7（图14）。【注释】

[1]　本实验第一步(rac)BINOL的合成可每人做一份，第二步拆分可两人合做一份，拆分完毕得到的(R)(+)BINOL和(S)(-)BINOL的进一步纯化可分别由两位同学完成。

[2]　外消旋体BINOL与光学纯BINOL的熔点有明显的区别，晶体形状也明显不同，外消旋BINOL为针状晶体，而光学纯BINOL容易形成较大的块状晶体。

[3]　N苄基氯化辛可宁由辛可宁和苄氯在无水N,N二甲基甲酰胺中反应制得，可由教师预先完成。具体的制备方法如下：将11.76g辛可宁(40mmol)加到7.62g苄氯(60mmol)的80mL　N,N二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，混合物在80℃搅拌反应3h，冷却到室温后抽滤收集白色固体，固体用20mL丙酮洗涤两次(每次10mL)，干燥得到14.24gN苄基氯化辛可宁，产率85%，熔点256℃(分解)。

[4]　N苄基氯化辛可宁与(R)BINOL的分子识别模式如图所示，二者间主要通过分子间氢键作用以及氯负离子与铵正离子的静电作用结合，包括一个(R)BINOL分子的羟基氢与氯负离子间以及邻近的另一个(R)BINOL分子的羟基氢与氯负离子间的氢键作用，氯负离子在两个(R)BINOL分子间起桥梁作用，同时氯负离子与N苄基氯化辛可宁正离子的静电作用以及N苄基氯化辛可宁分子中羟基氢与(R)BINOL分子中的一个羟基氧间的氢键作用使BINOL部分与N苄基氯化辛可宁部分结合起来。

[5]　外消旋体的拆分理论上分成单一的左旋体和右旋体，但实际上可能存在不能彻底拆分开的情况。就本实验而言，右旋体中混有极少量的左旋体，所以拆分得到的右旋联萘酚的比旋度数值比左旋体的数值略小。

[6]　N苄基氯化辛可宁的回收可由实验指导教师统一进行，这样可以提高回收率。

五、思考题

（１）　在各步骤中用乙酸乙酯萃取的是什么物质？

（２）　在萃取后的盐酸层中是什么物质？

（３）　外消旋体的拆分方法除分子识别外还有哪些？