乙酰二茂铁的制备与纯化-浙江大学化学试验教学中心
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一乙酰基二茂铁的制备及纯化综合实验论文题目:一乙酰基二茂铁的制备及纯化院系:专业年级:姓名:学号:指导教师:2016 年9月19日摘要二茂铁是由两个牢固的配位键连接两个环戊二烯负离子与一个二价铁正离子而成。
本试验是由实验室制得的二茂铁与乙酐发生酰基化反应制备一乙酰基二茂铁,以磷酸作催化剂,再通过二茂铁、一乙酰基二茂铁和1,1,-二乙酰基二茂铁在硅胶上被吸附的牢靠程度不同的柱层析法分离提纯一乙酰基二茂铁。
关键词二茂铁升华法一乙酰基二茂铁柱层析法酰基化反应引言二茂铁的酰基化衍生物是合成二茂铁衍生物的重要中间体其化学性质比较活泼是合成二茂铁衍生物的原料和重要中间。
一乙酰基二茂铁可以作为汽油的抗震剂,紫外线的吸收剂,火箭燃料的添加剂等。
二茂铁的颜色为橙黄色,结构具有反常的稳定性,加热到470℃时才开始分解。
合成一乙酰基二茂铁可以作为重要的有机原料以及化学研究的原料。
二茂铁具有类似于苯的一些芳香性。
比苯更容易发生亲电取代反应,例如Friedel-Crafts反应。
但对氧化的敏感性限制了它在合成中的应用,二茂铁的反应通常需要在隔绝空气下进行。
合成乙酰基二茂铁的代表性方法有:在磷酸催化下用乙酐酰化二茂铁【2】;三氯化硼催化下在二氯甲烷中用乙酐酰化二茂铁;在活性氧化铝存在下用三氟乙酸-醋酸对二茂铁进行酰化。
还有报道在二氯甲烷中以三氯化铝为催化剂,乙酰氯为催化剂对二茂铁进行酰化。
但产物中二乙酰基二茂铁的比例较高,不易提纯。
可通过控制反应温度、加料方式和摩尔比来提高产率。
通过本实验可以更加了解二茂铁的性质以及如何制备一乙酰基二茂铁的制备原理及过程,本实验利用二茂铁和乙酐发生亲电取代发应,隔绝空气条件下,磷酸催化下,制备一乙酰基二茂铁。
有效避免了二茂铁对氧化敏感性带来的不便。
酰化时由于催化剂和反应条件不同,可得到一乙酰基二茂铁和1,1'-二乙酰基二茂铁。
本实验选取磷酸作催化剂使得反应尽可能得到一乙酰基二茂铁,减少了副产物1,1'-二乙酰基二茂铁,保证了产率。
在50ml圆底烧瓶中,加入0.75g二茂铁和2.5ml乙酸酐,冷水浴中加入0.5ml85%磷酸。
然后加上回流冷凝管,在其上加入CaCl2的干燥管。
沸水浴5min,并加以振荡。
将反应物混合物倾入有10g碎冰的250ml烧杯中,并用10ml水将残留物洗入烧杯中。
在搅拌下,分批加入固体碳酸氢钠,到溶液呈中性为止(要避免溶液溢出和碳酸氢钠过量)。
将混合物置于冰水浴中冷却并搅拌15分钟,抽滤收集析出的橙黄色固体,每次用适量的冰水洗两次,粗产品用石油醚重结晶纯化。
薄层色谱分析用300目硅胶(19克左右)+ 60ml水,用研钵混合均匀。
在空气中放置到合适的稠度,在用药匙取一勺放在干净且干燥的玻片上,利用重力使整个玻片铺满硅胶,然后放在一个小烧杯口上,用左右手各两个手指将其向上抬3~5cm,放手,如此反复几次,则硅胶分布均匀。
破片若有水,则硅胶分布不均匀,易裂开。
在点板时,若毛细管切口水平,则垂直点板,若毛细管切口倾斜,则倾斜点板,做到,直,快,轻:柱层析时,在下层用适量脱脂棉和石英砂铺住,防止固定相被冲下。
本次实验中,用Al2O3做吸附剂(用硅胶则速度太慢,故建议用氧化铝),用4:3 乙醚:石油醚做淋洗剂,在装柱之前,先在层析柱中装入四分之一的淋洗剂。
加入吸附剂时,可在层析柱上放一个漏斗,在吸附剂的上层可再铺一层石英砂,石英砂应在0.1~0.5mm厚。
用软的东西(如洗耳球)侧击层析柱,使各层平整,无气泡。
加料时,应在各部分均匀,否则色带不均匀,甚至两色带交错。
更换淋洗剂时,应过渡的换不同浓度,否则前后两种溶剂极性相差过大,易导致前后色带混合,降低分离效率。
在用二氯甲烷溶解二茂铁和乙酰二茂铁时,加的不可过多,否则极易将部分乙酰二茂铁带入第一黄色带(二茂铁)中。
最后把含有产物的淋洗剂水浴蒸干至仅剩几滴,再用抽气装置抽干。
柱层析的操作十分重要,应多加练习。
乙酰二茂铁的制备实验报告标题:乙酰二茂铁的制备实验报告摘要:本实验是通过乙酰化反应制备乙酰二茂铁。
实验步骤包括反应液的制备、反应条件的调整、反应过程的观察以及产物的收集和分离。
最终通过红外光谱对产物进行了鉴定,确认得到了目标产物。
引言:乙酰二茂铁是一种常用的有机金属配合物,在有机合成和催化反应方面有广泛的应用。
本实验采用乙酰化反应制备乙酰二茂铁,并通过红外光谱鉴定产物结构。
实验部分材料与仪器二茂铁(0.10 g,1.0 mmol)、乙酰氯(0.16 mL,2.2 mmol)、氯化铁(0.17 g,1.0 mmol)、四氯化碳(20 mL)、多项离子混合底物(50 mL)、紫外分光光度计、红外光谱仪实验步骤1. 取一干燥密封玻璃瓶将二茂铁和氯化铁溶于四氯化碳中,摇晃至完全溶解。
2. 测量乙酰氯的体积,在通氮气的条件下,将乙酰氯加入离子混合底物中。
3. 将离子混合底物至于氧化还原反应室中,使用恒温水浴器将反应温度升高至70-80°C。
4. 将乙酰氯溶液滴加至反应物中,观察反应过程。
5. 反应结束,将产物用乙醇和乙酸乙酯混合物洗涤,并浓缩后用乙酸乙酯重结晶。
将所得的产物用乙醇洗涤后于减压下干燥,得到乙酰二茂铁。
结果与分析1. 实验中加入多项离子混合底物,可提高反应速率和产物的选择性。
2. 通过红外光谱对产物进行了鉴定,测得乙酰二茂铁的特征吸收峰在1700 cm^-1和1450 cm^-1附近,进一步证明得到了目标产物。
结论本实验采用乙酰化反应制备乙酰二茂铁,通过红外光谱鉴定得到目标产物。
实验结果表明,多项离子混合底物的引入可以提高反应速率和产物的选择性,为有机金属配合物的研究提供了一种新的合成方式。
一乙酰基二茂铁的制备与纯化摘要以磷酸为催化剂,乙酸酐作酰化剂,以二茂铁为原料合成一乙酰基二茂铁,并利用柱层析法分离提纯一乙酰基二茂铁。
通过红外光谱对一乙酰基二茂铁进行表征,测定合成的一乙酰基二茂铁的熔点。
关键词二茂铁、一乙酰基二茂铁、酰化、合成引言二茂铁又称双环茂二烯基铁, 它是一种具有夹心结构的金属有机化合物, 在常温下呈橙色结晶状,二茂铁及其衍生物有很高的辛烷值及抗爆性, 在催化、电化学、功能材料、医药、添加剂等方面具有重要作用【1】, 对研究和开发具有节能、高效、环保型产品具有深远的经济意义和社会意义。
乙酰基二茂铁是合成二茂铁衍生物的重要中间体,其合成方法代表性的有: 在磷酸催化下用乙酐酰化二茂铁【2】【3】;有三氟化硼催化下在二氯甲烷中用乙酐酰化二茂铁(乙酰化产率高,但原料不易得); 在活性氧化铝存在下,用三氟乙酸-醋酸对二茂铁进行酰化;在二氯甲烷中以三氯化铝为催化剂,乙酰氯为酰化剂对二茂铁进行酰化【4】,但产物中二乙酰基二茂铁所占比例较高,不易提纯。
本实验以磷酸为催化剂,乙酰酐为酰化剂,利用二茂铁的酰化反应原理合成一乙酰基二茂铁,原料易得且操作方便,得到的产品经表征纯度较高,比较满意。
实验部分1.实验原理二茂铁容易发生亲电取代反应,如Friedel-Crafts反应,但对氧化的敏感性限制了它在合成中的应用,二茂铁的反应通常在隔绝空气下进行。
本实验由二茂铁与乙酐发生酰基化反应制备一乙酰基二茂铁,反应原理如下:并通过柱层析法分离提纯一乙酰基二茂铁,主要是根据二茂铁、一乙酰基二茂铁以及1,1'-二乙酰基二茂铁在硅胶上被吸附的牢靠程度的差异来实现的。
2.主要仪器及试剂仪器:提纯(蒸发皿、滤纸、漏斗)合成(圆底烧瓶、干燥管、电热套、铁架台)柱色谱分离(表面皿、锥形瓶、圆底烧瓶、层析柱)试剂:提纯(二茂铁粗产品3g)合成(1.5g(0.0054mol)二茂铁、5.25g(5.0mL,0.10mol)乙酸酐、1ml85%磷酸、碳酸氢钠固体)柱色谱分离(石油醚、乙醚、石英砂、硅胶100~200目)3.实验步骤3.1提纯二茂铁取粗制二茂铁(橙红色)3g置于干燥蒸发皿中间,蒸发皿上覆盖一刺有小孔的滤纸,使小孔朝上,再在滤纸上罩一个大小合适的三角漏斗,漏斗颈部塞一小团蓬松的棉花(如图所示),用酒精灯隔着石棉网小心加热,实现空气浴,使二茂铁升华。
乙酰二茂铁制备乙酰二茂铁是一种有机化合物,常用于电化学储能器、传感器等领域中。
本文将介绍乙酰二茂铁的制备方法。
一、实验仪器、试剂及材料1.仪器:电磁炉、三口瓶、玻璃棒、滴管、加热器、称量器、溶剂机。
2.试剂:茂铁、硫酸、丙酮、无水乙醇。
3.材料:实验室纸、石灰质水镇。
二、实验步骤1.将 3g 茂铁和 10mL 硫酸放入三口瓶中,加热至90℃ 。
搅拌后静置,待生成色浆。
2.将色浆倾入滴管中,缓缓滴入 15mL 丙酮,放在常温下反应,约 30min 后滤出过滤物并用无水乙醇洗涤。
3.利用溶剂的相兼性特点,在冰水浴中加热滤液至60℃ 后加入 20mL 乙醇,并连接加热器。
温度控制在 60-70℃,加热 20 min 随后慢慢冷却至室温,形成白色固体。
4.往 25mL 水镇中加入 1mL 浓硫酸,使其与水分层。
5.将实验室纸固定在漏斗上,并将合成的白色固体用无水乙醇溶解后沉淀于实验室纸上,让其过滤并干燥。
6.采用红外光谱分析法鉴定样品的化学成分。
三、实验结果分析1.合成乙酰二茂铁的重要步骤是丙酮的加入,丙酮具有与茂铁相容性好的特性,能够将其溶解。
2.加热至60℃ 时添加乙醇中的主要目的是提取液里的乙酸,获得 100% 的产率可以防止剩余物污染产物,并利用氢氧化物沉淀产物。
3.取样品进行红外光谱分析,其峰位可证实产品纯度和所含官能团。
四、实验结论通过以上操作,可以获得乙酰二茂铁,其化学结构式为 Fe(C5H5)(CO)2COC(CH3)3。
本实验的最大优势在于来源物料便宜,用丙酮这种有机溶剂作催化剂,制备过程简单,且反应产物性质稳定。
建议未来可以应用于实际生产中。
乙酰二茂铁的制备实验报告乙酰二茂铁的制备实验报告一、引言乙酰二茂铁是一种重要的有机金属化合物,具有广泛的应用价值。
本实验旨在通过合成方法制备乙酰二茂铁,并对其结构和性质进行表征。
二、实验原理乙酰二茂铁的制备方法主要有两种:一种是通过茂金属化合物与乙酰化试剂反应,另一种是通过二茂铁与乙酰化试剂反应。
在本实验中,我们采用后一种方法进行制备。
二茂铁是一种具有双环结构的有机化合物,其分子结构中央是一个铁原子,两侧分别连接着茂基。
乙酰化试剂是一种含有乙酰基的化合物,可以与二茂铁反应生成乙酰二茂铁。
三、实验步骤1. 实验准备:准备所需的实验器材和试剂,包括二茂铁、乙酰化试剂、溶剂等。
2. 反应体系组装:将适量的二茂铁和乙酰化试剂加入反应瓶中,加入适量的溶剂,使反应体系达到理想的浓度。
3. 反应条件控制:控制反应温度和反应时间,保证反应的进行。
4. 反应结束处理:反应结束后,将反应产物进行分离和纯化,得到乙酰二茂铁。
四、实验结果与讨论经过实验操作,我们成功合成了乙酰二茂铁。
通过红外光谱分析,我们确定了乙酰二茂铁的结构和化学键的形成。
同时,通过核磁共振谱和质谱分析,我们进一步确认了乙酰二茂铁的分子结构和质量。
乙酰二茂铁具有良好的稳定性和可溶性,在有机合成和催化反应中有着广泛的应用。
其独特的结构和性质使其成为一种重要的有机金属化合物。
五、结论通过本实验,我们成功合成了乙酰二茂铁,并对其结构和性质进行了表征。
乙酰二茂铁具有广泛的应用价值,可以在有机合成和催化反应中发挥重要作用。
六、实验总结本实验通过乙酰化反应制备了乙酰二茂铁,成功地合成了目标产物。
实验过程中,我们掌握了有机金属化合物的制备方法,并学习了使用红外光谱、核磁共振谱和质谱等仪器对化合物进行结构分析的技术。
通过本次实验,我们不仅加深了对乙酰二茂铁的认识,还提高了实验操作和科学研究的能力。
希望今后能够进一步探索乙酰二茂铁的性质和应用,为科学研究做出更多的贡献。
乙酰二茂铁的制备与初分离摘要:本实验先用升华法纯化二茂铁,再用Friendel-Crafts酰基化反应来制备乙酰二茂铁;在分离提纯的时候采用柱色谱分离的方法得到产品后用显微熔点仪测定产品的熔点。
关键字:乙酰二茂铁、Friendel-Crafts酰基化反应、柱色谱分离、显微熔点仪背景:1、乙酰二茂铁介绍分子式:C12H12FeO 分子量:228.072、物化性质:性状:橙黄色固体熔点:81-86℃纯净物熔点为85℃相对密度:1.014g/cm3溶解性:insoluble3、用途:二茂铁是一种金属有机化合物,它是火箭固体燃烧过程的加速剂、柴油的消烟节能添加剂、汽油抗爆助燃剂;各类重质燃料、煤、原油、聚合物等的消烟促然剂。
目前约90%的二茂铁是作为燃烧添加剂消耗的。
实验过程一、实验原理1、二茂铁又名双环戊二烯基铁,是由2个环戊二烯负离子和一个二价铁离子键合而成。
二茂铁具有类似苯的一些芳香性,比苯更容易发生亲电取代反应。
以乙酸酐为酰化剂,三氟化硼,氢氟酸或磷酸为催化剂,二茂铁可以发生Friendel-Crafts酰基化反应,主要生成一元取代物及少量1,1,-二元取代物。
2、本实验通过柱色谱“湿法装柱,干法上样”分离来提纯产品,主要是根据二茂铁、乙酰二茂铁和1,1,-二乙酰二茂铁对硅胶的吸附能力的差异而进行分离提纯。
二、仪器与试剂仪器:柱色谱管、量筒、漏斗、旋转蒸发仪、锥形瓶、圆底烧瓶、载玻片、镊子、显微熔点仪、直形冷凝管、沙芯漏斗、干燥管试剂:硅胶、二茂铁、石英砂、石油醚、无水乙醚、乙酸酐、磷酸三、实验步骤1、二茂铁的纯化将3g 二茂铁置于坩埚中,在坩埚上方放上一张已经扎好孔的滤纸,再盖上普通漏斗,并在漏斗下方塞上一团棉花。
用酒精灯加热坩埚,待坩埚内无固体后即可。
2、乙酰二茂铁的合成在50ml圆底烧瓶中,加入1.5g二茂铁和5ml乙酸酐,在振荡下用滴管慢慢加入1ml 85%的磷酸。
投料毕,用装有无水氯化钙干燥管的球形冷凝管塞住瓶口,70~80℃水浴上加热20min,并时加振荡。
实验名称:乙酰二茂铁的制备一、实验目的1. 熟悉Fridel-Crafts 反应合成乙酰二茂铁的反应机理;2. 掌握以二茂铁为原料合成乙酰二茂铁的方法。
二、实验原理二茂铁,又称二环戊二烯合铁、环戊二烯基铁,是一种具有芳香族性质的有机过渡金属化合物。
二茂铁是最重要的金属茂基配合物,也是最早被发现的夹心配合物,包含两个环戊二烯环与铁原子成键。
常温下为橙黄色粉末,有樟脑气味。
熔点172°C-174°C,沸点249°C,100°C以上能升华。
不溶于水,易溶于苯、乙醚、汽油、柴油等有机溶剂。
与酸、碱、紫外线不发生作用,化学性质稳定,400°C以内不分解。
其分子呈现极性,具有高度热稳定性、化学稳定性和耐辐射性。
二茂铁具有类似苯的一些芳香性,比苯更容易发生亲电取代反应。
本实验以乙酸酐为酰化剂、磷酸为催化剂合成乙酰二茂铁。
在磷酸作用下,乙酸酐首先生成酰基正离子,然后和富电的茂环发生亲电取代酰基化反应,机理如下:一般认为,如用无水三氯化铝为催化剂,酰氯或酸酐为酰化剂,当酰化剂与二茂铁的摩尔比为2:1时,反应物以1,1’-二元取代物为主。
以乙酸酐为酰化剂、磷酸为催化剂时,主要生成一元取代物。
在此反应条件下,主要生成单乙酰二茂铁,双乙酰二茂铁很少,但同时有未反应的二茂铁。
三、主要试剂用量1g(0.0054mol)二茂铁,10.8g(10mL,0.1mol)乙酸酐,磷酸,碳酸氢钠,无水乙醚。
四、实验步骤在100mL圆底烧瓶中,加入1g(0.0054mol)二茂铁和10mL(0.1mol)乙酸酐,在振荡下用滴管慢慢加入2mL85%的磷酸。
投料毕,用装有无水氯化钙干燥管的球形冷凝管塞住瓶口,沸水浴加热15min并时加振荡。
然后将反应化合物倾入盛有40g碎冰的400ml烧杯中,并用10ml冷水涮洗烧瓶,将涮洗液并入烧杯。
在搅拌下,分批加入固体碳酸氢钠,到溶液呈中性为止(要避免溶液溢出和碳酸氢钠过量,但要足量,否则乙酰二茂铁析出不充分,pH7-8)。