尼龙66前提物的合成
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尼龙6,6前体的合成
一、 实验目的:
1、
掌握由环己醇氧化制备环己酮和由环己酮氧化制备己二酸的基本原理和方法; 2、 进一步了解盐析效应在分离有机化合物中的应用; 3、 掌握水蒸气蒸馏的条件和操作方法。
4、
综合训练并掌握控温、抽滤、蒸馏、萃取、结晶等操作方法 。
二、 实验原理:
一级醇及二级醇的羟基所连接的碳原子上有氢,可以被氧化成醛、酮或羧酸。三级醇由于醇羟基相连的碳原子上没有氢,不易被氧化,如在剧烈的条件下,碳碳键氧化断裂,形成含碳较少的产物。
用高锰酸钾作氧化剂,在冷、稀、中性的高锰酸钾水溶液中,一级醇、二级醇不被氧化,如在比较强烈的条件下(如加热)可被氧化,一级醇生成羧酸钾盐,溶于水,并有二氧化锰沉淀析出。二级醇氧化为酮,但易进一步氧化,使碳碳键断裂,故很少用于合成酮。由二级醇制备酮,最常用的氧化剂为重铬酸钠与浓硫
酸的混合液,或三氧化铬的冰醋酸溶液等,酮在此条件下比较 稳定,产率也较高,因此是比较有用的方法。仲醇用铬酸氧化制备酮,酮对氧化剂比较稳定,不易进一步氧化。
本实验中,在硫酸条件下重铬酸钠产生重铬酸酐再和醇发生氧化反应,铬酸氧化醇是一个放热反应,必须严格控制反应温度以免反应过于剧烈。
羧酸常用烯烃、醇、醛、酮等经硝酸、重铬酸钾的硫酸溶液或高锰酸钾等氧化来制备。本实验以环己酮为原料,在酸性条件下以高锰酸钾为氧化剂来制备己二酸:
O
COOH
HOOC
4
三、 实验试剂和仪器装置:
1、仪器:
圆底烧瓶(250ml 、100ml ),烧杯(250ml 、100ml),直型冷凝管,尾接管,蒸馏头,量筒,温度计,电热炉,抽滤瓶,布氏漏斗,蒸发皿,表面皿,分液漏斗,玻璃
棒,石棉网,铁架台,水泵。
2、试剂:
浓硫酸、环己醇、重铬酸钠(Na
2Cr
2
O
7
·2H
2
O)、草酸、食盐、无水硫酸镁、高锰
酸钾,10%氢氧化钠,亚硫酸钠
3、装置:
四、实验步骤:
(一)环己酮的制备:
1、在250 ml圆底烧瓶中加入56 ml H2O,慢慢加入9.3 ml 浓H2SO4。充分混合后,搅拌下慢慢加入9.8 ml环己醇。在混合液中放一支温度计,并将烧瓶放在水中冷却至30℃以下;
2、将11.5g Na2Cr2O7溶于盛有6 ml H2O的100 ml烧杯中,搅拌使之充分溶解;
3、分四批将重铬酸钠加入圆底烧瓶中,并不断振摇使之充分混合。氧化反应开始后,混合液迅速变热,溶液由橙红色变为墨绿色后,再加下一批。全程控温在
60-65℃范围内。加完后离浴,继续振摇至温度有自动下降的趋势开始计时,
10mins后加约1g草酸,充分振摇使之溶解;
现象:①第一批重铬酸钠溶液加入烧瓶时,溶液为橙红色,随反应进行,溶液逐渐变绿,最终变为墨绿色。反应放热及水浴加热使温度升高;②第二批重铬酸钠溶液加入烧瓶时溶液带有橙红色,随反应进行,橙红色渐弱,溶液最终变为墨绿色。未加第二批时温度为60摄氏度,反应后温度迅速上升至70摄氏度,于冷水中冷却至60摄氏度。第三、四批加入时现象与第二批相似;④加入草酸前,溶液带有橙红色,加入后,溶液变为墨绿色。
4、然后往烧瓶中加入60 ml H2O,改为蒸馏装置。将环己酮和水一起蒸馏出来,直到馏出液澄清后再多蒸10 ml;
现象:温度计显示温度为25摄氏度的时候,溶液微沸;之后温度快速上升至95摄氏度并保持稳定,水银球上出现稳定液珠,有混浊馏分流出。
5、在馏分中加入10g食盐,充分搅拌,将液体倾至分液漏斗,分离出有机层;现象:静置后分液漏斗中出现上下两层,上层浊液为有机层,下层清液为水。
6、在分离出的有机层中加入适量无水MgSO4,静置使硫酸镁沉淀。
现象:刚加入的硫酸镁聚集粘在壁上,后加入的不再粘连,说明水分已除尽。7、将上层清液倒入100烧瓶中,蒸馏。蒸馏时选择空气冷凝,蒸馏收集154~
156℃的馏分,去掉前两滴馏分和馏尾。
现象:第一滴馏分出现时是155摄氏度;蒸馏后得无色油状液体。
8、称重知制得环己酮4.25g
(二)己二酸的制备:
投料比:环己酮:KMmO4:10%NaOH: 浓H2SO4=1g:3g:0.25mL:2.5mL
1、在250 ml烧杯中加入4.25g制得的环己酮,将12.75g KMnO4溶于约102 ml 水中,然后将此溶液水浴升温至30℃;
现象:将KMnO4溶液加入到环己酮中,溶液颜色变为紫红色;
2、加入10﹪的NaOH 1ml,搅匀,水浴控制温度在45℃下反应1h;
现象:加入NaOH后温度升高,溶液颜色变为紫黑色;
3、将烧杯从水浴中取出,擦干烧杯外的水,直接放在电热套中加热,使之沸腾5mins;
4、用玻璃棒沾1滴反应液于滤纸上,观察滤纸上棕黑色的斑周围有无紫红色的圆环,若有,则往溶液中加少量的亚硫酸钠搅拌;
现象:滤纸上棕黑色斑周围无紫红色圆环
5、重复4步骤至无紫红色环现象为止;
6、然后进行减压抽滤,用温水洗涤沉淀;
7、将母液倾入蒸发皿中,使之浓缩至环己酮积的7-8倍,然后趁热在不断搅拌下分次缓慢加入10.6ml的浓H2SO4;
现象:加入浓H2SO4时溶液大量放热,蒸发皿上方有白雾。
8、将反应液冷却至室温,然后再进行减压抽滤,用水四次冲洗所得固体,然后将所得产品从布氏漏斗中转移至表面皿中;最后放在垫有石棉网的电热套上干燥至恒重。
五、数据记录与处理:
(一)环己酮的制备中:
试剂用量规格
药品
名称
环己醇浓硫酸重铬酸
钠
(Na
2
Cr
2
O
7
·2H
2
O)
草酸食盐无水硫酸镁
药品
用量
9.80ml 9.3ml 11.5g 适量10g 适量
产率计算
100.16 98.14
9.80ml*0.9624g/ml m理(环己酮)
环己酮的实际产量m
实
(环己酮)=4.25g
环己酮的理论产量m
理
(环己酮)=9.24g
所以环己醇氧化制备环己酮的产率R1=m实、/ m理×100﹪=46.00﹪
(二)己二酸的制备中: