有机化学实验

实验项目一 乙酰苯胺的制备 实验目的 掌握芳胺酰化的原理和方法 掌握蒸馏装置的安装和使用 掌握重结晶方法 实验原理

冰醋酸与苯胺的反应速率较慢，且反应是可逆的，为了提高乙酰苯胺的产率，一般采用冰醋酸过量的方法，同时利用分馏柱将反应中生成的水从平衡中移去。由于苯胺易氧化，加入少量锌粉，防止苯胺在反应过程中氧化。

乙酰苯胺在水中的溶解度随温度的变化差异较大（20℃，0.46g；100℃，5.5g），因此生成的乙酰苯胺粗品可以用水重结晶进行纯化。

实验步骤 ⑴ 酰化 在50ml圆底烧瓶中，加入5 ml新蒸馏的苯胺（0.055mol）、7.5ml（0.13mol）冰醋酸和0.1g（约黄豆大小）锌粉。立即装上回流装置，在柱顶安装蒸馏支管和一支250℃温度计，三角瓶收集蒸出的水和乙酸。保持加热器在120℃，加热至反应物微沸状态约30min。将回流装置改为蒸馏装置，维持加热器温度在约130℃，支管有液体溜出。这时反应所生成的水及部分醋酸被蒸出（约4ml）。当温度计的读数不断下降时（有时反应瓶中出现白雾），则反应达到终点，即可停止加热。

⑵ 结晶抽滤 在烧杯中加入100ml冷水，将反应液趁热以细流倒入水中，边倒边不断搅拌，此时有固体析出。冷却后抽滤，并用少量冷水洗涤固体，得到白色或带黄色的乙酰苯胺粗品。

⑶ 重结晶 将粗产品转移到烧杯中，加入100ml水，在搅拌下加热至沸腾。观察是否有未溶解的油状物，如有则补加水，直到油珠全溶。稍冷后，加入0.5g活性炭，并煮沸10min。趁热过滤（抽滤）除去活性炭（热过滤非常重要，否则会使产品损失严重。）。滤液倒入热的烧杯中。然后自然冷却至室温，冰水冷却，待结晶完全析出后，进行抽滤。用少量冷水洗涤滤饼两次，压紧抽干。将结晶转移至表面皿中，烘干后称量，计算产率。 思考题： 实验项目二 乙酰水杨酸（阿司匹林）的合成 实验目的 掌握酚酰化的原理和方法 了解常用的酰化试剂 了解乙酰水杨酸的应用价值 实验原理：酚的酰化

实验步骤 (1)在50mL圆底烧瓶中，加入干燥的水杨酸2.0g（0.014mol）和新蒸的乙酸酐5ml（0.053mol），再加6滴浓硫酸，充分摇动。水浴加热，水杨酸全部溶解，保持瓶内温度在70℃左右（或水浴80℃），维持20min，并经常摇动。稍冷后，在不断搅拌下倒入100ml冷水中，并用冰水浴冷却45min，抽滤，冰水洗涤，得乙酰水杨酸粗产品，称重，收率80%左右。 (2)将粗产品转至150ml烧杯中，搅拌下加入25ml饱和碳酸氢钠溶液，加完后继续搅拌，使里面的固体充分溶解。抽气过滤，副产物聚合物应被滤出，用5ml水冲洗漏斗（注意：主要产物乙酰水杨酸在下层溶液中）。将下层滤液倒入盛有6M的HCl溶液中，搅拌均匀，即有白色固体析出。将烧杯置于冰水浴中冷却15min，待结晶完全。抽气过滤，抽去滤液，再用冰水洗涤2至3次（每次2ml），抽干水分。将结晶移至表面皿上水浴烘干。干燥后称重计算产率。 思考题：1、实验中使用的仪器为什么必须干燥？

2、使用饱和碳酸氢钠和盐酸的作用是什么？ 3、请具体解释本实验中浓硫酸的作用有哪些？ 实验项目三 氨基酸的纸层析 实验目的 了解并掌握氨基酸纸层析的原理和操作 了解不同溶剂的极性差别 实验原理： 滤纸为支持物进行层析的方法，称为纸层析法。纸层析所用展层溶剂大多由水和有机溶剂组成，滤纸纤维与水的亲和力强，与有机溶剂的亲和力弱，因此在展层时，水是固定相，有机溶剂是流动相。溶剂由下向上移动的，称上行法；由上向下移动的，称下行法。将样品点在滤纸上（此点称为原点），进行展层，样品中的各种氨基酸在两相溶剂中不断进行分配。出于它们的分配系数不同，不同氨基酸随流动相移动的速率就不同，于是就将这些氨基酸分离开来，形成距原点距离不等的层析点。 溶质在滤纸上的移动速率用Rf值表示： Rf=原点到层析点中心的距离/原点到溶剂前沿的距离

只要条件（如温度、展层溶剂的组成）不变，Rf值是常数，故可根据Rf值作定性依据。 样品中如有多种氨基酸，其中某些氨基酸的Rf值相同或相近，此时如只用一种溶剂展层，就不能将它们分开。为此，当用一种溶剂展层后，将滤纸转动90°，再用另一溶剂展开，从而达到分离的目的，这种方法称为双向纸层析法。 氨基酸无色，利用茚三酮反应，可将氨基酸层析点显色作定性、定量用。 实验步骤 1.取大试管三支（附有胶木塞），固定在铁架上，用吸管加入约5ml展开剂，将塞塞紧。(注意勿使展开剂溅到试管壁上，以免放入滤纸被滤纸接触，影响效果) 2.点样 在3条滤纸上，分别距短边2cm处，用铅笔画一个X，用毛细管垂直在“X”中心处分别点上丙氨酸、亮氨酸、混合未知氨基酸样品（记住各点样品名称），控制斑痕直径大小在2至3mm，可吹干后反复点样。晾干。 3.展开 将滤纸条未点样的一端距边沿0.5cm中心处穿在挂钩上，直立，使滤纸下端离展开剂约1cm，密闭15min，再将滤纸下降伸入展开剂0.5至1cm，塞紧橡皮塞，在完全静止状态展开1小时。 4.显色 当展开剂前沿接近滤纸顶端（展开剂上沿上升12cm）时，取出滤纸，用铅笔记下展开剂前沿，待展开剂挥发后喷显色剂茚三酮，用热吹风吹干或在80℃左右烘箱内烘3～5min，即出现紫红色的氨基酸层析斑点。用铅笔画下层析斑。 5.计算比移值 Rf=原点到层析点中心的距离/原点到溶剂前沿的距离 （良好的分离Rf应在0.15～0.75之间，否则应调整展开剂）

思考题： 1.纸层析法的原理是什么？ 2.为什么在展开时有时用一种溶剂系统，而有时用两种溶剂系统？ 3.影响Rf值的主要因素是什么？ 4.请比较以下展开剂的极性强弱： 戊烷、甲醇、四氯化碳、三氯甲烷、乙酸乙酯 实验项目四 茶叶中提取咖啡因 实验目的 学习索氏提取器提取咖啡因的原理和方法，了解咖啡因的一般性质 掌握索氏提取器提取有机物的操作方法 巩固蒸馏，升华等基本操作 实验原理 茶叶中含有多种生物碱，其中以咖啡碱（又称咖啡因）为主，约占1%-5%。另外还含有11%-12%的单宁酸（鞣酸），0.6%的色素、纤维素、蛋白质等。咖啡碱是弱碱性化合物，易溶于氯仿（12.5%）、水（2%）及乙醇（2%）等。在苯中溶解度为1%（热苯为5%）。单宁酸易溶于水和乙醇，但不溶于苯。 咖啡碱的化学名称为1，3，7-三甲基-2，6-二氧嘌呤，结构式如下：

咖啡因 含结晶水的咖啡因系无色针状结晶，味苦，能溶于水、乙醇、氯仿等。100oC失去结晶水，并开始升华，120oC升华相当显著，170oC升华很快。无水咖啡碱熔点为234.5℃。 咖啡因工业上靠人工合成。它具有刺激心脏、兴奋大脑神经和利尿等作用，因此可以作为中枢神经兴奋药。适度地使用有祛除疲劳、兴奋神经的作用，临床上用于治疗神经衰弱和昏迷复苏。但是，大剂量或长期使用也会对人体造成损害，特别是它也有成瘾性，一旦停用会出现精神萎顿、浑身困乏疲软等各种戒断症状，虽然其成瘾性较弱，戒断症状也不十分严重．但由于药物的耐受性而导致用药量不断增加时，咖啡因就不仅作用于大脑皮层，还能直接兴奋延髓，引起阵发性惊厥和骨骼震颤，损害肝、胃、肾等重要内脏器官，诱发呼吸道炎症、妇女乳腺瘤等疾病，甚至导致吸食者下一代智能低下，肢体畸形。因此也被列入受国家管制的精神药品范围。 咖啡因可以通过测定熔点和光谱法加以鉴别。 索氏提取器是利用溶剂回流和虹吸原理，使固体物质连续不断地为纯溶剂所萃取的仪器。溶剂沸腾时，其蒸气通过侧管上升，被冷凝管冷凝成液体，滴入套筒中，浸润固体物质，使之溶于溶剂中，当套筒内溶剂液面超过虹吸管的最高处时，即发生虹吸，回入烧瓶中。通过反复的回流和虹吸，从而将固体物质富集在烧瓶中。索氏提取器为配套仪器，其任一部件损坏将会导致整套仪器的报废，特别是虹吸管极易折断，所以在安装仪器和实验过程中须特别小心。

索氏提取器 索氏提取器也可以将固体物质中所含有的的可溶性物质富集，根据其原理固体物质每一次都能被纯的溶剂所萃取，因而效率较高，为增加液体浸溶的面积，萃取前应先将物质研细，用滤纸套包好置于提取器中，通过不断萃取虹吸，固体中的可溶物质富集到烧瓶中，将提取液浓缩后，得到想得到的固体物质。 为了提取茶叶中的咖啡碱，往往利用适当的溶剂（氯仿、苯、乙醇等）在脂肪提取器中连续抽提茶叶，然后蒸去溶剂，即得到粗咖啡因。 粗咖啡因还含有其他一些生物碱和杂质，利用升华可进一步提纯。 实验步骤 1） 称取10g茶叶，放入索氏提取器的滤纸套筒中（底部垫少许棉花）,并加入95%乙醇至离虹吸管顶端1cm处。再在圆底烧瓶中加入30ml95%乙醇，加一块沸石。再由下至上装好提取装置，连续提取2～3小时（大约虹吸5次，第6次提取液不用虹吸入烧瓶）。 2） 稍冷后，将茶叶弃之，提取液全部倒入圆底烧瓶中，改为蒸馏装置，回收提取液中的大部分乙醇。将圆底烧瓶中液体浓缩至约20～30ml，稍冷后，趁热将烧瓶中的残液倾入蒸发皿中，在蒸汽浴上浓缩至5～6ml后（注），拌入3-4g生石灰粉，使成糊状，在蒸气浴上蒸干，其间应不断搅拌，并尽可能压碎块状物，使之完全成干粉。（注：可用烧杯加水后在电炉上产生热蒸汽，将蒸发皿置于烧杯口。小心烫伤！）

蒸汽浴 3） 最后将蒸发皿放在大铁圈上，用电炉进行空气加热（＜100℃），大铁圈与电炉保持12～15cm。期间仍不断搅拌。使水分全部除去（注意：小心操作铁圈，切勿烫伤！浓缩和干燥过程中温度不能太高，应严防焦化、炭化）。冷却后，擦去沾在边上的粉末，以免在升华时污染产物。粉末表面盖上一张刺有许多小孔的滤纸。取一支口径合适的玻璃漏斗，罩在盖有滤纸的蒸发皿上，在空气浴中小心加热升华。控制砂浴温度在120℃～140℃左右，此时滤纸上出现许多白色毛状晶体，暂停加热，让其自然冷却至100℃左右。小心取下漏斗，揭开滤纸，用刮刀