中国石油大学（华东）现代远程教育

实验报告

课程名称：有机化学

实验名称：乙酸乙酯的合成

实验形式：在线模拟+现场实践

提交形式：在线提交实验报告

学生姓名：   邢东帆   学号：  14454401009

年级专业层次：              高起专             

学习中心：   上海学习中心   

提交时间：  20##  年  6 月  6 日

备注：该报告纳入考核，占总评成绩的10%。

 

第二篇：有机合成实验报告

8-羟基喹啉的合成

一、目的要求

1．掌握8-羟基喹啉杂环化合物的合成原理及方法；

2．巩固回流加热和水蒸汽蒸馏等基本操作技能。

二、原理

以邻氨基酚、邻硝基酚、无水甘油和浓硫酸为原料合成8-羟基喹啉。浓硫酸的作用是使甘油脱水生成丙烯醛，并使邻氨基酚和丙烯醛加成物脱水成环。硝基酚为弱氧化剂，能将成环产物8-羟基-1，2-二氢喹啉氧化成8-羟基喹啉，邻硝基酚本身则还原成邻氨基酚，也可参与缩合反应。反应过程可能为：

三、实验步骤

在圆底烧瓶中称取19g无水甘油^[1](约0.2mo1)，并加入3.6g (0.026mo1)邻硝基苯酚、5.5g (0.05mo1)邻氨基苯酚，使混合均匀。然后缓缓加入9mL浓硫酸^[2](约16g)。装上回流冷凝装管，在石棉网上用小火加热。当溶液微沸时，立即移去火源^[3]。反应大量放热，待作用缓和后，继续加热，保持反应物微沸2小时。

稍冷后，进行水蒸汽蒸馏，除去未作用的邻硝基苯酚。瓶内液体冷却后，加入12g氢氧化钠溶与12mL水的溶液。再小心滴入饱和碳酸钠溶液，使呈中性^[4]。再进行水蒸汽蒸馏，蒸出8-羟基喹啉(约收集馏液400-400 mL)。馏出液充分冷却后，抽滤收集析出物，洗涤干燥后的粗产品6g左右。

粗产物用乙醇一水混合溶剂重结晶，得8-羟基喹啉5g左右(产率69％)^[6]。取上述0．5g产物进行升华操作，可得美丽的针状结晶，熔点76℃。纯8-羟基喹啉的熔点为75～76℃。本试验需10小时。

四、实验结果及其分析

经蒸馏、冷却、抽滤后，称得实验产物湿重为4.16g。

两次水蒸气蒸馏所处的PH不同，原因是第一次要除去杂质，而第二次要得到产物。产物8-羟基喹啉既溶于酸又溶于碱。成盐后不能被蒸出，所以第二次蒸馏前必须小心中和使PH在7~8之间，使产量最大。由于实验具有升华性质，而可能含有的固体杂质确没有这个特征，故可以采用升华提纯，但升华时火不宜过大。

五、实验注意事项

(1) 无水甘油的制备：所用甘油的含水量不应超过0．5％。如果甘油中含水量较大时，则喹啉的产量不好。可将普通甘油在通风橱内置于瓷蒸发皿中加热至180℃，冷至100℃左右，放入盛有硫酸的干燥器中备用.

(2) 试剂必须按所述次序加入，如果浓硫酸先加入，则反应往往很剧烈，不易控制。   

(3) 此系放热反应，溶液呈微沸，表示反应已经开始．如继续加热，则反应过于激烈，会使溶液冲出容器。

(4)  8-羟基喹啉既溶于酸又溶于碱而生成盐，成盐后不被水蒸汽蒸馏蒸出，故必须小心中和，控制pH在7-8之间。中和恰当时，瓶内析出沉淀最多。

(5) 为确保产物蒸出，在水蒸汽蒸馏时后，对残液pH值再进行一次检查，必要时再进行水蒸汽蒸馏。

(6) 产率以邻氨基苯酚计算，不考虑邻硝基苯酚部分转化后参与反应的量。

香料香豆素的合成

一、目的要求

1．掌握杂环合成的基本原理；

2．了解化学法合成香料类化合物的方法。

二、原理

苯环与吡喃酮稠合有两类化合物：苯并－α－吡喃酮，即香豆素和苯并-γ-吡喃酮，即色酮。

色酮            香豆素

它们都广泛地存在于自然界中。

早在1820年，香豆素即已从零陵香豆中分离出来。后来又发现，在蓝花科、芜青甘蓝科、唇形科等多种植物中都存在香豆素。在熏衣草、三叶草花、香料的精油中香豆素是一个主要的成分．正是香豆素及其衍生物使上述的植物具有干草的香气。

1868年W．H．Perkin首先从水杨醛合成了香豆素，但却没有提出正确的结构。关于香豆素的结构一时众说纷纭。至1872年H.S.Biff才确定其结构是苯并--吡喃酮。

香豆素结构确定以后，人们提出了许多种合成香豆素和取代香豆素的方法。归纳起来主要可以分为两类。

一类反应是从酚制备。如1917年A．Sonn用间苯二酚和氰基乙酸乙酯合成了4,7-二羟基香豆素

这类反应的第一步是一个β-取代的酯(如氰基乙酸乙酯，乙酰乙酸乙酯等)在酸性催化剂的存在下，使酯的β-碳成为正碳离子，然后对酚(为使苯环活泼，常用间苯二酚)进行亲电取代反应，接着进行水解、闭环成香豆素衍生物。

另一类反应是用水杨醛或其衍生物为原料，先在碱性条件下进行缩合反应。如Perkin合成法．先生成邻羟基肉桂酸钾，然后酸化成邻羟基肉桂酸。其中顺式的酸称苦马酸，反式的酸称香豆酸，在酸性条件下都能闭环成香豆素。

本实验合成香豆素-3-羧酸则是用水杨醛和丙二酸酯在弱碱六氢吡啶的催化下进行诺文葛耳(Knoevenagel)缩合成酯，然后经碱水解、酸化而完成。

三、实验步骤

1、香豆素－3－羧酸乙酯

在l00mL圆底烧瓶中放置5.0g水杨醛(0.041mol)．7.2g丙二酸二乙酯(0.045 mol)和25mL无水乙醇。再用滴管滴入约0.5mL六氢吡啶和两滴冰乙酸，加入几粒沸石后装上球形冷凝管并在冷凝管顶端装一氯化钙干燥管，在水浴上加热回流2h。待稍冷后，拆去干燥管，从冷凝管顶端加入20mL冷水．除去冷凝管，将烧瓶置于冰浴中冷却，使结晶析出完全。过滤，晶体用冰冷过的50％乙醇洗涤2—3次(每次约lmL)。粗产品为白色晶体，经干燥后重6.5g(产率73％)。熔点92—93℃。纯香豆素－3－羧酸乙酯的熔点为93℃。

2、香豆素－3－羧酸

在l00mL圆底烧瓶中放4g氢氧化钾(0.071 mol)、l0mL水、20m195％乙醇和4.0g香豆素－3一羧酸乙酯(0.018mol)，装上球形冷凝管，用水浴加热至酯溶解后，再微沸15 min。停止加热后，将烧瓶置于温水浴中。用液管吸取温热反应液、逐滴滴入盛有l0mL浓盐酸和50mL水的250mL锥形瓶中．边滴边缓缓摇动锥形瓶。加完后．将锥形瓶置于冰水浴中冷却，使晶体析出完全。过滤，晶体用少量冰水洗涤。干燥，熔点188～189℃(分解)，产量3.3g(产率95％)。

纯香豆素-3-羧酸的熔点为190℃(分解)。

四、实验结果及其分析

香豆素-3-羟酸酯经称量质量为7.582g，理论值为6.5g。产率=7.582/6.5*100%=116.6%。本实验的产率应在73%左右，产率偏大，可能由于产物中有杂质，或未烘至完全干等原因所致。

香豆素-3-羧酸的质量为2.457g，而理论值为3.3g，产率=2.457/3.3=74.5%。本实验的产率应在95%左右，产率偏小，原因可能是第一步反应成品时杂质较多，故此步终产物较少。

五、注意事项

1.六氢吡啶气味很难闻，最好在通风柜中转移、并注意不要滴到瓶外。

2.氢氧化钾与浓盐酸均有腐蚀性．使用时须小心，别与皮肤接触。浓盐酸中会逸出氯化氢气体，对呼吸道刺激作用很大，配制时最好在通风柜中进行。

高压釜操作技术-------对硝基苯酚

一．实验目的及要求

（1）掌握对硝基氯苯水解反应原理

（2）掌握高压釜装置，掌握高压釜的使用方法。

二．高压釜操作简介

在化工厂生产和科学研究中，高压釜操作技术应用的比较广泛。许多生产已采用100~1000大气压。有的达到数千大气压，如聚乙烯的合成已采用高达2000以上的大气压；有的甚至达到了上万个大气压，如石墨直接合成人造金刚石。

由化学平衡可知许多化学反应加压可以降低反应温度，缩短反应时间，提高反应效率。而有许多化学反应目前只能在高压下才能进行，如合成氨、甲醇、尿素、甲酸等。反应过程的压力可由外力供给，如实验室里通常由高压气瓶供给。生产上由压塑机供给；可以再催化作用下。一定温度下反应物本身产生的压力

总之，高压反应都要求在耐压容器中进行，如实验室里经常使用的高压釜，因此每个化学工作者都应该了解并熟悉高压釜的结构和性能。掌握高压釜操作技术更是十分重要。

高压釜的结构特点是具有很高的耐压性能和传热性能，而各部分由具有较高的密封性能。他在结构和形式上种类很多。常见的有按容积体积大小，耐热耐压程度，搅拌方式等分类。

现已实验室里常用的高压釜来介绍他的结构，操作及注意事项。

（一）高压釜的主要组成部分

1. 胴体：胴体是高压釜的主要部分，它是由含镍铬钛不锈钢组成的。其体积大小可以由实验大小来选择，一般有2升 1升 0.5升 0.1升。上都有一个向外的斜面。它和釜盖上的一个突出部分严密吻合，依靠张力而确保不漏气。因此，对斜面应严加爱护，保持干净，使他不应有丝毫损坏。

2. 加热部分：加热方式较多，如蒸汽，油浴，电感加热等。而常用的是电加热。电阻丝绕在胴体外套加热器上，由调压变压器控制加热，操作方便。

3. 搅拌作用是使内部反应物达到充分接触，提高内壁散热系数。使整个体系内温度均匀；反应能正常进行。搅拌方式通常有电动搅拌，震动搅拌，电磁搅拌。搅拌器种类有锚式，螺旋桨式，涡轮式。

4. 指示装置

A．压力表：通常压力表接连在釜盖上，表示釜内压力大小。单位为kg／cm²。使用中应注意：①压力表上的刻度，零点相当于一个大气压。②压力表应定期矫正，最高允许操作压力用红字标明，通常不应超过刻度盘上三分之二。③测量气体时，要有专用压力表，不可互相代用。

B．温度计：温度计套管伸入釜内，可直接由温度计读出内部温度，如温度很高或操作压力较高有危险时，用热电偶可在远距离操作测定温度。

（二）  高压釜的结构

高压釜结构图

（三）高压釜的操作及注意事项

高压釜操作是在较高压力下工作，具有一定的危险性。所使用的高压设备—高压釜又是比较贵重的仪器。所以要求操作时严格、认真、仔细、遵守操作规则，只有这样才能保护好仪器设备，不至于出安全事故。

操作高压釜前，操作者必须对其结构、性能、应用范围有全面的了解。

1. 对新出厂或放置一段时间的高压釜，使用前必须对整个装置进行试漏。用惰性气体充入体系内到所需压力，关闭全部阀门检查是否漏气，一般用压力表的变化情况进行判断或用肥皂水检查阀门、螺丝接头等处。也有在府内家一定量的水，加热升温使釜内产生一定压力来检查是否漏气。同时也检查加热系统是否好用。

2. 操作前，将胴体内壁和搅拌器表面的防锈油层擦去。然后用少量有机溶液洗去油层。每次用完后一定彻底清洗、擦干，在涂上一层防锈油。

3. 对腐蚀性很强的酸、碱等试剂应避免使用，以免对胴体有腐蚀、加入液体反应物最好不要超过总容积的三分之二，不允许在充满液体的情况下加热加压。

4. 高压釜最好安装在单独坚固的房间内，操作者隔离操作，由仪表观察压力和温度。在处理有毒或易燃气体时，注意通风，严禁烟火、电火花等，以免引起安全事故。

5. 反应物加入胴体后，应将胴体斜面与釜盖凸出仔细擦净，若是留下残余物，加温加压下会损坏斜面。然后，轻轻将釜盖放在胴体上。旋紧和松开大螺母时一定以对角线的方向轮流进行，绝不能顺圆周方向去紧，并且不能一次旋得太紧，应分几次逐步上紧。力求每部分力量均匀，使釜盖不会变形，损坏密封斜面。再有压力和升温情况下不能紧螺母。注意保护丝扣。切不可用镊子等碰损。

6. 关闭阀门时不要用力过猛，因高压阀门都是较精细的，以免损坏造成漏气。在反应期不能随意开启阀门，以免物料冲出。

7. 按线路图接好搅拌、加热、地线等，一切准备工作结束后才能通电搅拌、加热升温，开始时加热电压由低慢慢升高，初期可稍放高些，以后反复调整直到所需温度。

8. 整个反应过程中必须经常有人控制，随时记录温度、压力变化的情况，如有故障及时排除。

9. 反应结束停止加热和搅拌，压力降为零，温度降为室温时方可打开釜盖。釜内反应物用虹吸法或倾斜法自胴体中到出，切不可用金属器械挂取，以防碰坏斜面。

（附注：由于实验室条件有限，所以只是介绍了高压釜的结构和相关使用方法）

多步合成

一、二苯基乙二酮的合成

1、原理

反应式

2、实验步骤

⑴常量合成

在100ml三口瓶中，安装温度计，回流冷凝器，气体吸收装置和磁力搅拌器。

向反应瓶中加入1.5g安息香、10ml冰醋酸和5ml浓硝酸。在沸水浴中加热，搅拌10~20min。反应液温度85~95摄氏度（加热不应过快），每隔10min用毛细管取样经薄层分析跟踪反应进程。

当反应完成后，加入25ml冰水，有黄色晶体析出，冷却，抽滤，干燥，可用95％乙醇重结晶，得黄色针状晶体约1.15g。

纯二苯基乙二酮的熔点为95℃。图8—1为二苯基乙二酮的红外光谱图。

薄层分析

1、制板

将2g硅胶GF254与6ml的1％羧甲基纤维素溶液混匀，铺在3块载玻片上，晾干。

2、活化

110℃烘30~60min，自然冷却后置于干燥器中保存。

3、点样

用毛细管取样在薄层板的起始点上点一点，在样点旁1cm处点上安息香或二苯基乙二酮的样点，使溶剂或醋酸挥发。

4、显色

把展开后的薄板放在紫外分析仪的紫外灯下，可观察到原料和产物的变化情况，希望将展开情况临摹到实验记录中，以表达不同时间的反应情况。、最后还应计算原料及产物的比移值。

2.半微量合成

在50ml的三口瓶中，装上温度计，回流冷凝器，气体吸收装置和磁力搅拌器。在反应瓶中加入0.75g安息香、5ml冰醋酸和2.5ml浓硝酸。沸水浴中加热5~6min并搅拌，反应液温度85~95℃（加热不应过快），每隔10min用毛细管取样经薄层分析跟踪反应进程。

当反应完成后，加入12.5ml冰水，有黄色晶体析出，冷却，抽滤，干燥，可用95％乙醇重结晶，得黄色针状晶体约0.75g。

二、二苯基乙醇酸的合成

2.1 原理

二苯基乙醇酸是一个不能烯醇化的alpha二酮，当用碱处理时发生碳架的重排，得到二苯基乙醇算，称为二苯基乙醇酸的重拍。这一重排反应可以广泛应用于芳香族alpha二酮转化为alpha羟基酸。某些脂肪族alpha二酮也可发生类似反应。

2.2 实验步骤

1. 常量合成

先用1.05g氢氧化钾与2.5ml水混溶均匀并冷却到室温。在50ml圆底烧瓶中加入1.05g二苯基乙二酮和4ml 95％乙醇，温热溶解，装上回流冷凝管，在在震动下将碱液加入，水浴加热回流15min，此间反应液由最初的黑色转化成棕色。

加入12.5ml水及活性碳，煮沸，热过滤，滤液冷却后加入浓盐酸使ph=2，抽滤得到晶体并用少许水洗涤，抽干，烘干，粗品约0.9g。还可用体积比3：1的水—乙醇重结晶，熔点为148~150℃。

2. 半微量合成

先用0.5氢氧化钾与1.25ml水混溶均匀并冷却到室温。在25ml圆底烧瓶中加入0.5g二苯基乙二酮和2ml 95％乙醇，温热溶解，装上回流冷凝管，在在震动下将碱液加入，水浴加热回流15min，此间反应液由最初的黑色转化成棕色。

加入6ml水及活性碳，煮沸，热过滤，滤液冷却后加入浓盐酸使ph=2，抽滤得到晶体并用少许水洗涤，抽干，烘干，粗品约0.45g。还可用体积比3：1的水—乙醇重结晶，纯品二苯基乙醇酸熔点为150℃。 图9-1为二苯基乙醇酸的红外光谱图。

2.3 注意事项

溶液应充分冷却后慢慢加酸，酸化太快会出现油状物，冷却后析出固体颜色较深。