50.设计合成实验的原理和步骤。

一、以环已酮和盐酸羟胺为主要原料

【实验原理】

2 NH₂OH·HCl (盐酸羟胺) + Na₂CO₃→NH₂OH+2NaCl+ H₂O +CO₂

本实验以环已酮和盐酸羟胺为主要原料来制备环己酮肟。羟胺在酸性条件下稳定，因此常常做成稳定的盐酸羟胺。但是本反应中制得的环己酮肟酸性条件下不稳定易分解，在碱性环境下稳定，所以本实验的反应环境是碱性环境。

本实验中碳酸钠要过量，原因是：（1）提供碱性环境，使生成物环己酮肟稳定（2）碳酸钠弱碱性，起中和作用，使羟胺从盐酸羟胺中游离出来，与环己酮进行反应。

本实验中盐酸羟胺过量要过量，原因是：若环己酮过量，环己酮和环己酮肟的后处理比较复杂，难以提纯目的产物。

【实验步骤】

1、先在锥形瓶中加水溶解适量盐酸羟胺，再加入环己酮肟混合均匀，后将碳酸钠碱液缓慢滴加到混合液中反应，直至溶液显碱性为止。观察并记录实验现象。

2.不断搅拌，反应过程中会产生大量的CO₂产生并伴有白色固体析出。用TLC跟踪反应进程，直至反应完全。

3.间歇振荡15min后用冰水浴冷却。有更多白色固体析出。

4、把产物抽滤称重并记录实验数据，后把粗产物反复洗涤、过滤2-3次后再用乙醇重结晶可得纯品环己酮肟。

5、计算理论值和收率。对本次实验进行理论分析和数据分析，得出结论。

                                                                                                    

二、环已酮和氨水、双氧水为主要原料

【实验原理】

C₆H₅O（环己酮）+NH₃.H₂O+H₂O₂→2H₂O +C₆H₅=NOH(环己酮肟)

本实验以环已酮和和氨水、双氧水为主要原料来制备环己酮肟。羟胺在酸性条件下稳定，因此常常做成稳定的盐酸羟胺。但是本反应中制得的环己酮肟酸性条件下不稳定易分解，在碱性环境下稳定，所以本实验的反应环境是碱性环境，要加入氨水。

NH₃.H₂O、H₂O₂过量理由：1、提供碱性环境 2、NH₃.H₂O、H₂O₂过量，产物容易分离。若环己酮过量，若环己酮过量，环己酮和环己酮肟的后处理比较复杂，难以提纯目的产物。

【实验步骤】

1、先搭好回流装置，取一定量的环己酮、氨水、双氧水加入单口烧瓶中，混合均匀后在一定温度下反应，观察并记录实验现象。

2、不断搅拌，反应过程中会产生大量的CO₂产生并伴有白色固体析出。用TLC跟踪反应进程，直至反应完全。

3.间歇振荡15min后用冰水浴冷却。有更多白色固体析出。

4、把产物抽滤称重并记录实验数据，后把粗产物反复洗涤、过滤2-3次后再用乙醇重结晶可得纯品环己酮肟。

5、计算理论值和收率。对本次实验进行理论分析和数据分析，得出结论。

TLC指薄层色谱法，也就是我们平常所说的点板。

 

第二篇：实验10_环己酮的制备

酒泉职业技术学院《工科化学实验技术》学习领域教案

NO：10

环己酮的制备

一、教学要求：

学习铬酸氧化法制环己酮的原理和方法。进一步了解醇和酮之间的联系和区别。

二、预习内容：

1.实验原理2.抽虑操作3.盐析

三、实验原理：

实验室制备脂肪或脂环醛酮，最常用的方法是将伯醇和仲醇用铬酸氧化。铬酸是重要的铬酸盐和40－50％硫酸的混合物。仲醇用铬酸氧化是制备酮的最常用的方法。酮对氧化剂比较稳定，不易进一步氧化。铬酸氧化醇是一个放热反应，必须严格控制反应的温度，以免反应过于激烈。环己酮主要用于合成尼龙-6或尼龙-66，还广泛用作溶剂，它尤其因对许多高聚物（如树脂、橡胶、涂料）的溶解性能优异而得到广泛的应用。在皮革工业中还用作脱脂剂和洗涤剂。

四、仪器与药品

   仪器：  250ml圆底烧瓶、温度计、蒸馏装置、分液漏斗。

药品：  浓硫酸、环己醇、重铬酸钠、草酸、食盐、无水碳酸钠。

四、实验步骤：

1.铬酸溶液的配制  

 在250mL烧杯中加入30mL水和5.5g重铬酸钠，搅拌使之全部溶解。然后在搅拌下慢慢加入4.5mL浓硫酸，将所得橙红色溶液冷却至30℃以下备用。

2. 氧化反应   在250mL圆底烧瓶中加入5.5mL环己醇，然后取此铬酸溶液lml加入圆底烧瓶中，充分振摇，这时可观察到反应温度上升和反应液由橙红色变为墨绿色，表明氧化反应已经发生。继续向圆底烧瓶中滴加剩余的重铬酸钠（或重铬酸钾）溶液，同时不断振摇烧瓶，控制滴加速度，保持烧瓶内反应液温度在60~65℃之间。若超过此温度时立即在冰水浴中冷却。在圆底挠瓶中插入一支温度计，并继续振摇反应瓶。这时温度徐徐上升，当温度上升到55℃时，用水浴冷却，并维持反应温度在60~65℃。大约0.5h左右，当温度开始下降时移去冷水浴，室温下放置20分钟左右，其间仍要间歇振摇反应瓶几次，最后反应液呈墨绿色。如果反应液不能完全变成墨绿色，则应加入少量草酸（0.5~1.0g或甲醇1mL）以还原过量的氧化剂。

3. 在反应瓶中加入30mL水，如图1装置仪器(改用锥形瓶作接受器)进行蒸馏，收集约50mL馏出液。这一步蒸馏操作实际上是一种简化了的水蒸气蒸馏。环已酮与水形成沸点为95℃的恒沸混合物(含环已酮38.4％)。应注意馏出液的量不能太多，因为馏出液中含水较多，而环已酮在水中的溶解度较大 (31℃时为2.4g)；否则,即使利用盐析效应，也有少量环已酮溶于水而损失掉。

4. 把馏出液用食盐水饱和，并将馏出液移至分液漏斗中，静止，分出有机相。水相用15mL乙醚提取一次，将乙醚提取液与有机相合并，用无水硫酸镁干燥。

5. 按图1装置仪器，在水浴上蒸出乙醚(在接液管的尾部接一通住水槽或室外的橡皮管，以便把易挥发、易燃的乙醚蒸气通入水槽的下水管内或引出室外)，然后改用空气冷接管和接受器(如图2装置)继续蒸馏，收集150~155℃的馏分，产量3~4g。(产率66-72%)。

纯粹环己酮为无色透明液体，沸点155.7℃，相对密度d＝0.9478，折光率1.4507。

乙醚的凝固点－116.2℃，沸点34.5℃，相对密度0.7138（20／4℃）。

 

图2   空气冷凝蒸馏装置

五、存在的问题与注意事项：

1.本实验是一个放热反应，必须严格控制温度。

2.本实验使用大量乙醚作溶剂和萃取剂，故在操作时应特别小心，以免出现意外。

3.环己酮在31℃水解度为2.4g /100ml水中。加入粗盐的目的是为了降低溶解度，有利于分层。

4.反应容器外要用冰水浴冷却。

5.反应完全后反应液呈墨绿色，如果反应液不能完全变成墨绿色，则应加入少量草酸或甲醇以还原过量的氧化剂；

6. 加水蒸馏时，水的馏出量不宜过多，否则即使使用盐析，仍不可避免有少量环己酮溶于水中而损失。

六、深入讨论：

1．盐析的作用是什么？

答：盐析的作用：

    氯化钠是离子子型晶体，溶于水中可增大水的介电常数，使极性小的有机物在水中的溶解度进一步降低，达到萃取分离的目的。

2．能否用铬酸氧化法把2-丁醇和2-甲基-2-丙醇区别开来？说明原因，并写出有关反应式。

答：能用铬酸氧化法把2-丁醇和2-甲基-2-丙醇区别开来。2-丁醇被氧化为2-丁酮，反应液变绿；2-甲基-2-丙醇不被氧化，反应液无颜色变化。

 

3.用铬酸氧化法环己酮的制备实验，为什么要严格控制反应温在55～60℃之间，温度过高或过低有什么不好？

答：本反应是一个放热反应，温度高反应过于激烈，不易控制，易冲出，温度过低反应不易进行，导致反应不完全。

4. 制备环己酮时，在加重铬酸钾(钠)溶液过程中，为什么要待反应物的橙红色完全消失后，方能加入下一批重铬酸钾(钠)？

答：重铬酸钾(钠)的氧化性比较强，如果一次加入很大量的话，会将环己醇氧化到环己酮，再继续氧化开环生成己二酸，所以加入重铬酸钾(钠)时要分批加入，防止过度氧化。而橙红色消失就是重铬酸钾(钠)反应完全的标志。