系统工程实验报告册123

《系 统 工 程》

实验报告册

20       - 20        学年   第      学期

班    级：                             

学    号：                             

姓    名：                             

授课教师：                               

实验学时：                             

信息管理系

20##年9月


实验一  因子分析

一、实验目的：运用因子分析方法分析数据

二、内容：

1.SPSS操作

2.因子分析

3.案例背景、数据及来源

下表资料为25名健康人的7项生化检验结果，7项生化检验指标依次命名为X1至X7，请对该资料进行因子分析

三、实验过程及操作步骤

1.按Analyze→Data Reduction→Factor顺序单击菜单项，打开因子分析主对话框。

2.选PoliticalEconomy、Calculus1 、ComputerCulture、Microeconomics 、Algebra 、Calculus2和VB为分析变量送到右边的Variables栏中。

3.在主对话框中单击Extraction按钮，相应的对话框中：

1)Method菜单中选Principle components项，使用主成分分析方法。

2)Analyz栏中选Correlation matrix项，分析相关矩阵。

3)Extract栏中选择Number of factors 2

4)Display栏中选择Unrotated factor solution，显示未旋转的因子结果。同样选择Scree plot，要求作出特征值的散点图。

5)Maximum iteration convagence 25，结束迭代的判据为到达最大迭代次数25.

4.主对话框中单击Score按钮。在相应的对话框中选择Save as variables

，并在Method栏中选择Rregression，要求通过回归方法计算因子得分并把因子得分作为变量保存到数据文件中。

5.单击Descriptives按钮，在对话框Statistics栏内选择Initial solution选项。

6.在主对话框中单击OK按钮执行运算。

四、软件运算结果及意义分析

五、实验心得体会


实验二  聚类分析

一、实验目的：运用模糊聚类分析方法分析数据

二、内容：

1、SPSS操作

2、聚类分析

3、案例背景、数据及来源

29名儿童的血红蛋白（g/100ml）与微量元素（μg/100ml）测定结果如下表。由于微量元素的测定成本高、耗时长，故希望通过聚类分析（即R型指标聚类）筛选代表性指标，以便更经济快捷地评价儿童的营养状态。 

三、实验过程及操作步骤

1.先打开常用软件里的SPSS 11.5 for Windows.exe,在Variable View中根据题目输入相关数据

2.Data View中先输入数据

3.首先试用系统聚类法对相关数据进行聚类

4.选择菜单:【Analyze】→【lCassify】→【iHerarchical Cluster】，然后选择参与层次聚类分析的变量两次语文考试的成绩到【Variable（s）】框中，再选择一个字符型变量“人名”作为标记变量到【Label Cases by】框中。

5.按“Plots”后进行选择

6.按“Statistics”后进行选择

7.按“Method”后进行选择

8.对第一个表格进行保存，并且命名为“xx.sav”，同时保存输出结果

四、软件运算结果及意义分析

五、实验心得体会

              实验三  系统预测方法比较

一、实验目的：运用系统预测方法分析数据

二、内容：

1、SPSS操作、DPS软件操作

2、多元线性回归分析、曲线回归、灰色模型预测

三、多元线性回归分析

（1）多元线性回归分析案例背景、数据及来源

某医师测得10名3岁儿童的身高（cm）、体重（kg）和体表面积（cm2）资料如下。试用多元回归方法确定以身高、体重为自变量，体表面积为应变量的回归方程。

(2) 多元线性回归分析实验过程及操作步骤

1打开应用统计学实验指导书，新建excel表

2．打开SPSS，将数据导入

3．打开分析，选择回归分析再选择线性

(3)多元线性回归分析软件运算结果及意义分析

六、实验心得体会

          实验四  线性规划

一、实验目的：运用线性规划方法分析数据

二、内容：

1、WinQSB操作

2、用线性规划方法分析

3、案例背景、数据及来源

为研究舒张期血压和血浆胆固醇对冠心病的作用，某医师测定了50-59岁冠心病人15例和正常人16例的舒张压和胆固醇指标，结果如下，试作判别分析，建立判别函数以便在临床中用于筛选冠心病人。

三、实验过程及操作步骤

1．建立数据文件。

舒张压、胆固醇的变量名分别以x1、x2表示，将冠心病人资料和正常人资料合并，一同输入。再定义一变量名为result，用于区分冠心病人资料和正常人资料，即冠心病人资料的result值均为1，正常人资料的result值均为2。

2．选择菜单“Analyze→Classify→Discriminant”项，弹出“Discriminant Analysis”对话框。从对话框左侧的变量列表中选择变量result，进入“Grouping Variable”框，并单击“Define Range”按钮，在弹出的“Discriminant Analysis: Define Range”对话框中，定义判别原始数据的类别区间，在Minimum处输入1，在Maximum处输入2．

3．从对话框左侧的变量列表中选x1、x2，使之进入“Independents”框，作为判别分析的基础数据变量

4．单击“Statistics”按钮，弹出“Discriminant Analysis: Statistics”对话框，在“Descriptive”栏中选“Means”项，对各组的各变量作均数与标准差的描述；在“Function Coefficients”栏中选“Unstandardized”项，显示判别方程的非标准化系数。

   5．单击“Classify”按钮，弹出“Discriminant Analysis: Classification”对话框，在“Plot” 栏选“Combined groups”项，作合并的判别结果分布图；在“Display”栏选“Results for each case”项，对原始资料根据建立的判别方程作逐一回代重判别，同时选“Summary table”项，对这种回代判别结果进行总结评价。

6．单击“Save”按钮，弹出“Discriminant Analysis: Save New Variables”对话框，选择“Predicted group membership”项，将回代判别的结果存入原始数据库中。

7．单击“OK”按钮，得到输出结果。

四、软件运算结果及意义分析

五、实验心得体会

      

 

第二篇：实验报告细则123

实验报告细则123.txt我都舍不得欺负的人，哪能让别人欺负？ 一辈子那么长，等你几年算什么我爱的人我要亲手给她幸福 别人我不放心 我想你的时候我一定要找得到你不许你们欺负他！全世界只有我才可以！放弃你，下辈子吧！！

有机化学实验指导书

The Guides to Experiments in Organic Chemistry

（试用）

化学与材料学院 化学教研组编

20xx年10月

1.1 有机化学实验室规则

从师生人身安全、设备安全以及实验顺利进行的角度讲述有机化学实验室规则。目的是保证有机化学实验正常进行，培养学生养成良好的提出问题、分析考虑问题和用实验解决问题的学习习惯，培养学生科学的实验方法，并保证实验安全。

A、 根据实验教学大纲和实验内容认真做好预习工作，在预习阶段要明确实验目的，熟悉实验内容，根据实验的内容查阅相关的文献资料，切实做好实验前的一切准备工作，做到进实验室之前对整个实验心中有数。

B、 必须熟悉实验室的水电煤气等设备，切实掌握灭火器材、急救药箱的放置地点和使用方法，且模拟训练救火的方法。

C、 遵从指导老师的要求，按照实验内容所规定的步骤、仪器及试剂的规格和用量进行实验，且勿浪费试剂和原材料，节约水电煤气等。

D、 实验过程中要认真观察实验现象，及时记录好实验过程、实验现象和实验数据。

E、 实验时应遵守纪律，保持安静，时常保持实验台、实验室的整洁。

F、 爱护公共仪器、设备和公用设备工具等，在指定地点使用公共设备等，并保持完好、整洁，如果遇到问题及时向指导老师汇报并及时采取措施，使仪器设备尽快能够满足大家使用。

G、 不能在实验室吃东西、吸烟。

H、 实验完毕离开实验室时，应把水、电、煤气。门窗等关闭好，值日生打扫实验室卫生，经指导老师同意后方可离开实验室。

I、 废液、废渣不能随便乱丢、乱放，要集中收集，经统一处理后才可以排放和处置。

1.2有机化学实验室安全知识

有机化学实验所用的药品多数是易燃、易爆、有毒的，所用的仪器设备多数是玻璃制品和一些大型精密测试仪器，为了避免因粗心大意造成不应该的事故，必须在遵守实验室规则的基础上，认真学习实验室安全知识，时刻重视安全问题，提高警惕，严格遵守操作规程，加强安全措施。

A、认真学习、掌握实验室安全规则，切记安全实验是实验顺利进行的根本保障，在实验过程中始终牢记安全第一，并且人身安全是重中之重。

B、熟练掌握实验室事故的预防措施，包括预防火灾，预防爆炸，预防中毒，预防触电等。

C、熟练掌握事故的处理和急救措施，包括火灾的处理，玻璃割伤，烫伤，药品灼伤，爆炸，中毒等。

D、熟悉急救用具的放置和使用方法。

E、熟悉常用的火警、急救电话。

F、切记发生事情一定要冷静，妥善采取措施，保障人身安全、财产安全。并且配合所有人员共同处理事故。

1.3实验预习、实验记录和实验报告的基本要求

A、学生必须认真做好预习，查阅相关资料，认真写好预习报告，无预习报告者或者预习报告写得不符合要求的不得进入实验室实验，并且给予警告和教育。

B、实验过程一定要实时做好实验记录，把实验过程中观察到的实验现象如实科学地记录下来，并且经过个人独立思考、讨论、查阅资料或者向老师请教以解释所观察的现象。

C、实验结束后，整理实验数据，认真撰写实验报告，注意实验报告的规范性和科学性。并且结合理论课所讲的内容总结知识点和实验方法。

1.4有机化学实验文献

介绍有机化学实验相关的工具书、参考书、期刊杂志、化学文献等，教育学生充分利用图书馆和网上资源，自觉查阅文献，收集资料，总结资料等。

有机谷物的物理常数是设计制备实验方案、确定分离提纯化合物方法的重要依据，也常常利用有机化合物的物理性质鉴别有机化合物。因此，熟练使用化学手册和有关参考书对学好有机化学实验是重要的。尤其在开放实验教学中就显得格外重要。如查找实验用反应试剂的安全数据或获得产物的熔、沸点等都必须使用化学手册，做设计性实验和研究性实验就更离不开化学手册。能够熟练地使用手册和参考书将会大幅度减少准备实验所花费的时间。这里，推荐使用有机化学实验最常用的手册、参考书有以下几本。

《有机化学实验常用数据手册》（第三版）（吕俊民编者按，大连理工大学出版社，1997）是针对有机化学实验而编的，几经修订更贴近教学，是有机化学实验配套教材，学生可以做到人手一册。有机化学实验常遇到的“无机化合物的物理常数”和“有机化合物的物理常数”是该手册的重要部分，包括化合物名称（英文）、化学式、相对分子质量、颜色和晶型、相对密度、熔点、沸点、折光率和在水、醇、醚中的溶解度以及条目来源。在常数表的前面有使用说明，后面有化学式索引。该手册的第二部分内容是与有机化学实验有关的热力学方面的数据，例如水的饱和蒸气压、共沸混合物，盐在不同温度下溶解度，无机化合物在有机溶剂

中的溶解度，有机化合物的溶解度，溶液浓度与相对密度，水溶液的蒸气压，水溶液沸腾温度，水溶液凝固温度，有机酸碱的解离常数等。手册的第三部分，关于物质的安全数据，例如，易燃物质的闪点和爆炸极限，空气中某些化学物质的允许浓度等。

《Handbook of Chemistry and physics》是美国化学橡胶公司出版的，又简称CRC手册。

《Merck Index》是另一本有机化学实验室常用的参考书，主要包括药物、天然化合物和一些常见有有机化合物。

有机化合物信息的第三个来源是供应商的化学试剂目录，如各种版本的《化学试剂目录》、《化工产品目录》，包括所供应的试剂、产品的物理化学性质及使用安全性等。

有机化合物信息的第四个来源是因特网，可根据各实验室的条件到化学网站去查找化学资料。

2.1常用玻璃仪器及实验装置

在有机实验中经常会用到一些玻璃仪器及实验装置，熟悉这些仪器、装置及其维护方法是十分必要的。

2.1.1玻璃仪器

常用的玻璃仪器分为两类，普通玻璃仪器和标准磨口仪器。

标准磨口，顾名思义，接口部位的尺寸大小都是统一的，即标准化的。例如，14口、19口、24口指的就是磨口的最大端直径分别为 14 mm、19 mm和 24 mm。只要是相同尺寸的标准磨口，相互之间便可以装配吻合。对不同尺寸的磨口仪器，还可以通过相应尺寸的大小磨口接头使之相互连接。

在使用标准磨口仪器的过程中应该注意，装配时要对齐，不可用力过猛，以免破裂。一般情况下，磨口处不必涂润滑剂。若作减压蒸馏时，应适当地涂抹真空脂。实验结束后应及时拆卸仪器，以免粘结难卸。常用标准磨口仪器及其他玻璃仪器见图2-1～图2-3。

与普通玻璃仪器相比，标准磨口仪器要贵得多，不过，由于标准磨口仪器的装配、拆卸非常方便，因而得到广泛的应用。

2.1.2常用仪器装置

在图2-1、图2-2中，列出了一些常用的标准磨口仪器，利用这些基本“配件”可以搭建出一般常规有机化学实验中所需要的实验装置，如蒸馏、分馏、回流、搅拌、气体吸收等装置。

圆底烧瓶 三口烧瓶 直形冷凝管

球形冷凝管 蛇形冷凝管

滴液漏斗 恒压漏斗

图2-1常用标准磨口仪器

蒸馏头 克氏蒸馏头

真空尾接管 尾接管

塞子 温度计套管

图2-2 常用标准磨口仪器 空气冷凝管 接头

烧杯 锥形瓶

三角漏斗 粉末漏斗 布氏漏斗 吸滤瓶

图2-3 其他玻璃仪器

图2-4是一组常见回流装置。当回流温度不太高时（低于140℃），通常选用球形冷凝管（见图2-4（1））

图2-4 回流装置 图2-5 反应装置

或直形冷凝管，不过前者较之后者冷凝效果要好一些。如果实验要求干燥无水，在冷凝管上端还应配置干燥管（见图2-4（2））。当回流温度较高时（高于140℃），就要选用空气冷凝管（见图2-1），因为球形或直形冷凝管在高温下容易炸裂。

图2-5是一个常用的反应装置。图2-6是一组常用的搅拌反应装置。如果只是要求搅拌、回流和滴加试剂，采用图2-6（1）所示装置即可。如果不仅要满足上述要求，而且还要经常测试反应温度，这就需要采用图2-6（2）和（3）所示装置，或采用四口烧瓶来装配反应装置。当然，如果用磁力搅拌器代替机械搅拌器，则用二口烧瓶即可。若所添加的试剂对空气和水敏感，反应要求干燥无水，则应采用恒压滴液漏斗和干燥管（如图2.6（3）所示）。

（1） （2）

图2-6搅拌反应装置图

图2-7是一组气体吸收装置。如果反应过程中有气体产生，那就要安装如图2-7所示的气体吸收装置。

图2.7 气体吸收装置

在图2-7的烧杯或吸滤瓶中可装入一些气体吸收液，如酸液或碱液， 以吸收反应过程中产生的碱性或酸性气体。

2.1.3注意事项

（l）磨口仪器如果粘结在一起，不可使劲拆卸。可先用电吹风对着粘结接口处加热，然后再试着拆卸。

（2）对玻璃仪器加热，除了试管外一般都不可直接用火加热，以防破裂。

（3）厚壁玻璃仪器如吸滤瓶受热易破裂，故不可直接对其加热。计量类容器如量筒受热会影响计量准确度，洗净后宜凉干而不宜置于高温下烘烤。

（4）具塞玻璃仪器（如滴液漏斗）不用时，应该将旋塞与磨口之间用纸片隔离开来，以免粘牢。

（5）如果用滴液漏斗或者三口烧瓶等玻璃仪器盛装碱性溶液，使用完后应及时洗涤，以防止粘结。

（6）清洗玻璃仪器时，可用去污粉或者家用洗洁精进行洗涤，清洗完毕，用清水冲净，倒置在玻璃仪器架上凉干。如果需要快速凉干，可用少许丙酮或乙醇进行涮洗，洗毕后用电吹风干燥。

（7）在回流装置中，一般多采用球形冷凝管。因为蒸气与冷凝管接触面积较大，冷凝效果较好，尤其适合于低沸点溶剂的回流操作。如果回流温度较高，也可采用直形冷凝管。当然，当回流温度高于140℃时就该用空气冷凝管。

（8）在搅拌反应中，如果反应混合物量较大，或较粘稠，或含有固体物质，这时，用磁力搅拌效果不佳，而应以机械搅拌器搅拌为宜。

（9）在采用气体吸收装置时（见图2-7），应密切注意观察气体吸收情况。有时会因为反应温度的变化而导致体系内形成一定的负压，从而发生气体吸收液倒吸现象。解决的办法很简单：保持玻璃漏斗或玻璃管悬在近离吸收液的液面上，使反应体系与大气相通，消除负压。

2.2蒸馏

液态物质受热沸腾化为蒸气，蒸气经冷凝又转变为液体，这个操作过程就称作蒸馏（Distillation）。蒸馏是纯化和分离液态物质的一种常用方法，通过蒸馏还可以测定纯液态物质的沸点。

2.2.1实验原理

纯的液态物质在一定压力下具有确定的沸点，不同的物质具有不同的沸点。蒸馏操作就是利用不同物质的沸点差异对液态混合物进行分离和纯化。当液态混合物受热时，由于低沸点物质易挥发，首先被蒸出，而高沸点物质因不易挥发或挥发出的少量气体易被冷凝而滞留在蒸馏瓶中，从而使混合物得以分离。不过，只有当组分沸点相差在30℃以上时，蒸馏才有较好的分离效果。如果组分沸点差异不大，就需要采用分馏操作对液态混合物进行分离和纯化。

需要指出的是，具有恒定沸点的液体并非都是纯化合物，因为有些化合物相互之间可以形成二元或三元共沸混合物，而共沸混合物是不能通过蒸馏操作进行分离的。通常，纯化合物的沸程（沸点范围）较小（约0.5～l℃），而混合物的沸程较大。因此，蒸馏操作既可用来定性地鉴定化合物，也可用以判定化合物的纯度。

2.2.2实验方法

安装好蒸馏烧瓶、冷凝管、接引管和接受瓶（见图2-8），然后将待蒸馏液体通过漏斗从蒸馏烧瓶颈口加入到瓶中，投入l～2粒沸石，再配置温度计。

接通冷凝水，开始加热，使瓶中液体沸腾。调节火焰，控制蒸馏速度，以1～2滴／秒为宜。在蒸馏过程中，注意温度计读数的变化，记下第一滴馏出液流出时的温度。当温度计读数稳定后，另换一个接受瓶收集馏分。如果仍然保持平稳加热，但不再有馏分流出，而且温度会突然下降，这表明该段馏分已近蒸完，需停止加热，记下该段馏分的沸程和体积（或质量）。馏分的温度范围愈小，其纯度就愈高。

有时，在有机反应结束后，需要对反应混合物直接蒸馏，此时，可以将三口烧瓶作蒸馏瓶组装成蒸馏装置直接进行蒸馏（见图2-9）。

图2-8 简单蒸馏装置图 图2-9 由反应装置改装的蒸馏装置图

2.2.3注意事项

（1）蒸馏烧瓶大小的选择依待蒸馏液体的量而定。通常，待蒸馏液体的体积约占蒸馏烧瓶体积的1/3～2/3。

（2）当待蒸馏液体的沸点在140℃以下时，应选用直形冷凝管；沸点在140℃以上时，就要选用空气冷凝管，若仍用直形冷凝管则易发生爆裂。

（3）如果蒸馏装置中所用的接引管无侧管，则接引管和接受瓶之间应留有空隙，以确保蒸馏装置与大气相通。否则，封闭体系受热后会引发事故。

（4）沸石是一种带多孔性的物质，如素瓷片或毛细管。当液体受热沸腾时，沸石内的小气泡就成为气化中心，使液体保持平稳沸腾。如果蒸馏已经开始，但忘了投沸石，此时千万不要直接投放沸石，以免引发暴沸。正确的做法是，先停止加热，待液体稍冷片刻后再补加沸石。

（5）蒸馏低沸点易燃液体（如乙醚）时，千万不可用明火加热，此时可用热水浴加热。在蒸馏沸点较高的液体时，可以用明火加热。明火加热时，烧瓶底部一定要置放石棉网，以防因受热不匀而炸裂。

（6）无论何时，都不要使蒸馏烧瓶蒸干，以防意外。

2.3 分馏

简单蒸馏只能对沸点差异较大的混合物作有效的分离，而采用分馏柱进行蒸馏则可对沸点相近的混合物进行分离和提纯，这种操作方法称为分馏（Fractional Distillation）。简单地说，分馏就是多次蒸馏，利用分馏技术甚至可以将沸点相距1～2℃的混合物分离开来。

2.3.1实验原理

当混合物受热沸腾时，其蒸汽首先进入分馏柱。由于柱内外存在温差，柱内蒸汽中高沸点组分受柱外空气的冷却而被冷凝，并流回至烧瓶，从而导致继续上升的蒸汽中低沸点组分的含量相对增加。这一个过程可以看作是一次简单的蒸馏。当高沸点冷凝液在回流途中遇到新蒸上来的蒸汽时，两者之间发生热交换，上升的蒸汽中，同样是高沸点组分被冷凝，低沸点组

分继续上升。这又可以看作是一次简单蒸馏。蒸汽就是这样在分馏柱内反复地进行着气化、冷凝和回流的过程，或者说，重复地进行着多次简单蒸馏。因此，只要分馏柱的效率足够高，从分馏柱上端蒸出的蒸汽组分就能接近低沸点单组分的纯度，而高沸点组分仍回流到蒸馏烧瓶中。需要指出的是，由于共沸混合物具有恒定的沸点，与蒸馏一样，分馏操作也不可用来分离共沸混合物。

2.3.2实验方法

将待分馏物质装入圆底烧瓶，并投放几粒沸石，然后依序安装分馏柱、温度计、冷凝管、接引管及接受瓶（见图2-10）。

图2-10 分馏装置图

接通冷凝水，开始加热，使液体平稳沸腾。当蒸汽缓缓上升时，注意控制温度，使馏出速度维持在2～3秒钟一滴。记录第一滴馏出液滴入接受瓶时的温度，然后根据具体要求分段收集馏分，并记录各馏分的沸点范围及体积。

2.3.3注意事项

（1）蒸馏瓶及冷凝管的选择参见2.1.2中的图2-1。

（2）分馏柱柱高是影响分馏效率的重要因素之一。一般来讲，分馏柱越高，上升蒸气与冷凝液间的热交换次数就越多，分离效果就越好。但是，如果分馏柱过高，则会影响馏出速度。

（3）分馏柱内的填充物也是影响分馏效率的一个重要因素。填充物在柱中起到增加蒸气与回流液接触的作用，填充物比表面积越大，越有利于提高分离效率。不过，需要指出的是，填充物之间要保持一定的空隙，否则会导致蒸馏困难。实验室中常用的韦氏（Vigreux）分馏柱是一种柱内呈刺状的简易分馏柱，不需另加填料。

（4）当室温较低或待分馏液体的沸点较高时，分馏柱的绝热性能就会对分馏效率产生显著影响。在这种情况下，如果分馏柱的绝热性能差，其散热就快，因而难以维持柱内气液两相间的热平衡，从而影响分离效果。为了提高分馏柱的绝热性能，可用玻璃布等保温材料将柱身裹起来。

（5）在分馏过程中，要注意调节加热温度，使馏出速度适中。如果馏出速度太快，就会产生液泛现象，即回流液来不及流回至烧瓶，并逐渐在分馏柱中形成液柱。若出现这种现象，应停止加热，待液柱消失后重新加热，使气液达到平衡，再恢复收集馏分。

2.4 水蒸气蒸馏

将水蒸气通入不溶于水的有机物中或使有机物与水经过共沸而蒸出，这个操作过程称为水蒸气蒸馏（Steam Distillation）。水蒸气蒸馏是分离和提纯液态或固态有机物的一种方法。

2.4.1实验原理

根据分压定律，当水与有机物混合共热时，其蒸气压为各组分之和。即

P混合物 = P水 + P有机物

如果水的蒸气压和有机物的蒸气压之和等于大气压，混合物就会沸腾，有机物和水就会一起被蒸出。显然，混合物沸腾时的温度要低于其中任一组分的沸点。换句话说，有机物可以在低于其沸点的温度条件下被蒸出。从理论上讲，馏出液中有机物（W有机物）与水（W水）的重量之比，应等于两者的分压（P有机物和P水）与各自分子量（M有机物和M水）乘积之比。

例如，对1-辛醇进行水蒸气蒸馏时，l-辛醇与水的混合物在99.4℃沸腾。通过查阅手册不难得知，纯水在99.4℃时的蒸气压力99.18 kPa（744 mmHg）。按分压定律，水的蒸气压与 l-辛醇的蒸气压之和等于 101.31 kPa（760 mmHg）。因此，1-辛醇在 99.4℃时的蒸气压必为

2.13kPa（16 mmHg）。故每蒸出 1g水便有 0.16 g 1-辛醇被蒸出。

由于有机物与水共热沸腾的温度总在100℃以下，因此，水蒸气蒸馏操作特别适用于在高温

下易发生变化的有机物分离。当然，有机物还须具有至少为 0.7 kPa（5 mmHg）的蒸气压，且不溶于水。此外，那些含有大量树脂状杂质、直接用蒸馏或重结晶等方法难以分离的混合物也可以采用水蒸气蒸馏的方法来分离。

2.4.2实验方法

依序安装水蒸气发生器、圆底烧瓶、克氏蒸馏头、温度计、冷凝管、接引管和接受瓶（参见图2-11（1））。将待分离混合物转入烧瓶中，将T形管活塞打开，加热水蒸气发生器使水沸腾。当有水蒸气从T形管支口喷出时，将支管口关闭，使水蒸气通入烧瓶。连通冷却水，使混合蒸气能在冷凝管中迅速冷凝而流入接受瓶。馏出速度以2滴／秒为宜，通过调节火焰加以控制。当馏出液清亮透明、不再含有油状物时，即可停止蒸馏。先打开T形管支口，然后停止加热。将收集液转入分液漏斗，静置分层，除去水层，即得分离产物。

如果不用水蒸气发生器而采用一种更为简单的水蒸气蒸馏装置也可以正常地进行水蒸气蒸馏操作（见图2-11（2））。其操作方法也很简单，先将待分离有机物和适量的水置人圆底烧瓶中，再投人几粒沸石，接通冷凝水，开始加热，保持平稳沸腾。其他操作同前面叙述相同，只是当烧瓶内的水经连续不断地蒸馏而减少时，可通过蒸馏头上配置的滴液漏斗补加水。如果依装置图2-11（2）进行水蒸气蒸馏操作容易使混合物溅入冷凝管，使分离纯化受到影响，那么采用图2-11（3）来操作就可以有效地避免这个问题。不过，由于克氏蒸馏头弯管段较长，蒸气易冷凝，影响有效蒸馏。此时，可以用玻璃棉等绝热材料缠绕，以避免热量迅速散失，从而提高蒸馏效率。

图2-11水蒸气蒸馏

2.4.3注意事项

（1）水蒸气发生器中一定要配置安全管。可选用一根长玻璃管作安全管，管子下端要接近水蒸气发生器底部。使用时，注入的水不要过多，一般不要超出其容积的2/3。

（2）水蒸气发生器与烧瓶之间的连接管路应尽可能短，以减少水蒸气在导入过程中的热损耗。

（3）导入水蒸气的玻璃管应尽量接近圆底烧瓶底部，以利提高蒸馏效率。

（4）在蒸馏过程中，如果有较多的水蒸气因冷凝而积聚在圆底烧瓶中，可以用小火隔着石棉网在圆底烧瓶底部加热。

（5）实验中，应经常注意观察安全管。如果其中的水柱出现不正常上升，应立即打开T形管，停止加热，找出原因，排除故障后再重新蒸馏。

（6）停止蒸馏时，一定要先打开T形管，然后停止加热。如果先停止加热，水蒸气发生器因冷却而产生负压，会使烧瓶内的混合液发生倒吸。

2.5 减压蒸馏

有些有机化合物热稳定性较差，常常在受热温度还未到达其沸点就已发生分解、氧化或聚合。对这类化合物的纯化或分离就不宜采取常压蒸馏的方法，而应该在减压条件下进行蒸馏。减压蒸馏又称真空蒸馏（Vacuum Distillation），可以将有机化合物在低于其沸点的温度下蒸馏出来。减压蒸馏尤其适合于蒸馏那些沸点高、热稳定性差的有机化合物。

2.5.1实验原理

液体化合物的沸点与外界压力有密切的关系。当外界压力降低时，使液体表面分子逸出而沸腾所需要的能量也会降低。换句话说，如果降低外界压力，液体沸点就会随之下降。例如，苯甲醛在常压下的沸点为 179℃／101.3 kPa（760 mmHg），当压力降至 6.7 kPa（50 mmHg）时，其沸点已降低到 95℃。通常，当压力降低到 2.67 kPa（20 mmHg）时，多数有机化合物的沸点要比其常压下的沸点低100℃左右。沸点与压力的关系可近似地用图2-12推出。例如，某一化合物在常压下的沸点为 200℃，若要在 4.0 kPa（30 mmHg）的减压条件下进行蒸馏操作，那么其蒸出沸点是多少呢？首先在图2-12中常压沸点刻度线上找到200℃标示点，在系统压力曲线上找出 4.0 kPa（30 mmHg）标示点，然后将这两点连接成一直线并向减压沸点刻度线延长相交，其交点所示的数字就是该化合物在 4.0 kPa（30 mmHg）减压条件下的沸点，即 100℃。在没有其他资料来源的情况下，由此法所得估计值对于实际减压蒸馏操作还是具有一定的参考价值。

A（减压沸点） B（常压沸点） C（系统压力mmHg）

图2-12 液体在常压和减压下的沸点近似关系图

2.5.2实验方法

通常，减压蒸馏系统是由蒸馏装置、安全瓶、气体吸收装置、缓冲瓶及测压装置组成。在作减压蒸馏操作时，依次装配蒸馏烧瓶、克氏蒸馏头、冷凝管、真空接引管及接受瓶，以玻璃漏斗将待蒸馏物质注入蒸馏烧瓶中，配置毛细管，使毛细管尽量接近瓶底（见图2-13(1)）。

将真空接引管用厚壁真空橡皮管依序与安全瓶、冷却阱、真空计、气体吸收塔、缓冲瓶及油泵相连接（见图2-14）。冷却阱可置于广口保温瓶中，用液氮或冰-盐冷却剂冷却。

（1） （2）

（3）

图2-13 减压蒸馏装置

先打开安全瓶上的活塞，使体系与大气相通。然后开启油泵抽气，慢慢关闭安全瓶上的旋塞，同时注意观察压力计读数的变化。通过小心旋转安全瓶上的旋塞，使体系真空度调节至所需值。

接通冷凝管上的冷凝水，开始用热浴液对蒸馏烧瓶加热，通常浴液温度要高出待蒸馏物质减压时的沸点30℃左右。蒸馏速度以1～2滴／秒为宜。当有馏分蒸出时，记录其沸点及相应

的压力读数。如果待蒸馏物中有几种不同沸点的馏分，可通过旋转多头接引管、收集不同的馏分。

图2-14 旋转蒸发仪

蒸馏结束后，停止加热，慢慢打开安全瓶上的旋塞，待系统内外的压力达到平衡后，关闭油泵。

在使用油泵进行减压蒸馏前，通常要对待蒸馏混合物作预处理，或者在常压下进行简单蒸馏（见2.2），或者在水泵减压下利用旋转蒸发仪蒸馏（见图2-14），以蒸除低沸点组分。

2.5.3注意事项

（l）在减压蒸馏装置中，从克氏蒸馏头直插蒸馏瓶底的是末端如细针般的毛细管，它起到引入气化中心的作用，使蒸馏平稳。如果蒸馏瓶中装入磁力搅拌子，在减压蒸馏过程中，开启磁力搅拌器，也可保持平稳蒸馏，这样就不必安装毛细管（见图2-13（2））。如果待蒸馏物对空气敏感，在磁力搅拌下减压蒸馏就比较合适。此时若仍使用毛细管，则应通过毛细管导入惰性气体（如氮气），来加以防护。

（2）打开油泵后，要注意观察压力计。如果发现体系压力无多大变化，或系统不能达到油泵应该达到的真空度，那么就该检查系统是否漏气。检查前先将油泵关闭，再分段查那些连接部位。如果是蒸馏装置漏气，可以在蒸馏装置的各个连接部位适当地涂一点真空脂，并通过旋转使磨口接头处吻合致密。若在气体吸收塔及压力计等其他相串连的接合部位漏气，可涂上少许熔化的石蜡，并用电吹风加热熔融（或涂上真空脂）。检查完毕，即可按实验方法所述程序开启油泵。

（3）减压蒸馏时，一定要采取油浴（或水浴）的方法进行均匀加热。一般浴温要高出待蒸馏物在减压时的沸点30℃左右。

（4）如果蒸馏少量高沸点物质或低熔点物质，则可采用图2-13（3）所示装置进行蒸馏，即省去冷凝管。如果蒸馏温度较高，在高温蒸馏时，为了减少散热，可在克氏蒸馏头处用玻璃棉等绝热材料缠绕起来。如果在减压条件下，液体沸点低于140～150℃，可用冷水浴对接受瓶冷却。

（5）使用油泵时，应注意防护与保养，不可使水分、有机物质或酸性气体侵入泵内，否则会严重降低油泵的效率。在蒸馏装置与油泵之间所安装的安全瓶、冷却阱、气体吸收塔及缓冲瓶，目的就是为了保护油泵。倘若在蒸馏时，突然发生暴沸或冲料，安全瓶就起到防护作用。有时，由于系统内压力发生突然变化，从而导致泵油倒吸，缓冲瓶的设置就可以避免泵油冲入气体吸收塔。另外，装在安全瓶口上的带旋塞双通管可用来调节系统压力或放气。对于那些被抽出来的沸点较低的组分，可视具体情况将冷却阱浸入到盛有液氮或干冰或冰-水或冰-盐等冷却剂的广口保温瓶中进行冷却。吸收塔，也称干燥塔，一般设2～3个。这些干燥塔中分别装有无水氯化钙、颗粒状氢氧化钠及片状固体石蜡，用以吸收水分、酸性气体及烃类气体。应该指出的是，在用油泵减压蒸馏前，一定要先作简单蒸馏或用水泵减压蒸馏，以蒸除低沸点物质，防止低沸点物质抽入油泵。

（6）图2-15为封闭式水银压力计，常用于测量减压系统的真空度。其两臂汞面高度之差即为减压系统的真空度。使用时应当注意，当减压操作结束时，要小心旋开安全瓶上的双通旋塞，让气体慢慢进入系统，使压力计中的水银柱缓缓复原，以避免因系统内的压力突增使水银柱冲破玻璃管。

图2-15封闭式水银压力计

2.6 熔点测定

在大气压力下，化合物受热由固态转化为液态时的温度称为该化合物的熔点。熔点是固体有机化合物的物理常数之一，通过测定熔点不仅可以鉴别不同的有机化合物，而且还可判断其纯度。

2.6.1实验原理

严格地说，所谓熔点指的是在大气压力下化合物的固-液两相达到平衡时的温度。通常纯的有机化合物都具有确定的熔点，而且从固体初熔到全熔的温度范围（称熔程或熔距）很窄，一般不超过0.5～1℃。但是，如果样品中含有杂质，就会导致熔点下降、熔距变宽。因此，通过测定熔点，观察熔距，可以很方便地鉴别未知物，并判断其纯度。显然，这一性质可用来鉴别两种具有相近或相同熔点的化合物究竟是否为同一化合物。方法十分简单，只要将这两种化合物混合在一起，并观测其熔点。如果熔点下降，而且熔距变宽，那必定是两种性质不同的化合物。需要指出的是，有少数化合物，受热时易发生分解。因此，即使其纯度很高，也不具有确定的熔点，而且熔距较宽。

2.6.2实验方法

将干燥过的待测样品置放在干燥洁净的表面皿上，用玻璃棒将其研细。然后用测熔点毛细管开口的一端垂直插入粉末状的样品中，即见有少许样品进入毛细管。再将毛细管开口端朝上，让毛细管封口端在实验台上轻击几下，样品便落入毛细管底部。如此操作反复几次，然后让毛细管封口端朝下，在一长约50cm直立于表面皿上的玻璃管中自由落下，反复操作几次，使毛细管中的样品装得致密均匀；样品高约 4 mm。然后将装有样品的毛细管用细橡皮圈固定在温度计上，并使毛细管装样部位位于水银球处（见图2-16）。

图2-16 熔点测定装置

将提勒（Thiele）熔点测定管固定在铁架台上，注入导热液，使导热液液面位于提勒熔点测定管交叉口处。管口配置开有小槽的软本塞，将带有测熔毛细管的温度计插入其中，使温度计的水银球位于提勒熔点测定管两支管的中间。

粗测时，用小火在提勒熔点测定管底部加热，升温速度以5℃／min为宜。仔细观察温度的变化及样品是否熔化。记录样品熔化时的温度，即得试样的粗测熔点。移去火焰，让导热液温度降至粗测熔点以下约30℃，即可参考粗测熔点进行精测。

精测时，将温度计从提勒熔点测定管中取出，换上第二根熔点管后便可加热测定。初始升温可以快一些，约5℃／min；当温度升至离粗测熔点约10℃时，要控制升温速度在1℃／min左右。如果熔点管中的样品出现塌落、湿润，甚至显现出小液滴，即表明开始熔化，记录此时的温度（即初熔温度）。继续缓缓的升温，直至样品全熔，记录全熔（即管中绝大部分固体已熔化，只剩少许即将消失的细少晶体）时的温度。固体熔化过程参见图2-17。

样品初始态 出现塌落 刚出现液滴 即将消失的晶体 液体

图2-17 固体熔化过程示意图

2.6.3注意事项

（1）用提勒熔点测定管测定熔点是实验室中常用的一种测定熔点的方法。此外，还可采用显微熔点测定仪或数字熔点仪。其中，用显微熔点测定仪测定熔点具有使用样品少、可测高熔点样品、可观察样品在受热过程中的变化等特点。

（2）待测样品一定要经充分干燥后再进行测定熔点。否则，含有水分的样品会导致其熔点下降、熔距变宽。另外，样品还应充分研细，装样要致密均匀，否则，样品颗粒间传热不匀，也会使熔距变宽。

（3）导热介质的选择可根据待测物质的熔点而定。若熔点在95℃以下，可以用水作导热液；若熔点在95～220℃范围内，可选用液体石蜡油；若熔点温度再高些，可用浓硫酸（250～270℃），但需注意安全。

（4）在向提勒熔点测定管注入导热液时不要过量。要考虑到导热液受热后，其体积会膨胀的因素。另外，用于固定熔点管的细橡皮圈不要浸入导热液中，以免溶胀脱落。

（5）样品经测定熔点冷却后又会转变为固态，由于结晶条件不同，会产生不同的晶型。同一化合物的不同晶型，它们的熔点常常不一样。因此，每次测熔点都应该使用新装样品的熔点管。

2.7沸点测定

当纯净液体物质受热至蒸气压与处界压力相等时就会沸腾，此时的温度就是该物质的沸点（ Boiling Point，简记bp）。沸点是有机化合物的物理常数之一，通过测定沸点可以鉴别有机化合物，并判断其纯度。

2.7.1实验原理

在一定压力下，每一种化合物都有其特定的沸点。换句话说，同一种化合物在不同的压力下，其沸点是不同的。因此，描述一种化合物的沸点常要注明其压力条件。例如，二苯甲酮在13.3 kPa（100 mmHg）时，沸腾温度为 224.4℃，记为 224.4℃／13.3 kPa。不过，如果指的是其常压下的沸点，则通常不注明压力条件。例如，二苯甲酮的沸点记为305.4℃，指的就是常压下的沸点。需要指出的是，具有恒定沸点的液体并不一定都是纯化合物，因为共沸混合物也具有恒定的沸点。因此，测定沸点只能定性地鉴别一个化合物。不过，就一种已知物而言，通过测其沸点，看其沸程范围是可以判断其纯度的。因为，纯化合物的沸程一般较窄，约为0.5～1℃。测定沸点有常量法和微量法。常量法采用的是蒸馏装置，其方法与简单蒸馏操作相同（见2.2节）；而微量法所使用的装置与熔点测定装置相似。

2.7.2实验方法

以内径3～4mm、长8～10cm、一端封口的玻璃管作沸点管，向管内滴加1滴待测液体。另用一根内径约 lmm、长约 9 cm的玻璃毛细管作内管，内管一端是封闭的。将内管开口端向下插入沸点管中（见图2-18），用小橡皮圈将沸点管固定在温度计旁，使沸点管底端位于温度计水银球部位，并插入提勒熔点测定管中（见图2-16）。缓缓加热，慢慢升温，不久会观察到有气泡从沸点管内的液体中逸出，这是由于内管中的气体受热膨胀所致。当升温至液体的沸点时，沸点管中将有一连串的气泡快速逸出。此时，立即停止加热，让浴液自行冷却，管内气体逸出的速度将会减慢。当最后一个气泡因液体的涌入而缩回内管中时，内管内的蒸气压与外界压力正好相等，此时的温度即为该液体在常压下的沸点。

图2-18 微量法沸点测定管

2.7.3注意事项

（1）测定沸点时，加热不应过猛，尤其是在接近样品的沸点时，升温更要慢一些，否则沸点管内的液体会迅速挥发而来不及测定。

（2）如果在加热测定沸点过程中，没能观察到一连串小气泡快速逸出，可能是沸点内管封口处没封好之故。此时，应停止加热，换一根内管，待导热液温度降低20℃后即可重新测定。

2.8 重结晶

利用被纯化物质与杂质在同一溶剂中的溶解性能的差异，将其分离的操作称为重结晶（Recrystallization）。重结晶是纯化固体有机化合物最常用的一种方法。

2.8.1实验原理

固体有机物在溶剂中的溶解度受温度的影响很大。一般来说，升高温度会使溶解度增大，而降低温度则使溶解度减小。如果将固体有机物制成热的饱和溶液，然后使其冷却，这时，由于溶解度下降，原来热的饱和溶液就变成了冷的过饱和溶液，因而有晶体析出。就同一种溶剂而言，对于不同的固体化合物，其溶解性是不同的。重结晶操作就是利用不同物质在溶剂中的不同溶解度，或者经热过滤将溶解性差的杂质滤除；或者让溶解性好的杂质在冷却结晶过程仍保留在母液中，从而达到分离纯化的目的。

2.8.2实验方法

（l）常量重结晶：

对于1g以上的固体样品纯化，一般都采用常量重结晶法。首先将待重结晶的有机物装入圆底烧瓶中，加入少于估算量的溶剂，投入几粒沸石，配置回流冷凝管（见图2-4）。连通冷凝水，加热至沸，并不时地摇动。如果仍有部分固体没有溶解，再逐次添加溶剂，并保持回流。如果溶剂的沸点较低，当固体全部溶解后再添加一些溶剂，其量约为已加入溶剂量的15％。

如果溶液中含有色杂质，可以采用活性炭脱色。加入活性炭之前，一定要待上述溶液稍冷却，以防引起暴沸。加入活性炭的量一般为待重结晶有机物投入量的1％～5％。继续加热，沸煮5～10 min，用经预热过的布氏漏斗趁热过滤，滤除不溶性杂质和活性炭。所得滤液让其自然冷却至室温，使晶体析出。然后在室温下过滤，以除去在溶剂中溶解度大的、仍残留在母液中的杂质。滤除母液后，再用少量溶剂对固体收集物洗涤几次，抽干后将晶体置放在表面皿上进行干燥。晶体的纯度可采用熔点测定法进行初步鉴定。

（2）半微量重结晶：

如果待纯化样品较少时（少于 500 mg），用普通布氏漏斗作重结晶操作是比较困难的，一般损失较大，而用Y形砂芯漏斗操作，则十分方便，产物损失较小（见图2-19）。

操作时首先将样品由玻璃管口放入球中，加入少许溶剂把落在玻璃管道内的样品冲洗下去，置玻璃球于油浴或热水浴中加热至微沸，再用滴管向球中补加溶剂，直至样品全部溶解。停止热浴，并擦净玻璃球上的油迹或水迹。然后，迅速将玻璃球倒置，用橡皮气球通过玻璃管向Y形漏斗内加压，使漏斗内热的饱和溶液经过砂芯漏斗滤入净洁的容器中，静置、结晶。

图2-19 半微量重结晶

2.8.3注意事项

（l）选择适当的溶剂是重结晶过程中一个重要的环节。所选溶剂应该具备以下条件：不与待纯化物质发生化学反应；待纯化物质和杂质在所选溶剂中的溶解度有明显的差异，尤其是待纯化物质在溶剂中的溶解度应随温度的变化有显著的差异；另外，溶剂应容易与重结晶物质分离。如果所选溶剂不仅满足上述条件，而且经济、安全、毒性小、易回收，那就更理想了。

（2）如果所选溶剂是水，则可以不用回流装置。若使用易挥发的有机溶剂，一般都要采用回流装置。

（3）在采用易挥发溶剂时通常要加入过量的溶剂，以免在热过滤操作中，因溶剂迅速挥发导致晶体在过滤漏斗上析出。另外，在添加易燃溶剂时应该注意避开明火。

（4）溶液中若含有色杂质，会使析出的晶体污染；若含树脂状物质更会影响重结晶操作。遇到这种情况，可以用活性炭来处理。通常，活性炭在极性溶液（如水溶液）中的脱色效果较好，而在非极性溶液中的脱色效果要差一些。需要指出的是，活性炭在吸附杂质的同时，对待纯化物质也同样具有吸附作用。因此，在能满足脱色的前提下，活性炭的用量应尽量少。

（5）热过滤操作是重结晶过程中的另一个重要的步骤。热过滤前，应将漏斗事先充分预热。热过滤时操作要迅速，以防止由于温度下降使晶体在漏斗上析出。

（6）热过滤后所得滤液应让其静置冷却结晶。如果滤液中已出现絮状结晶，可以适当加热使其溶解，然后自然冷却，这样可以获得较好的结晶。

（7）经冷却、结晶、过滤后所得的母液，在室温下静置一段时间，还会析出一些晶体，但其纯度就不如第一批晶体。如果对于结晶纯度有一定的要求，前后两批结晶就不可混合在一起。

（8）在用Y形管热过滤前，一定要将样品溶液的玻璃球部擦净，否则在倒置过滤时，残留在玻璃球部的溶液可能会污染滤液。

2.9萃取

用溶剂从固体或液体混合物中提取所需要的物质，这一操作过程就称为萃取（Extraction）。萃取不仅是提取和纯化有机化合物的一种常用方法，而且可以用来洗去混合物中的少量杂质。

2.9.1实验原理

萃取是利用同一种物质在两种互不相溶的溶剂中具有不同溶解度的性质，将其从一种溶剂转移到另一种溶剂，从而达到分离或提纯目的的一种方法。

在一定温度下，同一种物质（M）在两种互不相溶的溶剂（A，B）中遵循如下分配原理：

K=(WM/VA)/(W,M/V,B)

式中， K表示分配常数； WM/VA表示 M组分在体积为 V的溶剂（A）中所溶解的克数（W）；W,M/V,B表示 M组分在体积为 V’的溶剂（B）中所溶解的克数（W’）。

换句话说，物质（M）在两种互不相溶的溶剂中的溶解度之比，在一定温度下是一个常数。上式也可以改写为：

K=(WM/W,M)×(V,B/VA)

可见，当两种溶剂的体积相等时，分配常数K就等于物质（M）在这两种溶剂中的溶解度之比。显然，如果增加溶剂的体积，溶解在其中的物质（M）量也会增加。

由以上公式还可以推出，若用一定量的溶剂进行萃取，分次萃取比一次萃取的效率高。当然，这并不是说萃取次数越多，效率就越高，一般以提取三次为宜，每次所用萃取剂约相当于被萃取溶液体积的1/3。

此外，萃取效率还与溶剂的选择密切相关。一般来讲，选择溶剂的基本原则是，对被提取物质溶解度较大；与原溶剂不相混溶；沸点低、毒性小。例如，从水中萃取有机物时常用氯仿、石油醚、乙醚、乙酸乙酯等溶剂，若从有机物中洗除其中的酸或碱或其他水溶性杂质时，可分别用稀碱或稀酸或直接用水洗涤。

以上所述是针对液-液萃取而言。如果要从固体中提取某些组分，则是利用样品中被提取组分和杂质在同一溶剂中具有不同溶解度的性质进行提取和分离的。在实验室中，通常用索氏（Soxhlet）提取器（也称脂肪提取器）从固体中作连续提取操作。其工作原理是通过对溶剂加热回流并利用虹吸现象，使固体物质连续被溶剂所萃取。

2.9.2实验方法

(1)液-液萃取：

将分液漏斗置入固定在铁架台上的铁圈中，把待萃取混合液（体积为V）和萃取剂（体积约为V／3）倒入分液漏斗，盖好上口塞。用右手握住分液漏斗上口，并以右手食指摁住上口塞；左手握住分液漏斗下端的活塞部位，小心振荡，使萃取剂和待萃取混合液充分接触。振荡过程中，要不时将漏斗尾部向上倾斜并打开活塞，以排出因振荡而产生的气体（见图2-20）。振荡、放气操作重复数次后，将分液漏斗再置放在铁圈上，静置分层。当两相分清后，先打开分液漏斗上口塞，然后打开活塞，使下层液经活塞孔从漏斗下口慢慢放出，上层液自漏斗上口倒出。这样，萃取剂便带着被萃取物质从原混合物中分离出来。一般像这样萃取三次就可以了。将萃取液合并，经干燥后通过蒸馏蒸除萃取剂就可以获得提取物。

图2-20 萃取操作示意图

（2）液-固萃取：

将待提取物研细并用滤纸包起来以细线扎牢，呈圆柱状，置入提取管内。向圆底烧瓶加入溶剂，并投放几粒沸石，配置冷凝管（见图2-21）。开始加热，使溶剂沸腾，保持回流冷凝液不断滴入提取管中，溶剂逐渐积聚。当其液面高出虹吸管顶端时，浸泡样品的萃取液便会自动流回烧瓶中。溶剂受热后又会被蒸发，溶剂蒸气经冷凝又回流至提取管，如此反复，使萃取物不断地积聚在烧瓶中。当萃取物基本上被提取出来后，蒸除溶剂，即可获得提取物。

2.9.3注意事项

（1）所用分液漏斗的容积一般要比待处理的液体体积大1～2倍。在分液漏斗的活塞上应涂上薄薄一层凡士林，注意不要抹在活塞孔中。然后转动活塞使其均匀透明。在萃取操作之前，应先加入适量的水以检查活塞处是否滴漏。

图2-21 液-固萃取

（2）在使用低沸点溶剂（如乙醚）作萃取剂时，或使用碳酸钠溶液洗涤含酸液体时，应注意在摇荡过程中要不时地放气。否则，分液漏斗中的液体易从上口塞处喷出。

（3）如果在振荡过程中，液体出现乳化现象，可以通过加入强电解质（如食盐）破乳。

（4）分液时，如果一时不知哪一层是萃取层，则可以通过再加入少量萃取剂来判断：当加入的萃取剂穿过分液漏斗中的上层液溶入下层液，则下层是萃取相；反之，则上层是萃取相。为了避免出现失误，最好将上下两层液体都保留到操作结束。

（5）在分液时，上层液应从漏斗上口倒出，以免萃取层受污染。

（6）如果打开活塞却不见液体从分液漏斗下端流出，首先应检查漏斗上口塞是否打开。如果上口塞已打开，液体仍然放不出，那就该检查活塞孔是否被堵塞。

（7）以索氏提取器来提取物质，最显著的优点是节省溶剂。不过，由于被萃取物要在烧瓶中长时间受热，对于受热易分解或易变色的物质就不宜采用这种方法。此外，应用索氏提取器来萃取，所使用的溶剂的沸点也不宜过高。

2.10升华

固体物质受热后不经熔融就直接转变为蒸气，该蒸气经冷凝又直接转变为固体，这个过程称为升华（Sublimation）。升华是纯化固体有机物的一种方法。利用升华不仅可以分离具有不同挥发度的固体混合物，而且还能除去难挥发的杂质。一般由升华提纯得到的固体有机物纯度都较高。但是，由于该操作较费时，而且损失也较大，因而升华操作通常只限于实验室少量物质的精制。

2.10.1实验原理

广义地说，无论是由固体物质直接挥发，还是由液体物质蒸发，所产生的蒸气只要是不经过液态而直接转变为固体，这一过程都称为升华。一般来说，能够通过升华操作进行纯化的物质是那些在熔点温度以下具有较高蒸气压的固体物质。这类物质具有三相点，即固、液、气三相并存之点。一种物质的熔点，通常指的是该物质的固、液两相在大气压下达到平衡时的温度。而某物质的三相点指的是该物质在固、液、气三相达到平衡时的温度和压力。在三相点以下，物质只有固、气两相。这时，只要将温度降低到三相点以下，蒸气就可不经液态直接转变为固态。反之，若将温度升高，则固态又会直接转变为气态。由此可见，升华操作应该在三相点温度以下进行。例如，六氯乙烷的三相点温度是 186℃，压力为 104.0 kPa（780 mmHg），当升温至185℃时，其蒸气已达 101.3 kPa（760 mmHg），六氯乙烷即可由固相常压下直接挥发为蒸气。

另外，有些物质在三相点时的平衡蒸气压比较低，在常压下进行升华时效果较差，这时可在减压条件下进行升华操作。

2.10.2实验方法

将待升华物质研细后置放在蒸发皿中，然后用一张扎有许多小孔的滤纸覆盖在蒸发皿口上，并用一玻璃漏斗倒置在滤纸上面，在漏斗的颈部塞上一团疏松的棉花（参见图2-22）。用小火隔着石棉网慢慢加热，使蒸发皿中的物质慢慢升华，蒸气透过滤纸小孔上升，凝结在玻璃漏斗的壁上，滤纸面上也会结晶出一部分固体。升华完毕，可用不锈钢刮匙将凝结在漏斗壁上以及滤纸上的结晶小心刮落并收集起来。

减压条件下的升华操作与上述常压升华操作大致相同。首先将待升华物质置放在吸滤管内，

然后在吸滤管上配置指形冷凝管，内通冷凝水，用油浴加热，吸滤管支口接水泵或油泵（参见图2-22）。

2.10.3注意事项

（1）待升华物质要经充分干燥，否则在升华操作时部分有机物会与水蒸气一起挥发出来，影响分离效果。

（2）在蒸发皿上覆盖一层布满小孔的滤纸，主要是为了在蒸发皿上方形成一温差层，使逸出的蒸气容易凝结在玻璃漏斗壁上，提高物质升华的收率。必要时，可在玻璃漏斗外壁上敷上冷温布，以助冷凝。

（3）为了达到良好的升华分离效果。最好采取砂浴或油浴而避免用明火直接加热，使加热温度控制在待纯化物质的三相点温度以下。如果加热温度高于三相点温度就会使不同挥发性的物质一同蒸发，从而降低分离效果。

图2-22 升华装置

2.11色谱法

色谱法（Chromatography）也称色层法或层析法，是分离、提纯和鉴定有机化合物的重要方法之一。色谱法最初源于对有色物质的分离，因而得名。后来，随着各种显色、鉴定技术的引入，其应用范围早已扩展到无色物质。

2.11.1实验原理

色谱法有许多种类，但基本原理是一致的，即利用待分离混合物中的各组分在某一物质中（此物质称作固定相）的亲和性差异，如吸附性差异、溶解性（或称分配作用）差异等，让混合物溶液（此相称作流动相）流经固定相，使混合物在流动相和固定相之间进行反复吸附或分配等作用，从而使混合物中的各组分得以分离。根据不同的操作条件，色谱法可分为柱色谱（Colum Chromatography）、纸色谱（Paper Chromatography）、薄层色谱（Thin Layer Chromatography，简记 TLC）、气相色谱（Gas Chromatography）。

2.11.2实验方法

（1）柱色谱法

选一合适层析柱，洗净干燥后垂直固定在铁架台上，层析柱下端置一吸滤瓶或锥形瓶（参见图2-23）。如果层析柱下端没有砂芯横隔，就应取一小团脱脂棉或玻璃棉，用玻璃棒将其推至柱底，然后再铺上一层约 1cm厚的砂。关闭层析底端的活塞，向柱内倒入溶剂至柱高的四分之三处。然后将一定量的吸附剂（或支持剂）用溶剂调成糊状，并将其从层析柱上端向柱内一匙一匙地添加，同时打开层析柱下端的活塞，使溶剂慢慢流入锥形瓶。在添加吸附剂的过程中，可用木质试管夹或套有橡皮管的玻璃棒轻轻敲振层析柱，

图2-23 柱色谱

促使吸附剂均匀沉降。添加完毕，在吸附剂上面覆盖约 1cm厚的砂层。整个添加过程中，应保持溶剂液面始终高出吸附剂层面（见图2-23）。

当柱内的溶剂液面降至吸附剂表层时，关闭层析柱下端的活塞。用滴管将事先准备好的样品溶液滴加到柱内吸附剂表层。用滴管取少量溶剂洗涤层析柱内壁上沾有的样品溶液。然后打开活塞，使溶剂慢慢流出。当溶液液面降至吸附剂层面时，便可加入洗脱剂进行洗脱。如果被分离各组分有颜色，可以根据层析柱中出现的色层收集洗脱液；如果各组分无色，先依等分收集法收集，然后用薄层色谱法逐一鉴定，再将相同组分的收集液合并在一起，蒸除溶剂，即得各组分。

（2）薄层色谱法

将 5 g硅胶G在搅拌下慢慢加入到 12 mL l％的羧甲基纤维素钠（CMC）水溶液中，调成糊状。然后将糊状浆液倒在洁净的载玻片上，用手轻轻振动，使涂层均匀平整，大约可铺 8 × 3 cm载玻片6～8块。室温下晾干，然后在110℃烘箱内活化0.5 h。

用低沸点溶剂（如乙醚、丙酮或氯仿等）将样品配成l％左右的溶液，然后用内径小于 1mm的毛细管点样。点样前，先用铅笔在层析板上距末端 1cm处轻轻画一横线，然后用毛细管吸取样液在横线上轻轻点样，如果要重新点样，一定要等前一次点样残余的溶剂挥发后再点样，以免点样斑点过大。一般斑点直径不大于 2 mm。如果在同一块薄层板上点两个样，两斑点间距应保持 1～1.5 cm为宜。干燥后就可以进行层析展开。

以层析缸作展开器，加入展开剂，其量以液面高度 0.5 cm为宜。在展开器中靠瓶壁放入一张滤纸，使器皿内易于达到气液平衡。滤纸全部被溶剂润湿后，将点过样的薄展板斜置于其中，使点样一端朝下，保持点样斑点在展开剂液面之上，盖上盖子（见图2-24）。当展开剂上升至离薄展板上端约 1cm处时，将薄展板取出，并用铅笔标出展开剂的前沿位置。待薄层

板干燥后，便可观察斑点的位置。如果斑点无颜色，可将薄层板置放在装有几粒碘晶的广口瓶内盖上瓶盖。当薄层板上出现明显的暗棕色斑点后，即可将其取出，并马上用铅笔标出斑点的位置。然后计算各斑点的 Rf值。

图2-24 纸色谱装置

（3）气相色谱法

选用一根干燥洁净且长度适宜的不锈钢管（有时也可用玻璃管）作层析柱。根据柱内容积量取比该容积稍多一点的担体，再量取相当于担体质量5％～25％的固定液，用和担体量相当的低沸点溶剂混合在一起，搅拌均匀。然后利用旋转蒸发仪（或用红外灯加热）蒸除溶剂，将涂有固定液的担体置入 110～120℃的烘箱中老化2 h。

将选用的层析柱一端以玻璃毛堵住，并与真空泵相连，另一端连接一个小漏斗。开启真空泵，将老化过的担体逐渐倒入漏斗中，使担体吸入柱内。在装柱过程中，应不断敲击振动色谱柱，使担体在柱中填装得均匀致密。装毕，将漏斗移去，用玻璃毛将色谱柱此端堵住，并以此端作为进气口与色谱仪相连（见图2-25）。

图2-25 气相色谱

色谱柱安装在色谱仪的柱箱中，然后开启仪器，调节载气流量（约 10～5 mL／min）和操作温度（略高于实验要求的温度，但低于固定液最高使用温度），待记录仪基线平稳后即可进样测定。

2.11.3注意事项

（1）以柱色谱法分离混合物应该考虑到吸附剂的性质、溶剂的极性、柱子的大小尺寸、吸附剂的用量，以及洗脱的速度等因素。

（2）吸附剂的选择一般要根据待分离的化合物的类型而定。例如酸性氧化铝适合于分离

羧酸或氨基酸等酸性化合物；碱性氧化铝适合于分离胺；中性氧化铝则可用于分离中性化合

物。硅胶的性能比较温和，属无定形多孔物质，略具酸性，适合于极性较大的物质分离。例

如醇、羧酸、酯、酮、胺等。

（3）溶剂的选择一般根据待分离化合物的极性、溶解度等因素而定。有时，使用一种单

纯溶剂就能使混合物中各组分分离开来；有时，则需要采用混合溶剂；有时，则使用不同的

溶剂交替洗脱。例如，先采用一种非极性溶剂将待分离混合物中的非极性组分从柱中洗脱出

来，然后再选用极性溶剂以洗脱具有极性的组分。常用的溶剂有（按极性递增）： 石油醚、

四氧化碳、甲苯、二氯甲烷、氯仿、乙酸、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、甲醇、水、乙酸等。

（4）层析柱的尺寸以及吸附剂的用量要视待分离样品的量和分离难易程度而定。一般来

说，层析柱的柱长与柱径之比约为8:1；吸附剂的用量约为待分离样品质量的30倍左右。吸

附剂装入柱中以后，层析柱应留有约四分之一的容量以容纳溶剂。当然，如果样品分离较困

难，可以选用更长一些的层析柱，吸附剂的用量也可适当多一些。

（5）溶剂的流速对柱析层分离效果具有显著影响。如果溶剂流速较慢，则样品在层析柱

中保留的时间就长，那么各组分在固定相和流动相之间就能得到充分的吸附或分配作用，从

而使混合物，尤其是结构、性质相似的组分得以分离。但是，如果混合物在柱中保留的时间

太长，则可能由于各组分在溶剂中的扩散速度大于其流出的速度，从而导致色谱带变宽，且

相互重叠影响分离效果。因此，层析时洗脱速度要适中。

（6）装柱时要轻轻不断地敲击柱子，以除尽气泡，不留裂缝，否则会影响分离效果。

（7）装柱完毕后，在向柱中添加溶剂时，应沿柱壁缓缓加入，以免将表层吸附剂和样品

冲溅泛起，覆盖在吸附剂表层的砂子也是起这个作用。

（8）薄板层析法除了用于分离提纯外，还可用于有机化合物的鉴定，也可以用于寻找柱

层析分离条件。在有机合成中，还可用来跟踪反应进程。其分离原理是，利用薄层板上的吸

附剂在展开剂中所具有的毛细作用，使样品混合物随展开剂向上爬升。由于各组分在吸附剂

上受吸附的程度不同，以及在展开剂中溶解度的差异，使其在爬升过程中得到分离。一种化

合物在一定层析条件下，其上升高度与展开剂上升高度之比是一个定值，称为该化合物的比

移值，记为Rf值。它是用来比较和鉴别不同化合物的重要依据。应该指出，在实际工作中，

Rf值的重现性较差。因此，在鉴定过程中，常将已知物和未知物在同一块薄层板上点样，在

相同展开剂中同时展开，通过比较它们的Rf值，即可作出判断。

（9）薄板层析法常用的吸附剂有硅胶和氧化铝，不含粘合剂的硅胶称硅胶H；掺有粘合

剂如煅石膏称为硅胶G；含有荧光物质的硅胶称为硅胶HF254，可在波长为 254 nm的紫外光

下观察荧光，而附着在光亮的荧光薄板上的有机化合物却呈暗色斑点，这样就可以观察到那

些无色组分；既含煅石膏又含荧光物质的硅胶称为硅胶GF254。氧化铝也类似地分为氧化铝G、

氧化铝HF254、及氧化铝GF254。除了煅石膏外，羧甲基纤维素钠也是常用的粘合剂。由于氧

化铝的极性较强，对于极性物质具有较强的吸附作用，因而它适合于分离极性较弱的化合物

（如烃、醚、卤代烃等）。而硅胶的极性相对较小，它适合于分离极性较大的化合物（如羧酸、

醇、胺等）。

（10）制板时，一定要将吸附剂逐渐加入到溶剂中，边加边搅拌。如果颠倒添加秩序，把溶剂加到吸附剂中，容易产生结块。

（11）点样时，所用毛细管管口要平整，点样动作要轻快敏捷。否则易使斑点过大，产生拖尾、扩散等现象，影响分离效果。

（12）展开剂的极性差异对混合物的分离有显著影响。当被分离物各组分极性较强，经过层析后，如果混合物中各组分的斑点全部随溶剂爬升至最前沿，那么该溶剂的极性太强；相反，如果混合物中各组分的斑点完全不随溶剂的展开而移动，则该溶剂的极性太弱。选择展开剂时，可以参考第（3）项。应该指出，有时用单一溶剂不易使混合物分离，这就需要采用混合溶剂作展开剂。这种混合展开剂的极性常介于几种纯溶剂的极性之间。快捷寻找合适的展开剂可以按如下方法操作：先在一块薄展板上点上待分离样品的几个斑点，斑点间留有 1cm以上的间距。用滴管将不同溶剂分别点在不同的斑点上，这些斑点将随溶剂向周边扩展形成大小不一的同心圆环。通过观察这些圆环的层次间距，即可大致判断溶剂的适宜性。

（13）碘薰显色法是观察无色物质斑点的一种有效方法。因为碘可以与除烷烃和卤代烃以外的大多数有机物形成有色配合物。不过，由于碘会升华，当薄层板在空气中放置一段时间后，显色斑点就会消失。因此，薄展板经碘薰显色后，应马上用铅笔将显色斑点圈出。如果薄层板上掺有荧光物质，则可直接在紫外灯下观察，化合物会因吸收紫外光而呈黑色斑点。

（14）气相色谱法是以气体作为流动相（即载气）的一种色谱法。根据固定相状态，又分为气-固色谱法和气-液色谱法。实验方法中介绍的是气-液色谱法。气-液色谱法是以多孔惰性固体物质作载体（也称担体），在其表面涂渍一层很薄的高沸点液体有机化合物作为固定相（又称固定液），并将其填充在色谱柱中。当载气将混合物带入色谱柱，混合物各组分将在载气和固定液之间反复进行分配。那些在固定液中溶解度小的组分很快就会被载气带出，而在固定液中溶解度大的组分移动得缓慢，因而各组分被分离开来。气-固色谱法与气-液色谱法原理相似。区别在于气-固色谱法中是以一些多孔固体吸附剂如硅胶、活性氧化铝等直接作固定相。

（15）气相色谱仪型号很多，但它们的组成基本相同。主要包括载气供应系统、进样系统、色谱柱、检测系统以及记录系统等。其操作条件要根据所用机型而定。一般来说，当色谱仪开启稳定后，可用微量注射器进样，气化后的样品经过色谱柱分离成一个个单组分，并依次先后进入检测器，检测器将这些浓度不同的各组分相应地转换为电信号，并以谱峰的形式记录在记录仪上。通常，将从进样开始到往后出现某组分的浓度最大值所需的时间，称保留时间。一般来说，有机化合物在相同的分析条件下，其保留时间是不变的。因此，可以借助气相色谱作定性分析。另外，各组分的含量与其谱峰面积成正比，因而依峰面积大小还可进行定量分析。

（16）在气相色谱操作过程中要用到氢气，切忌明火，注意安全。

2.12折光率的测定

折光率（Refractive Index）是液体有机化合物的物理常数之一。通过测定折光率可以判断

有机化合物的纯度，也可以用来鉴定未知物。

2.12.1实验原理

在不同介质中，光的传播速度是不相同的，当光从一种介质射入到另一种介质时，其传播方

向会发生改变，这就是光的折射现象。根据折射定律，光线自介质A射入介质B，其入射角

α与折射角β的正弦之比和两种介质的折光率成反比。

sinα/ sinβ= nB/ nA

若设定介质A为光疏介质，介质B为光密介质，则nA<nB。换句话说，折射角β必小于入射

角α，见图2-26。

图2-26 光的折射

如果入射角α=90。，即sinα＝1，则折射角为最大值（称为临界角，以β0示）。折光率的测

定都是在空气中进行的，但仍可近似地视作在真空状态之中，即nA=1。故有：

n=1/sinβ0

因此，通过测定临界角β0，即可得到介质的折光率n。通常，折光率是用阿贝（Abbe）折光

仪来测定，其工作原理就是基于光的折射现象。

由于入射光的波长、测定温度等因素对物质的折光率有显著影响，因而其测定值通常要标注

操作条件。例如，在 20℃条件下，以钠光D线波长（589.3 nm）的光线作入射光所测得的四

氯化碳的折光率为1.4600，记为nD201.4600。由于所测数据可读至小数点后第四位，精确度

高，重复性好，因而以折光率作为液态有机物的纯度标准甚至比沸点还要可靠。另外，温度

对折光率的影响呈反比关系，通常温度每升高l℃，折光率将下降3.5×10-4～5.5×10-4。

为了方便起见，在实际工作中常以 4×10-4近似地作为温度变化常数。例如，甲基叔丁基醚

在 25℃时的实测值为1.3670，其校正值应为：

nD20=1.3670+5×4×10-4=1.3690

2.12.2实验方法

打开折光仪的棱镜（见图2-27），先用镜头纸沾丙酮擦净棱镜的镜面，然后加 1～2滴待测样品于棱镜面上，合上棱镜。旋转反光镜，让光线入射至棱镜，使两个镜筒视场明亮。再转动棱镜调节旋钮，直至在目镜中可观察到半明半暗的图案。若出现彩色带，可调节消色散棱镜（棱镜微调旋钮），使明暗界线清晰。接着，再将明暗分界线调至正好与目镜中的十字交叉中心重合（见图2-28）。记录读数及温度，重复2次，取其平均值。测定完毕，打开棱镜，用丙酮擦净镜面。

图2-27 阿贝折光仪

2.12.3注意事项

（1）由于阿贝折光仪设置有消色散棱镜，可使复色光转变为单色光。因此，可直接利用日光测定折光率，所得数据与用钠光时所测得的数据一样。

（2）要注意保护折光仪的棱镜，不可测定强酸或强碱等具腐蚀性液体。

（3）测定之前，一定要用镜头纸蘸少许易挥发性溶剂将棱镜擦净，以免其他残留液的存在而影响测定结果。

（4）如果测定易挥发性液体，滴加样品时可由棱镜侧面的小孔加入。

（5）在测定折光率时常见情况如图2-28所示，其中图2-28 （4）是读取数据时的图案。当遇到图2-28（1）即出现色散光带，则需调节棱镜微调旋钮直至彩色光带消失呈图2-28（2）图案，然后再调节棱镜调节旋钮直至呈图2-28（4）图案；若遇到图2-28（3），则是由于样品量不足所致，需再添加样品，重新测定。

（6）如果读数镜筒内视场不明，应检查小反光镜是否开启。

图2-28 测定折光率时常见情况

2.13旋光度的测定

对映体是互为镜像的立体异构体。它们的熔点、沸点、相对密度、折光率以及光谱等物理性质都相同，并且在与非手性试剂作用时，它们的化学性质也一样，唯一能够反映分子结构差异的性质是它们的旋光性不同。当偏振光通过具有光学活性的物质时，其振动方向会发生旋转，所旋转的角度即为旋光度（Optical Rotation）。

2.13.1实验原理

旋光性物质的旋光度和旋光方向可以用旋光仪来测定。旋光仪主要由一个钠光源、两个尼科尔棱镜和一个盛有测试样品的盛液管组成（见图2-29）。普通光先经过一个固定不动的棱镜（起偏镜）变成偏振光，然后通过盛液管、再由一个可转动的棱镜（检偏镜）来检验偏振光的振动方向和旋转角度。若使偏振光振动平面向右旋转，则称右旋；若使偏振光振动平面向左旋转，则称左旋。

图2-29 旋光仪示意图

光活性物质的旋光度与其浓度、测试温度、光波波长等因素密切相关。但是，在一定条件下，每一种光活性物质的旋光度为一常数，用比旋光度［α］表示：

[α]λt = α /(c·l)

其中，α为旋光仪测试值；c为样品溶液浓度，以 lmL溶液所含样品克数表示；l为盛液管长度，单位为dm；λ为光源波长，通常采用钠光源，以 D表示；t为测试温度。如果被测样品为液体，可直接测定而不需配成溶液。求算比旋光度时，只要将其相对密度值（d）代替上式中的浓度值（C）即可：

[α]λt = α /(d·l)

除了比旋光度外，还可用光学纯度、左旋和右族对映体的百分含量以及对映体过量值（Enantiomer Excess,缩写为e.e）等用来反映光活性物质的纯度。

若设S为旋光异构体混合物中的主要异构体含量，则对映体过量e.e值用下式计算：

e.e.% = [(s-R)/(s+R)]×100%

若设（-）对映体光学纯度为X％，则

（-）对映体百分含量％ = [x+(100-x)/2]×100%

（+）对映体百分含量 = (100-x)/2×100%

光学纯度（P）定义为：

P =（[α] Dt样品/[α] Dt标准）×100%

例如，已知样品（S）-（-）-2-甲基丁醇的相对密度d423 = 0.8，在20cm长的盛液管中，其旋光为 -8.1。，且其标样[α] = -5.8。（纯），则有：

比旋光度 [α] Dt样品 = α23 /(C·l) = -8.1。/(2×0.8) = -5.1

光学纯度P=（[α] Dt样品/[α] Dt标准）×100% = (-5.1)/(-5.8) ×100% = 88%

(-)对映体百分含量 = [88+（100-88）/2] ×100% = 94%

(+)对映体百分含量 =（100-88）/2×100% = 6%

e.e.%=(S-R)/(S+R) ×100=88%

2.13.2实验方法

旋光仪有多种类型，现以数字式自动显示旋光仪为例，其操作方法如下：

（1）预热：打开旋光仪开关，使钠灯加热 15 min，待光源稳定后，再按下“光源”键。

（2）调零：在盛液管中装入用来配制待测样品溶液的溶剂或蒸馏水，将盛液管放置在测试槽中调零，使数字显示屏（或刻度盘）读数为零。

（3）配制溶液：准确称取 0.l～O.5 g样品，在 25 mL容量瓶中配成溶液，通常可选用水、乙醇或氯仿作溶剂。若用纯液体样品直接测试，在测试前确定其相对密度即可。

（4）测试：选用适当长度的盛液管，将样品溶液或纯液体样品装入盛液管中，注意除去气泡。然后置盛液管于试样槽中，关上盖。按“测定”键，待数字显示屏（或刻度盘）读数稳定后读数。再复测、读数两次，取其平均值。根据公式计算比旋光度、对映体过量值等。

2.13.3注意事项

（1）如果样品的比旋光度值较小，在配制待测样品溶液时，宜将浓度配得高一些，并选用长一点的测试盛液管，以便观察。

（2）温度变化对旋光度具有一定的影响。若在钠光（λ=589.3 nm）下测试，温度每升高1℃，多数光活性物质的旋光度会降低0.3％左右。

（3）测试时，盛液管所置放的位置应固定不变，以消除因距离变化所产生的测试误差。

2.14红外光谱

由于分子吸收了红外线的能量，导致分子内振动能级的跃迁，从而产生相应的记录信号——红外光谱（Infrared Spectroscopy，简记IR）。通过红外光谱可以判定各种有机化合物的官能团；如果结合对照标准红外光谱还可用以鉴定有机化合物的结构。

2.14.1实验原理

红外光谱是基于分子中原子的振动。由于有机分子不是刚性结构，分子中共价键就向弹簧一样，在一定频率的红外光辐射下会发生各种形式的振动，如伸缩振动（以ν表示）、弯曲振动（以δ表示）等，伸缩振动中又分为对称伸缩振动（以νs表示）和不对称伸缩振动（以νas表示）。不同类型的化合键，由于它们的振动能级不同，所吸收的红外射线的频率也不同，因而通过分析射线吸收频谱图（即红外光谱图）就可以鉴别各种化学键。

红外光谱可以由红外光谱仪测的。红外光谱仪工作原理如图2-30所示。

红外辐射源是由硅碳棒发出，硅碳棒在电流作用下发热并辐射出2～15μ范围的连续红外辐射光。这束光被反射镜折射成可变波长的红外光，并分为两束。一束是穿过参考池的参比光；另一束是通过样品池的吸收光。

如果样品对频率连续变化的红外光不时地发生强度不一的吸收，那么穿过样品池而到达红外辐射检测器的光束的强度就会相应地减弱。红外光谱仪就会将吸收光束与参比光束作比较，并通过记录仪记录在图纸上形成红外光谱图。

图2-30 红外光谱仪工作原理

由于玻璃和石英几乎能吸收全部的红外光，因此不能用来作样品池。制作样品池的材料应该是对红外光无吸收，以避免产生干扰。常用的材料有卤盐如氯化钠和溴化钾等。

2.14.2实验方法

通常，测定液体样品的红外光谱都采用液膜法。先将干燥后的液体样品滴一滴在盐片上，再用另一块盐片盖上，并轻轻旋转滑动，使样液涂布均匀。然后将涂有液体样品的盐片置放在盐片支架上，并安放在红外光谱仪中，记录红外光谱。

固体样品的测试一般可采用石蜡油（Nujol，精制的矿物油）研糊法和卤盐压片法。

石蜡油研糊法：将 3～5 mg干燥固体样品和 2～3滴石蜡油在研钵中研磨成糊状，然后将糊状物涂抹在盐片上并另用一块盐片覆盖在上面。再将该盐片置放在盐片支架上，并安放在红外光谱仪中，记录红外光谱。

卤盐压片法：取 2～3 mg干燥固体样品在研钵中研细，再加入 100～200 mg充分干燥过的溴化钾，混合研磨成极细粉末，并将其装入金属模具中。轻轻振动模具，使混合物在模具中分布均匀。然后在真空条件下加压，使其压成片状。打开模具，小心地取下盐片，置放在盐片支架上，并安放在红外光谱仪中，记录红外光谱。

2.14.3注意事项

（l）由于水在 3710cm－1和 1630cm－1 有强吸收峰，因此在作红外光谱分析时，待测样品及盐片均需充分干燥处理。

（2）在 5000～660 cm－1范围内记录红外光谱时，宜采用氯化钠盐片；需在 830～400 cm－1范围内记录红外光谱时，宜采用溴化钾盐片。

（3）为了防潮，在盐片上涂抹待测样品时，宜在红外干燥灯下操作。测试完毕，应及时用二氯甲烷或氯仿擦洗。干燥后，置入干燥器中备用。

（4）石蜡油为碳氢化合物，在 3030～2830cm－1有 C—H伸缩振动，在 1460～1375 cm－1有C—H弯曲振动，故在解析红外光谱时应注意先将这些峰划去，以免对图谱的正确解析产生干扰。

（5）熟练地解析红外光谱要靠长期积累。通常，在分析未知物图谱时，首先要看那些容易辨认的基团是否存在，如羰基、羟基、硝基、氰基、双键等，从而可以初步判断分子结构的基本特特征。而对于 3000 cm－1附近C—H键的吸收峰则不必急于分析，因为几乎所有的有机化合物在该区域都有吸收。对于不同化合物分子中的同一基团在红外光谱中所出现的细微差异也不必在意。未知化合物经过初步结构辨析后，就可以查阅标准图谱进行比较。因为相同化合物具有相同的图谱，这就好像不同的人具有不同的指纹一样。当未知物的图谱和标准图谱完全一致时，就可以确定未知物和标准图谱所示化合物为同一化合物。通过比较结构相近的红外光谱图，也可以获得一些有参考价值的信息。此外，在 2000～1600 cm－1和 1000～600 cm－1区域出现的弱峰可以帮助辨析取代苯的异构体结构。

2.15核磁共振谱

核磁共振谱（Nuclear Magnetic Resonance简记 NMR）在有机化合物分子结构研究中是一种重要的剖析工具。核磁共振源于能产生磁场的核自旋，大约有半数元素的同位素都具有这种性质。不过，在有机化学中，氢是最重要的。氢的核磁共振谱可以反映出有机分子结构中处于不同位置的氢原子、相对数目以及相互之间的毗邻关系等信息，由此可推测出其分子结构。

2.15.1实验原理

氢核，也即质子，如同小磁体，若将其置放在磁场中，它们将按磁场方向取向。而核磁共振谱正是以测定改变这种取向所需要的射频能为基础。核磁共振波谱仪原理图见图2-31。测试时，将样品管插入两块

图2-31 核磁共振波谱仪原理

电磁铁之间，样品管的轴向上缠绕着接受线圈，在电磁铁轴向缠着扫描线圈，与这两个线圈相垂直的方向上，绕有振荡线圈。联通电流，射频振荡器通过振荡线圈对样品进行照射。

如果样品对射频振荡器发出的射频能产生吸收，并为射频检测器所检测，所形成的信号记录在图纸上，即得核磁共振谱图。谱图上的谱峰位置是以四甲基硅烷（TMS）的信号作基准点，其相对距离称为化学位移，常以δ作标度。质子的化学位移取决于其周围的电子环境。当绕原子核旋转的电子在外磁场作用下产生的感应磁能对抗外加磁场时，质子会因屏蔽作用而使其实受磁场降低，因而导致共振谱峰向高场移动（δ值变得较小）；若产生的感应磁场能增强外加磁场，质子会因去屏蔽作用，而使其实受磁场增强，从而导致共振谱峰向低场移动（δ值变得较大）。通过比较与质子直接或间接相连的原子的电负性，在一定程度上就可以大致预测质子所受屏蔽作用的大小。例如 RCH2（δ0.9），RNH2（δ1～5），由于氮原子的电负性比碳原子强，氮原子的质子相对要裸露一些，屏蔽作用小，因而其共振谱峰向低场位移。又如TMS分子中的硅原子电负性比碳原子的还小，因而在TMS质子周围的电子密度就高，屏蔽作用大，其共振谱峰就出现在更高场。事实上，在一般有机化合物中，比TMS屏蔽效应更强的质子几乎没有，这正是为什么选择TMS作基准物的原因。多数质子的化学位移δ值在0～10之间。

在解析核磁共振谱时，应注意以下几点：

（1）质子数与其相应的核磁共振吸收峰面积成正比。以甲基叔丁基醚为例，位于δ3.2的核磁共振信号是与氧原子直接相连的甲基上的质子峰，δ1.2处的核磁共振信号是叔丁基上的质子峰。两峰面积之比为1:3，正好是这两种质子数的整数之比。

（2）n个等性质子会使邻近质子核磁共振信号裂分成n＋l重峰。例如，在β-萘乙醚的核磁共振谱中，位于δ4.0的四重峰是与氧原子直接相连的亚甲基上的质子峰，位于δ1.5处的三重峰是甲基上的质子峰。这两处的多重峰是由于相邻碳上的质子间发生自旋偶合和自旋裂分而产生的，且多重峰的强度比遵循二项展开式系数。在β-萘乙醚分子结构中与亚甲基相邻的甲基上有三个质子。因此，亚甲基质子信号被裂分为四重峰，强度比为1:2:2:1；同理，由于与甲基相邻的亚甲基上有两个质子，因而甲基质子信号被裂分为三重峰，强度比为1:2:1。值得注意的是，相互偶合而发生裂分的峰间距是相等的，峰间距也称偶合常数，用J表示，单位为赫兹（Hz）。通过比较偶合常数，可以迅速判别不同核磁共振信号之间的关系。必须指出，只有在邻碳上的不等性（即电子环境不同的）质子间才会产生自旋偶合和自旋裂分。像四甲基硅烷这样的分子，其质子都是等性的，相互不会发生偶合作用，因而在其核磁共振谱中只出现一个单峰。甲基叔丁基醚的核磁共振谱也属这种情形。当然，许多有机化合物的核磁共振谱比上述例子要复杂得多，很多情况下还要结合其他波谱信息及有关物理、化学性质作综合分析才可获得正确的分子结构。

2.15.2实验方法

（1）选用适当溶剂将样品溶解并配制成20％左右的溶液约 lmL。

（2）如果溶剂中不含四甲基硅烷，则需向样品溶液中加入1～2滴四甲基硅烷作内标。

（3）将配制好的样品溶液注入到直径为 5mm、长约18cm的测试管中，溶液注入量至少有5 cm管深。

（4）装样完毕，即可在教师的指导下进行测试。

2.15.3注意事项

（l）如果样品呈液态，可以直接测试；如果样品为固态，或是粘性较大的液态，就需配制成溶液进行测试。

（2）配制溶液时，应选用不含质子、不与样品发生反应的溶剂。例如CCl4、CS2、DCCl3，因为它们不会对谱图产生干扰。如果样品在上述溶剂中都不溶解，可以选用D2O。不过，如果选氘代溶剂DCCl3或D2O，样品中的活泼氢会与重氢发生交换，因而这些质子的信号会消失。这一性质有时也被利用来用以简化光谱。应该注意，在不同的溶剂中测试，核磁共振谱的δ值会有些变化。

（3）如果选用 D2O作溶剂，由于四甲基硅烷不溶于其中，则可采用 4，4-二甲基-4-硅代戊磺酸钠（TSPA）作为基准物：(CH3)3SiCH2CH2CH2SO3Na

2.16无水无氧操作技术

有些化合物的反应活性很高，在有机合成中有着十分重要的应用，然而它们对空气、水分也非常敏感，这就给制备条件提出了较高的要求，通常需要在无水无氧操作线上进行操作。

2.16.1实验原理

无水无氧操作线也称史兰克线（Schlenk Line），是一套惰性气体的净化及操作系统。通过这套系统，可以将无水无氧惰性气体导入反应系统，从而使反应在无水无氧气氛中顺利进行。无水无氧操作线主要由除氧柱、干燥柱、Na－K合金管、截油管、双排管、真空计等部分组成，如图2-32所示。

图2-32 无水无氧操作线

惰性气体（如氩气或氮气）在一定压力下由鼓泡器导入安全管经干燥柱初步除水，再进入除氧柱以除氧，然后进入第二根干燥柱以吸收除氧柱中生成的微量水，继而通过Na－K合金管以除去残余微量水和氧，最后经过截油管进入双排管（惰性气体分配管）。

在干燥柱中，常填充脱水能力强并可再生的干燥剂，如 5A分子筛；在除氧柱中则选用除氧效果好并能再生的除氧剂，如银分子筛。经过这样的脱水除氧系统处理后的惰性气体，就可以导入到反应系统或其他操作系统。

2.16.2实验方法

在使用无水无氧操作线之前，事先要对干燥柱和除氧柱进行活化。

若选用5A分子筛作干燥剂，则在长为60cm、内径为3cm的玻璃柱中，装入5A分子筛。从柱的上端插入量程为 400℃的温度计，柱外绕上 500 W电热丝，其外再罩上长为 60 cm、内径为 6 cm的玻璃套管。柱的下端连三通，分别与真空泵及惰性气体相接。在 1.33 kPa（10mmHg）、320～350℃的条件下对分子筛柱活化 10 h。然后旋转三通，导入惰性气体，停止加热，自然冷却至室温，关上旋塞，并接入系统。

若选用银分子筛来除氧，则在长为60 cm、内径为3 cm的玻璃柱内，装入银分子筛，柱的上端插入量程为 400℃的温度计，柱外绕上 300 W的电热丝，其外再罩上长为 60 cm、内径为 6cm的外管。活化时，从柱下端侧管通入氢气，尾气从柱上端侧管通至室外。加热至90～110℃，活化 10 h左右，活化过程中生成的少量水可以通过柱下端的导管放出。当银分子筛变黑后，停止加热，继续通氢气，自然冷却至室温，关上各旋塞，并接入系统。Na－K合金管上端长为50cm、内径为 2 cm，下端长为 15 cm、内径为 5 cm。上端侧管连三通，并分别与真空泵和惰性气体相接。先抽真空并用电吹风或煤气灯烘烤后，自然冷却至室温，再充惰

性气体，抽换气三次。在充惰性气体条件下，从上口加入切碎的钠（15 g）和钾（45 g），并用适量的石蜡油加以覆盖。然后加热下端，使钠、钾熔融，冷却后即成Na－K合金。插入已抽换气的内管，关上旋塞，并接入系统。

将上述柱子处理后串联起来就可以进行除水除氧操作。

将要求除水除氧的仪器通过带旋塞的导管，与无水无氧操作线上的双排管相连以便抽换气。在该仪器的支口处要接上液封管以便放空。同时保持仪器内惰性气体为正压，使空气不能入内。关闭支口处的液封管，旋转双排管的双斜旋塞使体系与真空管相连。抽真空，用电吹风或煤气灯烘烤待处理系统各部分，以除去系统内的空气及内壁附着的潮气。烘烤完毕，待仪器冷却后，打开惰性气体阀，旋转双排管上双斜三通，使待处理系统与惰性气体管路相通。像这样重复处理3次，即抽换气完毕。

在惰性气流下进行各种操作的装置见图2-33系列。

2.16.3注意事项

（1）如果含氧要求在 2 mL／m3的范围，在史兰克操作线上可以不用Na－K合金管。

（2）用 5A分子筛来干燥惰性气体（如氩气），容量大，易再生，水平衡蒸气压小于 0.13 Pa。

（3）用银分子筛除氧容易，容量较大，可再生。一般经银分子筛除氧处理后的惰性气体，其含氧量可降至 2 mL／m3以下。

（4）无水无氧操作线中所用胶管宜采用厚壁橡皮管，以防抽换气时有空气渗入。

（5）如果在反应过程中要添加药品或调换仪器，需要开启反应瓶时，都应在较大的惰性气流中进行操作。

（6）反应系统若需搅拌，应使用磁力搅拌。若使用机械搅拌器，应加大惰性气体气流量。

（7）若要对乙醚、四氢呋喃、甲苯等溶剂作严格无水无氧处理，可按如下步骤进行：将回流装置通过三通管与无水无氧操作线相连，经抽换气后，将经钠丝预处理过的溶剂以及铜块和二苯甲酮（按l:4质量比）转入其中。旋转双斜三通活塞，使上下相通保持回流。待溶液由黄色变为深蓝色后，即可关上双斜三通，使溶剂积聚于贮液腔中（当溶剂中的水分和氧气被除尽后，金属钠便将二苯甲酮还原成苯片呐醇钠，故呈深蓝色）。取溶剂时可用注射器从上口抽出或旋转双斜三通从下侧管放出。

（8）无水无氧操作线中，鼓泡器内装有石蜡油和汞。通过鼓泡器，一方面可以方便地观察体系内惰性气体气流的情况；另一方面也可以在体系内部压力或温度稍微变化产生负压时，使内部与外部隔绝，防止空气进入。水银安全管的作用主要是为了防止反应系统内部压力太大而导致将瓶塞冲开。它既可以保持系统一定的压力，又可以在系统压力过大时，让惰性气体从中放空。截油瓶起着捕集鼓泡器中带出的石蜡油的作用。截油管内装有活化的分子筛，

以吸收惰性气体流速过快时从钠-钾合金管中带出的少量石蜡油，以免进入反应器。

（9）在常量反应中，如果对于无水无氧条件要求不是很高，只要采用一根除氧柱和两根干燥柱就可以了。

图2-33 在惰性气流下进行各种操作的装置

2.17加热、致冷及干燥技术

2.17.1加热方法

加热能使有机反应加速。通常，反应温度每提高10℃，反应速度就会增加一倍。常用的加热方式有空气浴、水浴、油浴和砂浴。

（1）空气浴

直接利用煤气灯隔着石棉网对玻璃仪器加热即为空气浴，玻璃仪器离石棉网约 1cm，使中间间隙因石棉网下的火焰而充满热空气。这种加热方式较猛烈，不十分均匀，因而不适合于低沸点易燃液体的回流操作，也不能用于减压蒸馏操作。除煤气灯外，电热套也常用于空气浴加热（见图2-34）。

（2）水浴

将反应容器置入水浴锅中，使水浴液面稍高出反应容器内的液面，通过煤气灯或电热器对水浴铝加热，使水浴温度达到所需温度范围。与空气浴加热相比，水浴加热均匀，温度易控制，适合于低沸点物质回流加热。

如果加热温度接近100℃，可用沸水浴或水蒸气浴。要注意的是，由于水会不断蒸发，在操作过程中，应及时加水（见图2-35）。

图2-34 电热套加热的回流装置图 2-35 水浴加热的回流装置图

（3）油浴

当加热温度在100～250℃范围，应采用油浴。常用的油浴浴液有石蜡油、硅油、真空泵油或一些植物油，如豆油、花生油、蓖麻油等。在油浴加热时，必须注意采取措施，不要让水溅入油中，否则加热时会产生泡沫或引起飞溅。例如，在回流冷凝管下端套上一个滤纸圈以吸收流下的水滴。在使用植物油时，由于植物油在高温下易发生分解，可在油中加入l％对苯二酚，以增加其热稳定性。硅油和真空泵油加热温度都可达到250℃，热稳定性好，只是价格较贵。

（4）砂浴

若加热温度在250～350℃范围，应采用砂浴。通常将细砂装在铁盘中，把反应容器埋在砂中，并保持其底部留有一层砂层，以防局部过热。由于砂浴温度分布不均匀，故测试浴温的温度计水银球应靠近反应容器。

2.17.2致冷方法

根据一些实验对低温的要求，在操作中需要使用致冷剂。例如，对于一些放热反应，由于在

反应过程中，温度会不断升高，为了避免反应过于剧烈，可以将反应容器浸没在冷水中或冰水中；如果水对反应无影响，还可以将冰块直接投入到反应容器中进行冷却。如果需要更低的温度（低于0℃），可以采用冰-盐混合物作冷却剂。不同的盐和冰按一定比例可制成致冷温度范围不同的冷却剂，见表1。

表1 常用冷却剂组成及最低冷却温度

冷却剂组成

最低冷却温度（℃）

氯化铵+碎冰（1 ：4）

-15

氯化钠+碎冰（1 ：3）

-21

六水氯化钙+碎冰（1 ：1）

-29

六水氯化钙+碎冰（1 ：4 ：1）

-55

干冰+乙醇

-72

干冰+丙酮

-78

干冰+乙醚

-100

冰水

液氮

-196

应该注意，如果致冷温度低于-38℃，测温应采用内装有机液体的低温温度计，而不能使用水银温度计（水银的凝固点为-38.9℃）。

2.17.3干燥方法

干燥指的是除去固体、液体或气体中的水分。有机化合物在作物性测试、参与反应或蒸馏前均要进行干燥处理。根据除水原理，干燥方法可分为物理方法和化学方法。

常见的物理方法有吸附、分馏、共沸蒸馏等，也可采用离子交换树脂或分子筛除水。离子交换树脂和分子筛均属多孔类吸水性固体，受热后又会释放出水分子，故可反复使用。

化学方法除水主要是利用干燥剂与水分发生可逆或不可逆反应来除水。例如，无水氯化钙、无水硫酸镁等能与水反应，可逆地生成水合物；另有一些干燥剂如金属钠、五氧化二磷等可与水发生不可逆反应生成新的化合物。

（1）液体有机化合物的干燥

一般可将液体有机化合物与颗粒状干燥剂混在一起，以振荡的方式进行干燥处理。如果有机化合物中含水量较大，可分次进行干燥处理，直到重新加入的干燥剂不再有明显的吸水现象为止。例如，氯化钙仍保持颗粒状、五氧化二磷不再结块等。选择合适干燥剂的原则是：不与被干燥化合物发生化学反应；不溶解于该化合物；吸水量较大，干燥速度较快，并且价格低廉。常用干燥剂的性能及应用范围见表2。液体有机化合物除了用干燥剂外，还可采用共沸蒸馏的方法除水。

（2）固体有机化合物的干燥

干燥固体有机化合物最简便的方法就是将其摊开在表面皿或滤纸上自然凉干，不过这只适合于非吸湿性化合物。如果化合物热稳定性好，且熔点较高，就可将其置于烘箱中或红外灯下进行烘干处理。对于那些易吸潮或受热时易分解的化合物，则可置放在干燥器中进行干燥。

表2 常用干燥剂的应用范围

有机化合物

干燥剂

烃

卤烃

醇

醚

醛

酮

酯

硝基化合物

有机酸、酚

胺

氯化钙、金属钠、分子筛

氯化钙、硫酸镁、硫酸钠

碳酸钾、硫酸镁、硫酸钠、氧化钙

硫酸镁、金属钠

硫酸镁、硫酸钠

碳酸钾、氯化钙（高级酮干燥用）

硫酸镁、硫酸钠、氯化钙、碳酸钾

氯化钙、硫酸镁、硫酸钠

硫酸镁、硫酸钠

氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾

2.17.4注意事项

（l） CaCl2吸水量大，速度快，价廉。但不适用于醇、胺、酚、酯、酸、酰胺等。

（2）Na2SO4吸水量大，但作用慢，效力低，宜作为初步干燥剂。

（3）MgSO4吸水量大，与Na2SO4比，作用快，效力高。

（4）K2CO3用于碱性化合物干燥，不适用于酸、酚等酸性化合物。

（5）Na适用于醚、叔胺、烃中痕量水的干燥，不适用于氯代烃、醇及其他对金属钠敏感的化合物。

实验一 简单玻璃工操作和玻璃仪器基础知识

一、实验目的

1、认识标准磨口玻璃仪器及其用途

2、练习玻璃管的简单加工，正确掌握有机化学实验基本操作技术，了解微量、半微量有机化学实验的成套装置，了解从反应体系中分离、提纯和鉴定目标化合物的方法。

二、实验仪器与药品

系列标准磨口玻璃仪器，三角锉刀（或者砂轮）、酒精喷灯、玻璃管、石棉网、酒精

三、实验内容

1. 玻璃管的截断

a、锉痕：把玻璃管平放在桌子边缘上，大拇指按住要截断的地方，用三角锉刀棱边（或者砂轮）用力锉出一道凹痕，约占管周1/6，锉痕时只能向一个方向即向前或向后锉去，不能来回拉锉。

b、折断：两手分别握住凹痕的两边，凹痕向外，两个大拇指分别按住凹痕后面的两侧，用力急速轻轻一压带拉，折成两段。

2. 玻璃的弯曲

双手持玻璃管，手心向外把需要弯曲的地方放在火焰上来回预热，然后在鱼尾焰上加热。在火焰中使玻璃管缓慢、均匀、连续向同一个方向转动，至玻璃受热（变黄）即从火焰中取出（在火焰上加热尽量不要往外拉），轻轻弯成所需要的角度，弯成所要角度之后，在管口轻轻吹气，保持管内经均匀；然后放在石棉网上自然冷却。

3. 滴管、毛细管和熔点管的拉制

滴管、毛细管的拉制：两肘搁在桌面上，两手的大拇指、食指和中指拿着玻璃管两端，掌心相对，在火焰上加热，不停地往相同方向转动，当玻璃管烧成红黄色时，从火焰中取出，两手平稳地沿水平方向做相反方向移动，开始时慢些，然后加快，冷却后，在折断处用砂轮划痕，折断就成两根滴管（需把大口短用火焰烧成卷边）和较长一段内径约为1mm的毛细管。

熔点管的拉制：将内径1mm的毛细管截成7-8cm长，在小火上均匀封闭一端，注意封闭死，不能留有小孔等。保存备用。

4. 常用标准玻璃仪器的认识以及使用

清理、分类放置好有机化学实验室常用普通玻璃仪器，特别是常用标准磨口玻璃仪器，并且讲授这些仪器的使用方法，清洗、干燥方法。

让学生初步了解有机化学实验中常用成套玻璃设备的安装、使用和拆卸方法。如回流反应装置、常压蒸馏装置等。

回流反应装置 常压蒸馏装置

四、问题讨论

1. 截断玻璃管时候要注意哪些问题？怎样弯曲和拉细玻璃管？在火焰上加热玻璃管时怎样才能防止玻璃管被拉歪？

2. 弯曲和拉细玻璃管时软化玻璃管的温度有什么不同？为什么要不同呢？弯制好的曲玻璃管如果要立即和冷的物件接触会发生什么不良的后果？应该怎样才能避免？

实验二 熔点的测定

一、实验目的

了解熔点测定的意义；掌握毛细管法测定熔点的操作方法；了解熔点仪的知识。

二、实验原理

熔点是固体有机化合物固、液两态在大气压力下达成平衡的温度，纯净的固体有机化合物一般都有固定的熔点，固、液两态之间的变化是非常敏锐的，熔程（自初熔至全熔）一般不超过0.5-1℃。加热纯固体有机化合物时，其温度随加热时间的变化如下图。

图1 纯净固体化合物相随时间和温度的变化

当纯净固体化合物温度不到熔点时以固相存在，加热使温度上升，达到熔点。开始有少量液体出现，而后固液相平衡。继续加热，温度不再变化，此时加热所提供的热量使固相不断转变为液相，两相间仍为平衡，最后的固体熔化后，继续加热则温度线性上升。因此在接近熔点时，加热速度一定要慢，每分钟温度升高不能超过2℃，只有这样，才能使整个熔化过程尽可能接近于两相平衡条件，测得的熔点也越精确。

当含杂质时（假定两者不形成固溶体），根据拉乌耳定律可知，在一定的压力和温度条件下，在溶剂中增加非挥发物质后，溶剂的蒸气压降低（图2中M′L′），固液两相交点M′即代表含有杂质化合物达到熔点时的固液相平衡共存点，TM′为含杂质时的熔点，显然，此时的熔点较纯净化合物的熔点低，熔程长（图3）。

图2 物质蒸气压随温度变化曲线 图3 不纯净固体化合物相随时间和温度的变化

三、药品和仪器

药品：导热油（硅油）， 苯甲酸， 乙酰苯胺， 萘， 未知物

仪器：温度计， B型管(Thiele管)

四、实验操作

1、样品的装入

将少许样品放在干燥、洁净的表面皿里，研细且集成一小堆。熔点管开口一端垂直插人堆集的样品中，使一些样品进入管内，然后熔点管开口向上放入长约50－60cm垂直桌面的玻璃管中，管下垫表面皿，使之从高处落于表面皿上，如此反复几次，可把样品夯实，样品高度1-2mm。擦干熔点管外的样品粉末以免污染加热液体。

2、测熔点

按图2-16所示安装好装置，放入硅油， 小心地将装有样品的熔点管粘附于蘸取少量硅油的水银球壁上，或剪取一小段橡皮圈套在温度计和熔点管的上部。将粘附有熔点管的温度计小心地插入(Thiele管中的油浴里，以小火在图示部位加热。开始升温速度快些，当导热油温度低于该化合物熔点10－15℃时，调整火焰使每分钟上升约1—2℃，愈接近熔点，升温速度愈应缓慢，每分钟约0.2－0.3℃。 记下样品初熔和全熔的温度读数，即为该化合物的熔程。要注意在加热过程中试样是否有萎缩、变色、发泡、升华、碳化等现象，均应如实记录。

重复测定2－3次。每一次测定必须用新的熔点管另装样品。

如果测定未知物的熔点，应先对样品粗测一次，加热可以稍快，知道大致的熔距。待浴温冷至熔点以下30℃左右，再另取一根装好试样的熔点管做准确的测定。

3、温度计校正

测熔点时，温度计上的熔点读数与真实熔点之间常有一定的偏差。这可能由于以下原因，首先，温度计的制作质量差，如毛细孔径不均匀，刻度不准确。其次，温度计有全浸式和半浸式两种，全浸式温度计的刻度是在温度计汞线全部均匀受热的情况下刻出来的，而测熔点时仅有部分汞线受热，因而露出的汞线温度较全部受热者低。为了校正温度计，可选用纯有机化合物的熔点作为标准或选用一标准温度计校正。

选择数种已知熔点的纯化合物为标推，测定它们的熔点，以观察到的熔点作纵坐标，测得熔点与已知熔点差值作横坐标，画成曲线，即可从曲线上读出任一温度的校正值。

常用标准样品（表1）

样品名称

熔点（℃）

样品名称

熔点（℃）

水 ~ 冰

尿素

132

对二氯苯

53

水杨酸

159

苯甲酸苯酯

70

2,4-二硝基苯甲酸

183

萘

80

3,5-二硝基苯甲酸

205

间二硝基苯

90

蒽

216

乙酰苯胺

114

对硝基苯甲酸

242

苯甲酸

122

蒽醌

286

五、实验注意事项

1、熔点管必须洁净。如含有灰尘等，能产生4—10℃的误差。

2、熔点管底未封好会产生漏管。

3、样品粉碎要细，填装要实，否则产生空隙，不易传热，造成熔程变大。

4、样品不干燥或含有杂质，会使熔点偏低，熔程变大。

5、样品量太少不便观察，而且熔点偏低；太多会造成熔程变大，熔点偏高。

6、升温速度应慢，让热传导有充分的时间。升温速度过快，熔点偏高。

7、熔点管壁太厚，热传导时间长，会产生熔点偏高。

8、使用硫酸作加热浴液要特别小心，不能让有机物碰到浓硫酸，否则使浴液颜色变深，有碍熔点的观察。若出现这种情况，可加入少许硝酸钾晶体共热后使之脱色。采用浓硫酸作热浴，适用于测熔点在220℃以下的样品。若要测熔点在220℃以上的样品可用其它热浴液。

六、思考题

测熔点时，若有下列情况将产生什么结果？

（1）熔点管壁太厚。

（2）熔点管底部未完全封闭，尚有一针孔。

（3）熔点管不洁净。

（4）样品未完全干燥或含有杂质。

（5）样品研得不细或装得不紧密。

（6）加热太快。

实验三 蒸馏及沸点的测定

一、实验目的

1、熟悉常压蒸馏和常量法测定沸点的原理，了解蒸馏和测定沸点的意义；

2、掌握蒸馏和测定沸点的操作要领和方法。

二、实验原理

液体分子由于分子运动有从表面逸出的倾向，这种倾向随着温度的升高而增大，进而在液面上部形成蒸气。当分子由液体逸出的速度与分子由蒸气回到液体中的速度相等时，液面上的蒸气达到饱和，称为饱和蒸气。它对液面所施加的压力称为饱和蒸气压。实验证明，液体的蒸气压只与温度有关，即液体在一定温度下具有一定的蒸气压。

当液体的蒸气压增大到与外界施于液面的总压力（通常是大气压力）相等时，就有大量气泡从液体内部逸出，即液体沸腾，这时的温度称为液体的沸点。

纯净的液体有机化合物在一定压力下具有一定的沸点（沸程0.5-1.5℃）。利用这一点，我们可以测定纯液体有机物的沸点。又称常量法。

但是具有固定沸点的液体不一定都是纯粹的化合物，因为某些有机化合物常和其它组分形成二元或三元共沸混合物，它们也有一定的沸点。

蒸馏是将液体有机物加热到沸腾状态，使液体变成蒸汽，又将蒸汽冷凝为液体的过程。

通过蒸馏可除去不挥发性杂质，可分离沸点差大于30 oC的液体混合物，还可以测定纯液体有机物的沸点及定性检验液体有机物的纯度。

三、药品和仪器

药品： 乙醇

仪器： 蒸馏瓶，蒸馏头，温度计，直型冷凝管，尾接管， 锥形瓶，量筒

四、实验装置

要由气化、冷凝和接收三部分组成 ，如下图所示：

1、蒸馏瓶：蒸馏瓶的选用与被蒸液体量的多少有关，通常装入液体的体积应为蒸馏瓶容积的1/3-2/3。液体量过多或过少都不宜。

2、蒸馏头：在蒸馏低沸点液体时，选用长颈蒸馏头；而蒸馏高沸点液体时，选用短颈蒸馏瓶。

3、温度计：温度计应根据被蒸馏液体的沸点来选， 根据精确度的要求和液体沸点高低确定温度计的选用。

3、冷凝管：冷凝管可分为水冷凝管和空气冷凝管两类，水冷凝管用于被蒸液体沸点低于140 oC；空气冷凝管用于被蒸液体沸点高于140 oC。

4、尾接管及接收瓶：尾接管将冷凝液导入接收瓶中。常压蒸馏选用锥形瓶为接收瓶，减压蒸馏选用圆底烧瓶为接收瓶。

仪器安装顺序为：先下后上，先左后右。卸仪器与其顺序相反。

五、实验步骤

1、加料：将待蒸乙醇40mL小心倒入蒸馏瓶中，不要使液体从支管流出，加入磁力搅拌子，接好蒸馏头，塞好带温度计的塞子，注意温度计的位置。检查装置是否稳妥与气密性。开启磁力搅拌器。

2、加热：先打开冷凝水龙头，注意冷水自下而上，缓缓通入冷水，然后开始加热。 当液体沸腾，蒸气到达水银球部位时，温度计读数急剧上升，调节热源，让水银球上液滴和蒸气温度达到平衡，使蒸馏速度以每秒1—2滴为宜。此时温度计读数就是馏出液的沸点。

3、收集馏液：准备两个接受瓶，一个接受前馏分，另一个（需称重）接受所需馏分，并记下该馏分的沸程：即该馏分的第一滴和最后一滴时温度计的读数。

在所需馏分蒸出后，温度计读数会突然下降。此时应停止蒸馏。即使杂质很少，也不要蒸干，以免蒸馏瓶破裂及发生其它意外事故。

4、拆除蒸馏装置：蒸馏完毕，先应撤出热源，然后停止通水，最后拆除蒸馏装置（与安装顺序相反）。

六、实验注意事项

1、冷却水流速以能保证蒸汽充分冷凝为宜，通常只需保持缓缓水流即可。

2、蒸馏有机溶剂均应用小口接收器，如锥形瓶。

3．在开始加热前必须加入沸石（表面疏松多孔），这对蒸馏来说非常重要。因为绝大多数液体在加热时经常发生过热现象（温度超过沸点也不沸腾），如继续加热，液体就会产生爆沸现象而冲溢出瓶外。沸石的微孔中由于吸附了一些空气，在加热时就可以形成液体分子气化的中心，从而保证液体及时沸腾而避免爆沸。如果加热前忘了加沸石，补加时应停止加热，待液体冷至沸点以下后方可加入。若蒸馏在中途停止过，重新蒸馏时应加入新的沸石。

4．蒸馏时不能加热太快，否则会在蒸馏瓶的颈部造成过热现象，使水银球的蒸气来不及冷凝，这样由温度计读得的沸点偏高；另一方面蒸馏也不能进行得太慢，否则由于温度计的水银球不能为馏出液蒸气所浸润而使温度计上所读得的沸点偏低。

七、思考题

1、什么叫沸点？液体的沸点和大气压有什么关系？文献里记载的某物质的沸点是否即为你们那里的沸点温度？

2、为什么蒸馏时最好控制馏出液的速度为每秒1－2滴为宜？

实验四 液态有机化合物折光率的测定

一、实验目的

1、学习有机化合物折光率的测定；

2、学习Abbe折光仪的使用方法。

二、实验原理

根据折射定律：n=

化合物折射率随入射光线波长不同而变，也随温度不同而变，温度每上升1℃，折光率下降

（3.5-5.5）×10-4，常用nDt来表示。液体物质具有特定的折光率。

三、实验仪器与药品

Abbe折光仪、超级恒温水浴锅、丙酮、乙醇、擦镜纸

1．读数望远镜 2．测量望远镜

3．消色散镜手柄 4．恒温水入口

5．温度计 6．测量棱镜 7．绞链

8．辅助棱镜（开启状态） 9．加液槽

10．反射镜 11．底座 12．锁钮

13．转轴 14．刻度盘罩

阿贝折光仪的结构

四、实验步骤

1、介绍Abbe折光仪的构造（1.3000-1.7000）

2、介绍超级恒温水浴锅的构造

3、Abbe折光仪的使用与维护

A、校正: Abbe折光仪校正后才能用来测定

校正的方法：将Abbe折光仪置于清洁干净的台面上，在棱镜外套上装好温度计，连接好超级恒温水浴锅，通入恒温水，一般为20℃或25℃，当恒温后，松开锁钮，开启下面棱镜，使其镜面处于水平位置，滴入1-2滴丙酮于镜面上，合上棱镜，促使难挥发的污物溢走，再打开棱镜，用丝巾或擦镜纸轻轻拭擦镜面，但不能用滤纸，特别是严禁油手或汗手触及光学零件。

用标准折光玻璃块校正:

打开棱镜，用少许1-溴代萘（n=1.66）置光滑棱镜上，玻璃块就粘附于镜面上，使+玻璃块直接对准反射镜，转动左面刻度盘，使读数镜内标尺读数为标准玻璃块读数，调节反射镜，使入射光进入棱镜组，从测量望远镜中观察，使视场最清晰，转动消色散镜调节器，消除色散。再用一特制小螺丝刀旋转右面镜筒下方的方型螺旋，使明暗界线和“十”字交叉重合，校正工作结束。

用重蒸馏水校正：

打开棱镜，滴1~2滴重蒸馏水于镜面上，关紧棱镜，转动左面刻度盘，使读数镜内标尺读数等于重蒸馏水的折光度（nD20=1.33299，nD25=1.3325），调节反射镜，使入射光进入棱镜组，从测量望远镜中观察，使视场最亮，调节测量镜，使视场最清晰。转动消色散镜调节器，消除色散，再用一特制的小螺丝刀旋动右面镜下方的方形螺旋，使明暗界线和“十”字交叉重合，校正工作就告结束。

B、测定

准备工作做好后，打开棱镜，用滴管把待测液体2~3滴均匀滴在磨砂棱镜上，要求液体充满整个视场。关紧棱镜，转动反射镜，使视场最亮。轻轻转动左面刻度盘，并在右镜筒内找到明暗分界或彩色光带，再转动消色调节器，至看到一个明晰分界线，转动左面刻度盘，是分界线对准“十”字交叉点上，并读折光率。重复2~3次。

C、维护

a. Abbe折光仪在使用前后，均需要用丙酮洗净，用擦镜纸吸干液体。

b. 用完后，流尽金属套恒温水。

c. 不能放在日光直射或靠近热源的地方。

d. 酸、碱等腐蚀性液体不得使用Abbe折光仪。

e. 折光仪不用时应放在箱内，放入干燥剂，放在空气流通的室内。

五．注意事项

1．被测液应滴加适当，以免过少或分布不均而影响观测，易挥发液体应快速测量。

2．测折光率时应备有恒温水槽，保证测定时所需温度。如果实验室条件有限，测定液体折光率的温度与规定温度不一致（通常以20℃或25℃为标准），所测得的结果需加以校正，可利用温度增加1℃时，液体有机物的折光率减少约4×10-4的数值进行换算。

六．思考题

1．测定有机物折光率的意义是什么？

2．假定测得松节油的折光率为nD30=1.4710，在25℃时其折光率应是多少？

实验五 分 馏

一、实验目的

1、了解分馏的原理与意义，分馏柱的种类和选用方法。

2、学习实验室常用分馏的操作方法。

二、分馏原理

沸腾着的混合物蒸汽进行一系列的热交换而将沸点不同的物质分离出来。影响分馏效率的因素主要有理论塔板数、回流比和柱的保温效果。

三、实验仪器与药品

油浴锅、磁力搅拌器、分馏柱、冷凝管、三叉燕尾管、圆底烧瓶、温度计、丙酮

四、实验装置

a. b. c.

分馏柱

a. 球形分馏柱； 分馏装置

b. 维氏（Vigreux）分馏柱

c. 赫姆帕（Hempel）分馏柱

五、实验步骤

1. 按简单分馏装置图安装仪器。

2. 准备三个100mL的锥形瓶为接受管，分别注明A、B、C。

3. 在250mL圆底烧瓶内放置100mL丙酮，50mL水及搅拌磁子，开启磁力搅拌器，开始缓缓加热，并控制加热速度，使馏出液以每妙1~2滴的速度蒸出。将初馏出液收集于试管A，注意记录柱顶温度及接受器A的馏出液总体积。继续蒸馏，记录每增加1mL馏出液时的温度及总体积。

温度达62℃换锥形瓶B接受，98℃用锥形瓶C接受，直至蒸馏烧瓶中残液为1~2mL，停止加热。

（A：56~62℃， B： 62~98℃ C： 98~100℃）

记录三个馏分的体积，待分馏柱内液体流到烧瓶时测量并记录残留液体积，以柱顶温度为纵坐标，馏出液体积为横坐标，将实验结果绘成温度-体积曲线，讨论分馏效率。

4. 丙酮-水混合物的蒸馏，比较分馏效率。

六、问题讨论

1. 分馏和蒸馏在原理及装置上有哪些异同？如果是两种沸点很接近的液体组成的混合物能否用分馏来提纯呢？

2. 如果把分馏柱顶上温度计的水银柱的位置插下些，行吗？为什么？

实验六 水蒸汽蒸馏

一、实验目的

1、了解水蒸气蒸馏的原理和应用范围。

2、掌握水蒸气蒸馏的仪器装配和操作技能。

二、实验原理

把不溶或难溶于水，但有一定挥发性的有机化合物和水混合，通入水蒸气，使有机物随着水蒸气蒸馏出来的操作叫水蒸气蒸馏。

两种不混溶的挥发性物质混合在一起，每一组分都独立蒸发，互不干扰，它们各自的分压只于各自纯物质的饱和蒸汽压有关，即PA= PA ，PB = PB 而与各组分的摩尔分数无关，其总压为各分压之和，即

P总 = PA + PB = PA + PB

由此可见，混合物的沸点将比任一组分的沸点都低。在常压下用水蒸气（或水）作为其中的一相，能在低于100℃的情况下将高沸点组分与水一起蒸出来。

有机物进行水蒸气蒸馏需满足的条件

1. 不溶或难溶与水；

2. 在沸腾下不与水发生化学反应；

3. 100℃左右必须有一定的蒸汽压，一般不小于1.33kPa。

三、仪器及药品

仪器：水蒸气发生器、三颈烧瓶、蒸馏弯头、玻璃导管、接受器等

药品：溴苯

四、实验装置图

五、实验步骤

在水蒸气发生瓶中，加入约占容器3/4的热水。待检查整个装置不漏气（怎样检查？）后，旋开T形管的螺旋夹，加热到沸腾。当有大量水蒸气产生从T形管的支管冲出时，立即旋紧螺旋夹，水蒸气便进入蒸馏部分，开始蒸馏。在蒸馏过程中，如由于水蒸气的冷凝而使烧瓶内液体量增加，以至超过烧瓶容积的士/3时，或者水蒸气蒸馏速度不快时，则将蒸馏部分隔石棉网加热之，要注意瓶内崩跳现象，如果崩跳剧烈，则不应加热，以免发生意外。蒸馏速度为2~3滴/s。

六、实验注意点

1. 蒸馏系统中管路能短则短。

2. 实验过程中应时刻注意安全管中的水位是否正常。

3. 水蒸气发生器中应放沸石。

4. 使用酒精喷灯和电炉应注意安全。

馏出液组成的计算：

气相中两组分的理想气体方程分别表示为：PAVA=nART PBVB=nBRT

将两式相比得到下式：

在水蒸气蒸馏条件下，VA =VB且温度相等，故上式可改写为

即

以溴苯~水体系为例，当混合物沸点为95℃时，水的蒸汽压为85.3kPa，溴苯为16.0 kPa，代入上式得到：

此结果说明，虽然在混合物沸点下溴苯的蒸汽压低于水的蒸汽压，但是由于溴苯的分子质量大于水的分子质量，因此在馏出液中溴苯的量比水多，这也是水蒸气蒸馏的一个优点。

实验七 重结晶及过滤

一、实验目的

1、了解重结晶是纯化精制固体有机化合物的手段；

2、通过实验熟练掌握用水、有机溶剂及混合溶剂重结晶纯化固体有机物质的各项具体的操作方法。

二、实验原理

固体有机物在溶剂中的溶解度一般随温度的升高而增大。把固体有机物溶解在热的溶剂中使之饱和，冷却时由于溶解度降低，有机物又重新析出晶体。利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同，使被提纯物质从过饱和溶液中析出，让杂质全部或大部分留在溶液中，从而达到提纯的目的。重结晶只适宜杂质含量在5%以下的固体有机混合物的提纯。从反应粗产物直接重结晶是不适宜的，必须先采取其他方法初步提纯，然后再重结晶提纯。

三、实验仪器与药品

布氏漏斗、抽滤瓶、安全瓶、循环水泵、烘箱、菊花滤纸（折叠式滤纸）

四、实验步骤

1、选择适宜的溶剂

在选择溶剂时应根据“相似相溶”原理，溶质往往溶于结构与其相似的溶剂中。还可查阅有关的文献和手册，了解某化合物在各种溶剂中不同温度的溶解度。也可通过实验来确定化合物的溶解度。

2、将待重结晶物质制成热的饱和溶液

边加热边搅拌，分批加入溶剂至固体完全溶解后，再多加15％左右的溶剂。切不可再多加溶剂，否则冷后析不出晶体。如需脱色，待溶液稍冷后，加入活性炭等脱色剂（用量为固体量的1－5％），煮沸5min。

3、趁热过滤除去不溶性杂质

将溶液沿玻棒倒入菊花滤纸的热水漏斗，过滤时速度要快。

4、结晶

滤液放置冷却，析出结晶。静大动小。

5、抽滤

抽虑冷却析出的晶体，直至抽“干”为止。注意停泵时，要先打开放空阀（二通活塞），再停泵，可避免倒吸。

6、结晶的洗涤和干燥

用溶剂冲洗结晶再抽滤，除去附着的母液。抽滤和洗涤后的结晶，表面上吸附有少量溶剂，因此尚需用适当的方法进行干燥。

五、思考题

1、 重结晶时，溶剂的用量为什么不能过量太多，也不能过少？正确的应该如何？

2、 用活性炭脱色为什单要待固体物质完全溶解后才加入？为什么不能在溶液沸腾时加入？

3、 使用布氏漏斗过滤时，如果滤纸大于漏斗瓷孔面时，有什么不好？

4、 停止抽滤前，如不先拔除橡皮管就关住水阀（泵）会有什么问题产生？

实验八 柱层析与薄层层析

一、实验目的

1、了解色谱法分离提纯有机化合物的基本原理和应用。

2、掌握柱层析、薄层层析的操作技术。

二、实验原理

色谱法（Chromatography）亦称色层法、层析法等。

色谱法是分离、纯化和鉴定有机化合物的重要方法之一。色谱法的基本原理是利用混合物各组分在某一物质中的吸附或溶解性能（分配）的不同，或其亲和性的差异，使混合物的溶液流经该种物质进行反复的吸附或分配作用，从而使各组分分离。

色谱法在有机化学中的应用主要包括以下几方面:

1、分离混合物 一些结构类似、理化性质也相似的化合物组成的混合物，一般应用化学方法分离很困难，但应用色谱法分离，有时可得到满意的结果。

2、精制提纯化合物 有机化合物中含有少量结构类似的杂质，不易除去，可利用色谱法分离以除去杂质，得到纯品。

3、鉴定化合物 在条件完全一致的情况，纯碎的化合物在薄层色谱或纸色谱中都呈现一定的移动距离，称比移值（Rf值），所以利用色谱法可以鉴定化合物的纯度或确定两种性质相似的化合物是否为同一物质。但影响比移值的因素很多，如薄层的厚度，吸附剂颗粒的大小，酸碱性，活性等级，外界温度和展开剂纯度、组成、挥发性等。所以，要获得重现的比移值就比较困难。为此，在测定某一试样时，最好用已知样品进行对照。

4、观察一些化学反应是否完成 可以利用薄层色谱或纸色谱观察原料色点的逐步消失，以证明反应完成与否。

吸附色谱主要是以氧化铝、硅胶等为吸附剂，将一些物质自溶液中吸附到它的表面上，而后用溶剂洗脱或展开，利用不同化合物受到吸附剂的不同吸附作用，和它们在溶剂中不同的溶解度，也就是利用不同化合物在吸附剂上和溶液之间分布情况的不同而得到分离。吸附色谱分离可采用柱色谱和薄层色谱两种方式。

柱色谱常用的有吸附色谱和分配色谱两种。吸附色谱常用氧化铝和硅胶为吸附剂。分配色谱以硅胶、硅藻土和纤维素为支持剂，以吸收较大量的液体作为固定相。吸附柱色谱通常在玻璃管中填入表面积很大经过活化的多孔性或粉状固体吸附剂。当待分离的混合物溶液流过吸附柱时，各种成分同时被吸附在柱的上端。当洗脱剂流下时，由于不同化合物吸附能力不同，往下洗脱的速度也不同，于是形成了不同层次，即溶质在柱中自上而下按对吸附剂的亲和力大小分别形成若干色带，再用溶剂洗脱时，已经分开的溶质可以从柱上分别洗出收集；或将柱吸干，挤出后按色带分割开，再用溶剂将各色带中的溶质萃取出来

薄层色谱又叫薄板层析，是色谱法中的一种，是快速分离和定性分析少量物质的一种很重要的实验技术，属固~液吸附色谱，它兼备了柱色谱和纸色谱的优点，一方面适用于少量样品（几到几微克，甚至0.01微克）的分离；另一方面在制作薄层板时，把吸附层加厚加大，又可用来精制样品，此法特别适用于挥发性较小或较高温度易发生变化而不能用气相色谱分析的物质。此外，薄层色谱法还可用来跟踪有机反应及进行柱色谱之前的一种“预试”。

三、基本操作训练：

正确装柱（见图2-23）、制板、点样及分离操作。

（1） （2） （3）

薄层板在不同的层析缸中展开的方式

【操作步骤】

薄层色谱

1、薄层板的制备（湿板的制备）

薄层板制备的好坏直接影响色谱的结果。薄层应尽量均匀且厚度要固定。否则，在展开时前沿不齐，色谱结果也不易重复。在烧杯中放入2g硅胶，加入5~6mL蒸馏水，调成糊状。将配制好的浆料倾注到清洁干燥的载玻片上，拿在手中轻轻的左右摇晃，使其表面均匀平滑，在室温下晾干后进行活化。也可买市售的硅胶板切割成适宜大小备用。本实验用此法制备薄层板5片：吸附剂为硅胶G，用0.5%的羧甲基纤维素钠水溶液调成浆料。

2、点样

先用铅笔在距薄层板一端1cm处轻轻划一横线作为起始线，然后用毛细管吸取样品，在起始线上小心点样，斑点直径一般不超过2mm。若因样品溶液太稀，可重复点样，但应待前次点样的溶剂挥发后方可重新点样，以防样点过大，造成拖尾、扩散等现象，而影响分离效果。若在同一板上点几个样，样点间距离应为1cm以上。点样要轻，不可刺破薄层。

3、展开

薄层色谱的展开，需要在密闭容器中进行。为使溶剂蒸气迅速达到平衡，可在展开槽内衬一滤纸。在层析缸中加入配好的展开溶剂，使其高度不超过1cm。将点好的薄层板小心放入层析缸中，点样一端朝下，浸入展开剂中。盖好瓶盖，观察展开剂前沿上升到一定高度时取出，尽快在板上标上展开剂前沿位置。晾干，观察斑点位置，计算Rf值。

4、显色

凡可用于纸色谱的显色剂都可用于薄层色谱。薄层色谱还可使用腐蚀性的显色剂如浓硫酸、浓盐酸和浓磷酸等。对于含有荧光剂（硫化锌镉、硅酸锌、荧光黄）的薄层板在紫外光下观察，展开后的有机化合物在亮的荧光背景上呈有色斑点。也可用卤素斑点试验法来使薄层色谱斑点显色。本实验样品本身具有颜色，不必在荧光灯下观察。

柱色谱

1、装柱（湿法）

用镊子取少许脱脂棉放于干净的色谱柱底部，轻轻塞紧，关闭活塞，向柱中倒入溶剂至约为柱高的3/4处，通过一干燥的玻璃漏斗慢慢加入色谱柱用中性氧化铝，打开活塞，控制流出速度为1滴/秒；并用橡皮塞轻轻敲打色谱柱下部，使填装紧密，当装柱至3/4时，再在上面加一片小圆滤纸或脱脂棉。操作时一直保持上述流速注意不能使液面低于氧化铝的上层。

2、上样

当溶剂液面刚好流至滤纸面时，立即沿柱壁加入待分离样品溶液，当此溶液流至接近滤纸面时，立即用少量溶剂洗下管壁的有色物质，如此连续2~3次，直至洗净为止。

3、洗脱

用已配好的溶剂（学生自己配制）洗脱，控制流出速度。整个过程都应有洗脱剂覆盖吸附剂。极性小的色带首先向下移动，极性较大的留在柱的上端，形成不同的色带。观察色带的出现，并用锥形瓶收集洗脱液。

四、实验关键及注意事项：

1、薄层层析时，薄层板的制备要厚薄均匀，表面平整光洁。

2、点样时，各样点间距1~1.5cm，样点直径应不超过2mm，

3、柱层析时，柱子要致密紧实，无气泡。

五、主要试剂及产品的物理常数：（文献值）

名 称

分子量

性状

折光率

比重

熔点℃

沸点℃

溶解度：克/100mL溶剂

水

醇

醚

偶氮苯

182.2

1.2000

6 8

293

4.220

12 20

间硝基苯胺

138.13

112~115

0.11

7.120

7.920

荧光黄

332.3

320

六、提问纲要

1、为什么极性大的组分要用极性较大的溶剂洗脱？

2、柱子中若有气泡或装填不均匀，将给分离造成什么样的结果？如何避免？

3、如何利用Rf值来鉴定化合物？

七、主要试剂用量、规格

1%偶氮苯、1%间硝基苯胺、荧光黄(95%乙醇, 1mg/1mL)、次甲基蓝、环己烷:乙酸 9:1

实验九 萃取与洗涤

一、实验目的

1、了解萃取分离的基本原理，了解乳化及破乳化现象;

2、熟练掌握分液漏斗的基本操作和使用注意事项。

二、实验原理

萃取是利用物质在两种不互溶（或微溶）溶剂中溶解度或分配比的不同来达到分离。 萃取

是有机化学实验中用来提取或纯化有机化合物的常用方法之一。应用萃取可以从固体或液体混合物中提取出所需物质，也可以用来洗去混合物中少量杂杂质。通常称前者为“抽取”或萃取，后者为“洗涤”。

三、实验仪器与药品

液体萃取最通常的仪器是分液漏斗，一般选择容积较被萃取液大1~2倍的分液漏斗。

四、实验步骤

在分液漏斗活塞上涂好润滑脂，塞后旋转数圈，使润滑脂均匀分布，再用小像皮圈套住活塞尾部的小槽，防止活塞滑脱。关好活塞，装入待萃取物和萃取溶剂，塞好塞子，旋紧。先用右手食指末节将漏斗上端玻塞顶住，再用大拇指及食指和中指握住漏斗，用左手的食指和中指蜷握在活塞的柄上，上下轻轻振摇分液漏斗，使两相之间充分接触，以提高萃取效率。每振摇几次后，就要将漏斗尾部向上倾斜（朝无人处）打开活塞放气，以解除漏斗中的压力。如此重复至放气时只有很小压力后，再剧烈振摇2～3min，静置，待两相完全分开后，打开上面的玻塞，再将活塞缓缓旋开，下层液体自活塞放出，有时在两相间可能出现一些絮状物也应同时放去。然后将上层液体从分液漏斗上口倒出，却不可也从活塞放出，以免被残留在漏斗颈上的另一种液体所沾污。

五、思考题

出现乳化现象解决的方法通常有这些：

(1) 较长时间静置；

(2) 若是因碱性而产生乳化，可加入少量酸破坏或采用过滤方法除去；

(3) 若是由于两种溶剂（水与有机溶剂）能部分互溶而发生乳化，可加入少量电解质（如氯化钠等），利用盐析作用加以破坏。另外，加入食盐，可增加水相的比重，有利于两相比重相差很小时的分离；

(4) 加热以破坏乳状液，或滴加几滴乙醇、磺化蓖麻油等以降低表面张力。

请结合实验仔细分析，在什么情况采取什么措施？

化学萃取

化学萃取（利用萃取剂与被萃取物起化学反应）也是常用的分离方法之一，主要用于洗涤或分离混合物，操作方法和前面的分配萃取相同。例如，利用碱性萃取剂从有机相中萃取出有机酸，用稀酸可以从混合物中萃取出有机碱性物质或用于除去碱性杂质，用浓硫酸从饱和烃

中除去不饱和烃，从卤代烷中除去醇及醚等。

液~固萃取

自固体中萃取化合物，通常是用长期浸出法或采用脂肪提取器，前者是靠溶剂长期的浸润溶解而将固体物质中的需要成分浸出来，效率低，溶剂量大。

脂肪提取器是利用溶剂回流和虹吸原理，是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，提取器下端接盛有萃取剂的烧瓶，上端接冷凝管，当溶剂沸腾时，冷凝下来的溶剂滴入提取器中，待液面超过虹吸管上端后，即虹吸流回烧瓶，因而萃取出溶于溶剂的部分物质。就这样利用溶剂回流和虹吸作用，是固体中的可溶物质富集到烧瓶中，提取液浓缩后，将所得固体进一步提纯。

实验十 减压蒸馏

一、实验目的

1、了解减压蒸馏的原理和应用范围；

2、 认识减压蒸馏的主要仪器设备；

3、 掌握减压蒸馏仪器的安装和操作方法。

二、实验原理

液体的沸点是指它的蒸气压等于外界压力时的温度，因此液体的沸点是随外界压力的变化而变化的，如果借助于真空泵降低系统内压力，就可以降低液体的沸点，这便是减压蒸馏操作的理论依据。

减压蒸馏是分离、提纯有机化合物的常用方法之一。它特别适用于那些在常压蒸馏时未达沸点即已受热分解、氧化或聚合的物质。

三、实验仪器与药品

减压蒸馏装置主要由蒸馏、抽气（减压）、安全保护和测压四部分组成。

四、实验步骤与说明

1、被蒸馏液体中若含有低沸点物质，通常先进行常压蒸馏，再用水泵减压蒸馏，最后用油泵减压蒸馏。

2、安装好装置后，首先使体系与大气相通，启动油泵抽气，逐渐关闭二通活塞至完全关闭，注意观察瓶内的鼓泡情况（如发现鼓泡太剧烈，有冲料危险，立即将二通活塞旋开些）从压力计上观察体系内压力应能符合要求，然后小心旋开二通活塞，同时注意观察压力计上的读数，调节体系内压到所需值（根据沸点与压力关系）。

3、在系统充分抽空后通冷凝水，再用油浴加热蒸馏，一旦减压蒸馏开始，就应密切注意蒸馏情况，调整体系内压，经常记录压力和相应的沸点值，根据要求，收集不同馏分。

4、蒸馏完毕，移去热源，慢慢旋开螺旋夹（防止倒吸），并慢慢打开二通活塞，平衡内外压力，使测压计的水银柱慢慢地回复原状，（若打开得太快，水银柱很快上升，有冲破测压计的可能），然后关闭油泵和冷却水。

五、思考题

1、在怎样的情况下才用减压蒸馏？

2、使用油泵减压时，实有哪些吸收和保护装置？其作用是什么？

3、在进行减压蒸馏时，为什么必须用热浴加热，而不能用直接火加热？为什么进行减压蒸馏时须先抽气才能加热？

4、当减压蒸完所要的化合物后，应如何停止减压蒸馏？为什么？

实验十一 环己烯的制备

一、实验目的

1、熟悉环己醇在酸催化下的反应机理，掌握环己烯的制备方法；

2、巩固分液漏斗的使用，复习分馏操作。

二、实验原理

三、试剂

环己醇，磷酸（85%），食盐，无水氯化钙，5%碳酸钠溶液。

四、实验步骤

实验装置如下：

在50毫升干燥的圆底烧瓶中，放入10.4mL环己醇、5mL85%磷酸（或2mLH2SO4）和搅拌磁子。烧瓶上装一短的分馏柱作分馏装置，接上冷凝管，用锥形瓶作接受器，外用冰水冷却。

开启磁力搅拌器，将烧瓶在油浴锅里小火慢慢加热，控制加热速度使分馏柱上端的温度不要超过90℃，馏液为带水的混合物。当烧瓶中只剩下很少量的残渣并出现阵阵白雾时，即可停止蒸馏。全部蒸馏时间约需1h。

将蒸馏液用精盐（1g左右）饱和，然后加入3~4mL 5%碳酸钠溶液中和微量的酸。将此液体倒入小分液漏斗中，振摇后静置分层。将下层水溶液自漏斗下端活塞放出、上层的粗产物自漏斗的上口倒入干燥的小锥形瓶中，加入1~2克无水氯化钙干燥。

将干燥后的产物滤入干燥的蒸馏瓶中，用水浴加热蒸馏。收集80~85℃的馏分于一已称重的干燥小锥形瓶中。

五、注意事项

1、环己醇在常温下是粘碉状液体，因而若用量筒量取时应注意转移中的损失。

2、水层应尽可能分离完全，否则将增加无水氯化钙的用量，使产物更多地被干燥剂吸附而招致损失，这里用无水氯化钙干燥较适合，因它还可除去少量环己醇。

3、在蒸馏已干燥的产物时，蒸馏所用仪器都应充分干燥。

六、思考题

1、进行分馏操作时应注意什么？

答：①. 在仪器装配时应使分馏柱尽可能与桌面垂直，以保证上面冷凝下来的液体与下面上升的气体进行充分的热交换和质交换，提高分离效果。②. 根据分馏液体的沸点范围，选用合适的热浴加热，不要在石棉网上用直接火加热。用小火加热热浴，以便使浴温缓慢而均匀地上升。 ③. 液体开始沸腾，蒸气进入分馏柱中时，要注意调节浴温，使蒸气环缓慢而均匀

地沿分馏柱壁上升。若室温低或液体沸点较高，应将分馏柱用石棉绳或玻璃布包裹起来，以减少柱内热量的损失。④. 当蒸气上升到分馏柱顶部，开始有液体馏出时，应密切注意调节浴温，控制馏出液的速度为每2～3滴/s。如果分馏速度太快，产品纯度下降；若速度太慢，会造成上升的蒸气时断时续，馏出温度波动。⑤. 根据实验规定的要求，分段集取馏份，实验结束时，称量各段馏份。

2、在环己烯制备实验中，为什么要控制分馏柱顶温度不超过73℃？

答：因为反应中环己烯与水形成共沸混合物(沸点70.8℃，含水10 %)；环己醇与环己烯形成共沸混合物(沸点64.9℃，含环己醇30.5 %)；环己醇与水形成共沸混合物(沸点97.8℃，含水80 %)，因此，在加热时温度不可过高，蒸馏速度不易过快，以减少未反应的环己醇的蒸出。

3、环己烯的制备过程中，如果你的实验产率太低，试分析主要在哪些操作步骤中造成损失？

答：(1)环己醇的粘度较大，尤其室温低时，量筒内的环己醇很难倒净而影响产率。(2)磷酸和环己醇混合不均，加热时产生碳化。(3)反应温度过高、馏出速度过快，使未反应的环己醇因于水形成共沸混合物或产物环己烯与水形成共沸混合物而影响产率。(4)干燥剂用量过多或干燥时间过短，致使最后蒸馏是前馏份增多而影响产率。

七、问题讨论

1、在粗制的环己烯中，加入精盐使水层饱和的目的何在？

2、在蒸馏终止前，出现的阵阵白雾是什么？

实验十二 乙醚的制备

一、实验目的

1. 掌握实验室制备乙醚的原理和方法。

2. 初步掌握底沸点易燃液体的操作要点。

二、实验原理

主反应：

总反应：

副反应：

三、实验仪器与药品

电热套、水浴锅、三角烧瓶、滴液漏斗、温度计、冷凝管、接受器、折光仪、乙醇、浓H2SO4、5%NaOH、饱和NaCl、CaCl2（饱和）、无水CaCl2

四、实验步骤

1. 乙醚的制备

在干燥的三角烧瓶中加入12mL95%乙醇，缓缓加入12mL浓H2SO4混合均匀。

① 往滴液漏斗中加入25mL95%乙醇。

② 如图连接好装置。

③ 用电热套加热，使反应温度比较迅速升到140℃。开始由滴液漏斗慢慢滴加乙醇。

④ 控制滴入速度与馏出液速度大致相等（1滴/s）。

⑤ 维持反应温度在135~145℃内30~45min滴完，再继续加热10min，直到温度升到160℃，停止反应。

2. 乙醚的精制

① 将馏出液转至分液漏斗中，依次用8mL5%NaOH，8mL饱和NaCl洗涤，最后用8mL饱和CaCl2洗涤2次。

② 分出醚层，用无水CaCl2干燥。

③ 分出醚，蒸馏收集33~38℃馏分。

④ 计算产率。

五、注意事项

1．分批加浓硫酸，边加边摇边冷却，防止乙醇氧化。

2．装置要严密，反应完后要先停火，稍冷却后再拆下接受器，防止产物挥发。

3．控制好反应温度及滴加乙醇的速度1d/s。

4．洗涤时注意顺序，室内无明火。

5．分净水后用无水氯化钙干燥约20~30min。

6．不得将氯化钙带入烧瓶中蒸馏，水浴蒸馏，不得有明火。

7．产品验收体积和沸点。

六、问题讨论

1. 本实验中，把混在粗制乙醚里的杂质一一除去采用那些措施？

2. 反应温度过高或过低对反应有什么影响？

3. 数据处理应有过程。

实验十三 1-溴丁烷的制备

一、实验目的

1、学习以溴化钠、浓硫酸和正丁醇制备1-溴丁烷的原理和方法；

2、熟练掌握带有吸收有害气体装置的回流等基本操作，进一步巩固液体产物分离提纯的方法。

二、实验原理

主反应：

可能的副反应：

三、实验仪器与药品

回流冷凝管、圆底烧瓶、磁力搅拌装置、水浴加热装置、蒸馏装置、尾气吸收装置、分液漏斗、浓H2SO4、正丁醇、NaBr、NaOH、无水CaCl2、NaHCO3

四、实验步骤

1. 在100mL圆底烧瓶中，加入10mL水，磁力搅拌子，慢慢加入12mL(0.22mol)浓H2SO4，混匀冷至室温。

2. 加入正丁醇7.5mL(0.08mol)，混合后加入10g研细的溴化钠，充分振荡。

3. 按装置图装好，用5%NaOH作吸收剂。

4. 开启磁力搅拌器，加热回流0.5h，冷却后，改作蒸馏装置，用石棉网上加热蒸出所有溴丁烷。

5. 馏出液转入分液漏斗，用10mL水洗涤，小心地将粗品转入到另一干燥的分液漏斗中，用5mL浓H2SO4洗涤。

6. 尽量分去硫酸层，有机层依次分别用水、饱和NaHCO3和水各10mL洗涤。

7. 产物移入干燥小三角烧瓶中，加入无水CaCl2干燥，间隙摇动，至液体透明。

8. 蒸馏、收集99~103℃馏分。

五、问题讨论

1. 本实验中，浓硫酸起何作用？其用量及浓度对实验有何影响？

2. 反应后的粗产品中含有哪些杂质？它们是如何被除去的？

3. 为什么用饱和碳酸氢钠水溶液洗酸以前，要先用水洗涤？

实验十四 乙酸乙酯的制备

一、实验目的

1、解从有机酸合成酯的一般原理及方法；

2、进一步巩固蒸馏、分液漏斗的使用等基本操作。

二、实验原理

三、仪器与药品

球形冷凝管、圆底烧瓶、分液漏斗、蒸馏装置、无水乙醇、冰醋酸、浓H2SO4、饱和Na2CO3、饱和NaCl、饱和CaCl2、无水MgSO4。

四、实验步骤

1、在50mL圆底烧瓶中加入9mL(0.2mol)无水乙醇和6mL(0.10mol)冰醋酸，再小心加入2.5mL浓硫酸，混匀后，加入磁力搅拌子，装上冷凝管。

2、小火加热反应瓶，保持回流30min，待瓶内反应物冷却后，将回流装置改成蒸馏装置，接受瓶用冷水冷却。加热蒸出生成的乙酸乙酯，直到馏出液体积约为反应物总体积的1/2为止。

3、在馏出液中慢慢加入饱和Na2CO3，振荡，至不再有CO2气体产生为止。

4、将混合液转入分液漏斗，分去水溶液，有机层用5mL饱和NaCl洗涤，再用5mLCaCl2洗涤，最后用水洗涤一次，分去下层液体。

5、有机层倒入干燥三角烧瓶中，用无水MgSO4干燥。

6、常压蒸馏、收集72 ~78℃馏分。

（2）

五、思考题

1、酯化反应有什么特点？在实验中如何创造条件促使酯化反应尽量向生成物方向进行？

2、本实验若采用醋酸过量的做法是否合适？为什么？

3、 蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些杂质？如何除去？

实验十五 乙酰苯胺的制备

一、实验目的

1. 掌握苯胺乙酰化反应的原理和实验操作；

2. 进一步运用重结晶法从反应系统中提纯产物的方法。

二 、实验原理

三、仪器与药品

圆底烧瓶、分馏柱、温度计、油浴加热装置、磁力搅拌装置、重结晶装置、苯胺、冰醋酸、Zn粉、活性炭

四、实验步骤

1、50mL圆底烧瓶中，放置10mL新蒸馏过的苯胺(0.11mol)和15mL冰醋酸(0.26mol)及少许锌粉(约0.1g)。

2、装上分馏柱，插入温度计，按下图所示。

3、回流加热约1h。

4、反应结束搅拌下，趁热将反应物倒入盛有250mL冷水烧杯中，冷却抽滤，洗涤粗产品。

5、将粗产品重结晶、抽滤，称重。

五、思考题

1、在重结晶时需要注意哪些方面才可以使产品收率搞、质量好？

2、 反应时为什么要控制冷凝管上端的温度在100－110℃之间呢？温度过高有什么不好？

实验十六 肉硅酸的制备

一、实验目的

1、 通过肉桂酸的制备学习并掌握Perkin反应及其基本操作；

2、 巩固、掌握水蒸气蒸馏的原理、用处和操作；

3、 巩固并掌握固体有机化合物的提纯方法：脱色、重结晶。

二、实验原理

三、实验仪器与试剂

圆底烧瓶、冷凝管、温度计（ 250℃）、 水蒸气蒸馏装置、苯甲醛、无水碳酸钾、 无水碳酸钠、乙酸酐、浓盐酸、、活性炭

四、操作步骤

在250mL圆底烧瓶中加入4.1g研细的无水碳酸钾， 3.0mL新蒸馏的苯甲醛(0.03mol)，5 .5mL 乙酸酐(0.06mol)，磁力搅拌子。圆底烧瓶接上回流冷凝管，冷凝管上端接干燥管。在石棉网上加热使其回流，反应液始终保持在150～170℃，使反应进行1h(回流1h)。

取下圆底烧瓶，向其中加入50 mL水，10.0g碳酸钠，摇动烧瓶使固体溶解。然后进行水蒸气蒸馏(蒸去未反应完全的苯甲醛)。水蒸气蒸馏蒸到蒸出液中无油珠为止。

卸下水蒸气蒸馏装置，向圆底烧瓶中加入～1.0g活性炭，加热沸腾2～3min。然后进行热过滤。将滤液转移至干净的200mL烧杯中，慢慢的用浓盐酸进行酸化至明显的酸性（大约用25mL浓盐酸）。然后进行冷却至肉桂酸充分结晶，之后进行减压过滤。晶体用少量冷水洗涤。减压抽滤，要把水分彻底抽干，在空气中晾干，称重(可得2～2 .5g产品)。

五、思考题和注意事项

1、 具有何种结构的全能够进行Perkin反应？

2、 如果用无水醋酸钾做缩合剂，回流结束后要加入碳酸钠使溶液呈碱性后才可以进行水蒸气蒸馏，为什么？能否用氢氧化钠代替碳酸钠？

3、 Perkin反应所用仪器必须彻底干燥（包括称取苯甲醛和乙酸酐的量筒）。可以用无水碳酸钾和无水醋酸钾作为缩合剂，但是不能用无水碳酸钠。回流时加热强度不能太大，否则会把乙酸酐蒸出。为了节省时间，可以在回流结束之前的30min开始加热枝管烧瓶使水沸腾，不能用火直接加热烧瓶。进行脱色操作时一定取下烧瓶，稍冷之后再加热活性炭。热过滤时必须是真正热过滤，布氏漏斗要事先在沸水中取出，动作要快。进行酸化时要慢慢加入浓盐酸，一定不要加入太快，以免产品冲出烧杯造成产品损失。肉桂酸要结晶彻底，进行冷过滤；不能用太多水洗涤产品。

实验十七 从茶叶中提取咖啡因

一、实验目的

1、 学习从茶叶中提取咖啡因的基本原理和方法, 了解咖啡因的一般性质。

2、掌握用索氏提取器提取有机物的原理和方法。

3、进一步熟悉萃取、蒸馏、升华等基本操作。

二、预习内容

1、萃取

2、蒸馏操作

3、升华操作

4、天然产物的分离提纯和鉴定的相关理论知识

三、基本操作

1、实验流程

茶叶末

提取液

粗提取液

粗提取物

咖啡因

回流提取

95%的乙醇

蒸馏

蒸干

1、升华

2、收集

2、索氏(Soxhlet)提取器

索氏(Soxhlet)提取器由烧瓶、提取筒、回流冷凝管3部分组成, 装置如下右图所示。索氏提取器是利用溶剂的回流及虹吸原理（思考题1）,使固体物质每次都被纯的热溶剂所萃取, 减少了溶剂用量, 缩短了提取时间, 因而效率较高。萃取前, 应先将固体物质研细, 以增加溶剂浸溶面积（思考题2）。然后将研细的固体物质装人滤纸筒内（思考题3，4）, 再置于抽提筒, 烧瓶内盛溶, 并与抽提筒相连, 抽提筒索式提取器上端接冷凝管。溶剂受热沸腾, 其蒸气沿抽提筒侧管上升至冷凝管, 冷凝为液体, 滴入滤纸筒中, 并浸泡筒中样品。当液面超过虹吸管最高处时, 即虹吸流回烧瓶, 从而萃取出溶于溶剂的部分物质。如此多次重复,把要提取的物质富集于烧瓶内。提取液经浓缩除去溶剂后, 即得产物, 必要时可用其他方法进一步纯化。

思考题1：索式提取器的工作原理？

思考题2：索式提取器的优点是什么？

思考题3：对与索式提取器滤纸筒的基本要求是什么？

思考题4：为什么要将固体物质（茶叶）研细成粉末？

3、升华装置

四、实验原理：

咖啡因又叫咖啡碱, 是一种生物碱 , 存在于茶叶、咖啡、可可等植物中。例如茶叶中含有 1%～5%的咖啡因, 同时还含有单宁酸、色素、纤维素等物质。

咖啡因是弱碱性化合物, 可溶于氯仿、丙醇、乙醇和热水中, 难溶于乙醚和苯(冷)。纯品熔

点235～236℃, 含结晶水的咖啡因为无色针状晶体, 在100 ℃时失去结晶水, 并开始升华，120 ℃时显著升华，178℃时迅速升华。利用这一性质可纯化咖啡因。咖啡因的结构式为 :

咖啡因（1,3,7-三甲基-2,6-二氧嘌呤）

咖啡因是一种温和的兴奋剂, 具有刺激心脏、兴奋中枢神经和利尿等作用。

提取咖啡因的方法有碱液提取法和索氏提取器提取法。本实验以乙醇为溶剂, 用索氏提取器提取 , 再经浓缩、中和、升华, 得到含结晶水的咖啡因。

工业上咖啡因主要是通过人工合成制得。它具有刺激心脏、兴奋大脑神经和利尿等作用。故可以作为中枢神经兴奋药，它也是复方阿司匹林（A.P.C）等药物的组分之一。

五、实验步骤：

1、 咖啡因的提取

称取5g干茶叶, 装入滤纸筒内, 轻轻压实, 滤纸筒上口塞一团脱脂棉（思考题5）, 置于抽提筒中, 圆底烧瓶内加人 60～8OmL95% 乙醇, 加热乙醇至沸, 连续抽提1h, 待冷凝液刚刚虹吸下去时, 立即停止加热。

将仪器改装成蒸馏装置, 加热回收大部分乙醇。然后将残留液 (大约10～15mL) 倾入蒸发皿中, 烧瓶用少量乙醇洗涤, 洗涤液也倒人蒸发皿中, 蒸发至近干。加入4g 生石灰粉（思考题6）, 搅拌均匀, 用电热套加热(100～120V), 蒸发至干, 除去全部水分（思考题7）。冷却后, 擦去沾在边上的粉末, 以免升华时污染产物。

将一张刺有许多小孔的圆形滤纸盖在蒸发皿上, 取一只大小合适的玻璃漏斗罩于其上, 漏斗颈部疏松地塞一团棉花（思考题8）。

用电热套小心加热蒸发皿, 慢慢升高温度, 使咖啡因升华。咖啡因通过滤纸孔遇到漏斗内壁凝为固体, 附着于漏斗内壁和滤纸上。当纸上出现白色针 状晶体时, 暂停加热, 冷至 100 ℃左右, 揭开漏斗和滤纸, 仔细用小刀把附着于滤纸及漏斗壁上的咖啡因刮入表面皿中。将蒸发皿内的残渣加以搅拌, 重新放好滤纸和漏斗, 用较高的温度再加热升华一次。此时，温度也不宜太高，否则蒸发皿内大量冒烟，产品既受污染又遭损失（思考题9）。合并两次升华所收集的咖啡因, 测定熔点。

2、咖啡因的鉴定

(1) 与生物碱试剂：取咖啡因结晶的一半于小试管中， 加 4CmL水，微热，使固体溶解。分装于2 支试管中，一支加入1～2 滴 5% 鞣酸溶液，记录现象（思考题10）。另一支加 1～2 滴 10% 盐酸 ( 或 10% 硫酸 )，再加入 1～2 滴碘一碘化钾试剂，记录现象（思考题11）。

(2) 氧化：在表面皿剩余的咖啡因中，加入30% H2O2 8～10滴，置于水浴上蒸干, 记录残渣

颜色。再加一滴浓氨水于残渣上, 观察并记录颜色有何变化（思考题12）?

思考题5：为什么要放置一团脱脂棉？

思考题6：生石灰的作用是什么？

思考题7：为什么必须除净水分？

思考题8：升华装置中，为什么要在蒸发皿上覆盖刺有小孔的滤纸？漏斗颈为什么塞棉花？

思考题9：升华过程中，为什么必须严格控制温度？

思考题10：咖啡因与鞣酸溶液作用生成什么沉淀？

思考题11：咖啡因与碘~碘化钾试剂作用生成什么颜色的沉淀？

思考题12：咖啡因与过氧化氢等氧化剂作用的实验现象是什么？

六、存在的问题与注意事项：

1、滤纸筒的直径要略小于抽提筒的内径 , 其高度一般要超过虹吸管, 但是样品不得高于虹吸管。如无现成的滤纸筒, 可自行制作。其方法为 ：取脱脂滤纸一张, 卷成圆筒状 ( 其直径略小于抽提筒内径), 底部折起而封闭(必要时可用线扎紧), 装入样品, 上口盖脱脂棉, 以保证回流液均匀地浸透被萃取物。

2、提取过程中，生石灰起中和及吸水作用 。

3、索式提取器的虹吸管极易折断，装置装置和取拿时必须特别小心。提取时，如留烧瓶里有少量水分, 升华开始时, 将产生一些烟雾, 污染器皿和产品。

4、蒸发皿上覆盖刺有小孔的滤纸是为了避免已升华的咖啡因回落入蒸发皿中, 纸上的小孔应保证蒸气通过。漏斗颈塞棉花，为防止咖啡因蒸气逸出。

5、在升华过程中必须始终严格控制加热温度, 温度太高, 将导致被烘物和滤纸炭化, 一些有色物质也会被带出来, 影响产品的质和量。进行再升华时, 加热温度亦应严格控制。

七、深入讨论：

咖啡因的其它鉴别方法

咖啡因可以通过测定熔点及光谱法加以鉴别。此外，还可以通过制备咖啡因水杨酸盐衍生物进一步确证。咖啡因作为碱，可与水杨酸作用生成水杨酸盐，此盐的熔点为137℃。

咖啡因 水杨酸 咖啡因水杨酸盐

咖啡因水杨酸盐衍生物的制备方法：在试管中加入50mg咖啡因、37水杨酸和4甲苯，在水浴上加热摇振使其溶解，然后加入约1石油醚（60~90），在冰浴中冷却结晶。如无晶体析出，可以用玻璃棒或刮刀摩擦管壁。用玻璃钉漏斗过滤收集产物，测定熔点。纯盐的熔点137℃。

八、测试题

1、 试述索氏提取器的萃取原理，它与一般的浸泡萃取相比，有哪些优点？

答：索氏提取器是利用溶剂的回流及虹吸原理，使固体物质每次都被纯的热溶剂所萃取, 减少了溶剂用量, 缩短了提取时间, 因而效率较高。

2、 索式提取器有哪几部分组成？

答：索氏(Soxhlet)提取器由烧瓶、提取筒、回流冷凝管等三部分组成。

3、 本实验进行升华操作时，应注意什么？

答：在萃取回流充分的情况下，升华操作是实验成败的关键。升华过程中，始终都需用小火间接加热。如温度太高，会使产物发黄。注意温度计应放在合适的位置，使正确反映出升华的温度。如无砂浴，也可以用简易空气浴加热升华，即将蒸发皿底部稍离开石棉网进行加热，并在附近悬挂温度计指示升华温度。

九、思考题答案

思考题1答：索氏提取器是利用溶剂的回流及虹吸原理。

思考题2答：使固体物质每次都被纯的热溶剂所萃取, 减少了溶剂用量, 缩短了提取时间, 因而效率较高。萃取前, 应先将固体物质研细, 以增加溶剂浸溶面积。

思考题3答：滤纸筒的直径要略小于抽提筒的内径 , 其高度一般要超过虹吸管, 但是样品不得高于虹吸管。如元现成的滤纸筒, 可自行制作。其方法为 ：取脱脂滤纸一张, 卷成圆筒状 ( 其直径略小于抽提筒内径), 底部折起而封闭(必要时可用线扎紧), 装入样品, 上口盖脱脂棉, 以保证回流液均匀地浸透被萃取物。

思考题4答：主要是为了增加溶剂的浸溶面积，提高萃取效率。

思考题5答：主要是为了使溶剂均匀的浸润茶叶。

思考题6答：放置生石灰可以中和茶叶中的单宁酸，此外还可以吸收水分。

思考题7答：如留有少量水分，升华开始时，将产生一些烟雾，污染器皿和产品。

思考题8答：在蒸发皿上覆盖刺有小孔的滤纸是为了避免已升华的咖啡因回落入蒸发皿中，纸上的小孔应保证蒸气通过。漏斗颈塞棉花。为防止咖啡因蒸气逸出。

思考题9答：温度太高，将导致被烘物和滤纸炭化，一些有色物质也会被带出来，影响产品的质量。进行再升华时，加热亦应严格控制。

思考题10答：咖啡因属于嘌呤衍生物，可被生物碱试剂鞣酸生成白色沉淀。

思考题11答：红褐色的沉淀。

思考题12答：咖啡因可被过氧化氢、氯酸钾等氧化剂氧化，生成四甲基偶嘌呤（将其用水浴蒸干，呈玫瑰色），后者与氨作用即生成紫色的紫脲铵。该反应是嘌呤类生物碱的特性反应。

实验十八 苯乙酮的制备

一、实验目的

1、掌握搅拌器的使用方法；

2、进一步熟练蒸馏、液体的干燥、萃取等操作；

3、通过制备苯乙酮 ，学习傅~克反应。

二、实验原理

三、实验步骤与装置

1． 装置

2． 实验步骤 （请简要总结实验步骤，并写出相应的实验现象）

向装有10 mL恒压滴液漏斗、机械搅拌装置和回流冷凝管(上端通过一氯化钙干燥管与氯化氢气体吸收装置相连)的100mL三颈烧瓶中迅速加入13 g(0.097 moL)粉末状无水三氯化铝和16 mL(约14 g，0.18mol)无水苯。在搅拌下将4 mL(约4.3g，0.04mol)乙酐自滴液漏斗慢慢滴加到三颈烧瓶中(先滴入几滴，待反应反生后再继续滴加)，控制乙酐的滴加速度以使三颈烧瓶稍热为宜。加完后(约需10min)，待反应稍和缓后在沸水浴中搅拌回流，直到不再有氯化氢气体逸出为止。

将反应混合物冷却到室温，在搅拌下倒入18 mL浓盐酸和35g碎冰的烧杯中(在通内橱中进行)，若仍有固体不溶物，可补加适量浓盐酸使之完全溶解。将混合物转入分液漏斗中，分出有机层(哪一层？)，水层用苯萃取2次(每次8mL)。合并有机层，依次用15 mL10%氢氧化钠、15 mL水洗涤，再用水硫酸镁干燥。

先在水浴上蒸馏回收苯，然后在石棉网上加热蒸去残留的苯。当温度升至140℃左右时，停止加热。稍冷后改用空气冷凝管(为什么？)蒸馏收集195~202℃馏分，称重（产量约为4.1 g，产率85%)。纯苯乙酮为无色透明油状液体，bp为202℃，

四、注意事项

1、反应装置要干燥，以免AlCl3吸水，若大部分变黄则表明已水解，不可用。

2、AlCl3 要研碎，速度要快。

3、经老师检查后，方能开动搅拌装置。

4、加入稀HCl时，开始慢滴，后渐快；稀HCl（1:1，已配）用量约为140mL。

5、吸收装置：约20％氢氧化钠溶液，自配，200mL，特别注意防止倒吸。

五、实验结果

1、计算产率（理论产量以醋酸酐为准计算）

2、实验过程中，颜色是如何变化的？试用化学方程式表示。

六、问题与讨论

1、本实验为什么要用过量的苯和AlCl3 ？

2、反应完毕，已无HCl气体生成，但固体可能尚未溶完，原因何在？对实验结果会有何影响？

实验十九 甲基橙的制备

一、实验目的

1、通过甲基橙的制备学习重氮化反应和偶合反映的实验操作。

2、巩固盐析和重结晶的原理和操作。

二、实验原理

三、仪器与药品

对氨基苯磺酸、5%NaOH、NaNO2、浓盐酸、冰乙酸、N，N-二甲基苯胺、10%NaOH、NaCl、乙醇、乙醚、磁力搅拌器、循环水真空泵

四、实验步骤

1、对氨基苯磺酸重氮盐的制备

① 在100mL烧杯中，加入2g对氨基苯磺酸晶体，加10mL5%NaOH。热水浴温热溶解。

② 冷至室温，加0.8g NaNO2，溶解后，在搅拌下，将其溶解分批滴入装有13mL冰冷的水和

2.5mL浓盐酸中。

③ 使温度保持在50C以下，待反应结束后，继续在冰浴放置15min。

2、偶合

① 在一支试管中加入1.3mL N,N-二甲基苯氨和1mL冰醋酸，振荡混合。

② 在搅拌下，将此液慢慢加到上述冷却重氮盐中，搅拌10min。

③ 冷却搅拌，慢慢加入15mL10%NaOH至为橙色。

④ 将反应物加热至沸腾，溶解后，稍冷，置于冰水浴中冷却，使甲基橙全部重新结晶析出后，抽滤收集结晶。

⑤ 用饱和NaCl冲洗烧杯两次，每次10mL，并用此冲洗液洗涤产品。

3、精制

① 将滤瓶连同滤纸移到装有75mL热水中微热搅拌，全溶后，冷却至室温，冰浴冷却至甲基橙结晶全部析出，抽滤。

② 依次用少量乙醇、乙醚洗涤产品。

③ 产品干燥，称重(产量约2.5g，产率75%)，计算产率。

4、检验

溶解少许产品，加几滴稀HCl，然后用稀NaOH中和，观察颜色变化。

五、实验注意事项

1、对氨基苯磺酸为两性化合物，酸性强于碱性，它能与碱作用成盐而不能与酸作用成盐。

2、重氮化过程中，应严格控制温度，反应温度若高于5℃，生成的重氨盐易水解为酚，降低产率。

3、若试纸不显色，需补充亚硝酸钠溶液。

4、重结晶操作要迅速，否则由于产物呈碱性，在温度高时易变质，颜色变深。用乙醇和乙醚洗涤的目的是使其迅速干燥。

六、问题讨论

1、在本实验中，重氮盐的植被为什么要控制在0~5℃中进行？偶合反应为什么在弱酸性介质中进行？

2、在植被重氮盐中加入氯化亚铜将出现什么样的结果？

3、N,N-二甲基苯胺与重氮盐偶合为什么总是在氨基的对位上发生？

实验二十 乙酰水杨酸的制备

一．实验目的

1、掌握水杨酸乙酰化反应的原理和操作。

2、熟悉固体有机物重结晶提纯方法。

二．实验原理

乙酰水杨酸商品名为阿斯匹林，为常用的退热镇痛药。制备乙酰水杨酸最常用的方法是将水杨酸与乙酸酐作用，通过乙酰化反应，使水杨酸分子中酚羟基上的氢原子被乙酰基取代，生成乙酰水杨酸。为了加速反应的进行，通常加入少量浓硫酸作催化剂，浓硫酸的作用是破坏水杨酸分子中羧基与酚羟基间形成的氢键，从而使酰化作用较易完成。其反应式如下：

这样得到的是粗制乙酰水杨酸，混有反应副产物和尚未作用的原料、催化剂等，必须经过纯化处理才能得到纯品。

纯化固态有机物常用的方法是选择合适的溶剂进行重结晶。重结晶的一般过程为：

①将粗产品溶于热的溶剂中制成饱和溶液；②趁热过滤除去不溶性杂质；③将滤液冷却，使结晶从过饱和溶液中析出，而杂质仍留在母液中；④抽气过滤，从母液中将结晶析出。洗涤结晶以除去吸附的母液，所得的结晶经干燥后即为纯化的物质。有时上述操作必须重复多次，才能获得纯品。

重结晶的基本原理是：固体有机物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系，一般是温度升高溶解度增大。若把固体溶解在热的溶剂中达到饱和，冷却时即由于溶解度降低，溶液变成过饱和而析出结晶。利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同，可以使被提纯物质从过饱和溶液中析出，而让杂质仍留在母液中（或过滤除去），从而达到提纯目的。

在进行重结晶时，选择适当的溶剂是非常重要的，否则达不到纯化的目的。作为适当的溶剂，必须具备下列条件：①不与被提纯物质起化学反应。②在较高温度时能溶解大量要提纯的物质；而在室温时只能溶解很少量。③对杂质的溶解度非常大或非常小（前者可将杂质留在母液中不随提纯物晶体一同析出，后者是使杂质在热过滤时被滤去）。④容易挥发，易与结晶分离除去。

如果选择不到一种合适的溶剂时，常可使用混合溶剂。混合溶剂就是把对此物质溶解度很大和溶解度很小而又能互溶的两种溶剂混合起来使用，可获得满意的结果。

粗制的乙酰水杨酸采用乙醇一水混合溶剂进行重结晶。乙酰水杨酸为白色针状结晶，熔点为143℃，微溶于水，易溶于乙醇等有机溶剂中。

三．材料

1．仪器 锥形瓶，电炉，水浴锅，温度计，烧瓶夹，烧杯，布氏漏斗，抽滤瓶，量筒，台秤，表面皿，试管，水泵（或油泵），滤纸。

2．药品 水杨酸，乙酸酐，浓硫酸，95%乙醇，1%三氯化铁， 冰块。

四．实验步骤

1．乙酰水杨酸的制备 在100mL干燥的锥形瓶中加入6.3g（约0.045mol）水杨酸和9mL（约0.09mol）乙酸酐，再加10滴浓硫酸，摇匀。将锥形瓶置于80 ~ 90℃的水浴中加热，水杨酸溶解后，维持反应20min并时加振摇。取出冷却后加入50mL蒸镏水，然后将锥形瓶放在冰水中冷却15min。当有大量结晶析出时抽气过滤（滤纸用蒸馏水润湿），并用少量蒸馏水洗涤结晶二次，抽干，即得粗制的乙酰水杨酸。用1%三氯化铁溶液检验乙酰水杨酸的纯度。

2．粗制乙酸水杨酸的提纯—重结晶 将粗制的乙酰水杨酸放入50mL烧杯中，并用10mL乙醇把沾附在布氏漏斗及滤纸上的晶体都洗入烧杯中，在水浴上加热使其溶解。趁热抽气过滤（滤纸用乙醇润湿），以除去不溶性杂质。将滤液倒入一干净烧杯中，加入30mL蒸馏水，搅拌后放入冰水中冷却15min，将结晶平铺在表面皿上，置于100℃烘箱中烘干20 min，干燥后称重并计算产率。

同前，再用1%三氯化铁溶液检验乙酰水杨酸的纯度。

五．注意事项

反应温度不宜过高，否则将增加副产物酯的生成。

六、思考题

1．重结晶提纯的原理是什么？

2．前后二次用三氯化铁检查，其结果说明了什么？

3．在制备乙酰水杨酸过程中，应注意哪些问题才能保证有较高的产率？

实验二十一 己二酸的制备

一、实验目的

1、学习通过氧化的方法制备酸；

2、掌握浓缩、过滤、重结晶等操作技能。

二、实验原理：

我们知道制备羧酸的最常用方法是氧化法，所用的原料可以是烯烃（RCH2=CH2）、醇(R-CH2OH)、醛(R-CHO)等，而氧化剂可以是HNO3、Na2Cr2O7－H2SO4(或K2Cr2O7－H2SO4)、KMnO4、H2O2、CH3COOOH等，也可以用催化氧化法。本实验用HNO3氧化环己醇制备己二酸

主反应 ：

在反应中，HNO3作为一种氧化剂的表现是生成初生态氧[O]

主要副反应，根据氧化深度可得到其他羧酸副产物：

为防止这些副产物较多地生成，须控制反应不宜过于激烈，所以使用的氧化剂的浓度不宜过高，我们通常是使用作氧化剂，另外，反应温度也宜在下进行，温度和浓度过高将利于深度

氧化反应的产生铁盐、汞盐、钼酸盐、钒酸盐、以及亚硝酸盐都可作为用HNO3作氧化剂时的催化剂，以加强HNO3的氧化作用。

在今天的实验当中，如果使用以上的盐作催化剂，反应应该在50～60℃下进行不用催化剂时，反应应该在80～100℃之间进行。

三、所用试剂及其产物的物理常数

名称

分子量

性状

d

闪点

m.p/℃

b.p/℃

溶解度

水

乙醇

乙醚

环己醇

90

无色晶体

0.9624

25.2

161

稍溶

混溶

混溶

己二酸

198

白色结晶粉末

1.366

196

152

330.5

稍溶

混溶

混溶

硝酸

63

无色液体

1.42

~42

86

溶

溶

溶

四、实验步骤

1．在125mL的三颈烧瓶上装置滴液漏斗，温度计和回流冷凝管。在冷凝管上接一气体吸收装置，用10%的氢氧化钠溶液反应过程中产生的二氧化氮气体。

2．在三颈烧瓶中加入6mL50％ 的硝酸(0.06mol)及少许钒酸铵(约0.01g)。

3．用水浴预热硝酸溶液到50℃，左右，移支水浴，自滴客先滴入5~6滴环已醇。，同时加以摇动，至反应开始放出二氧化氮气体，然后慢慢滴加其余部分的环已醇，总量为2 mL(约0.02mol)，调节滴加速度，使瓶内温度维持在50~60℃之间（在滴加时经常加以摇动）。滴加完毕约需5min。

4．滴加结束后，继续振荡并用80~90℃的水浴加热，反应10 min，至几乎无红棕色气体放出为止。

5．冷却反应瓶，使固体析出。

6．抽滤，用3mL冷水洗涤固体，压干水份。

7．干燥, 称重（产量约1.7g，产率58%）, 计算产率。

纯己二酸为白色棱状晶体， m.p. 153℃。

五、操作中应注意的问题：

1、在量取环己醇时不可使用量过硝酸的量筒，因为二者会激烈反应，容易发生意外。

2、环己醇在较低温度下为针状晶体，熔化时为粘稠液体，不易倒净。因此量取后可用少量水荡洗量筒，一并加入滴液漏斗中，这样既可减少器壁粘附损失，也因少量水的存在而降低环己醇的熔点，避免在滴加过程中结晶堵塞滴液漏斗。

3、本反应强烈放热，环己醇切不可一次加入过多，否则反应太剧烈，可能引起爆炸。

六、思考题

1、制备已二酸时，为什么必须严格控制滴加环已醇的速度和反应的温度？

答：该反应为强放热反应，若环已醇的滴加速度太快，反应温度上升太高，易使反应失控；若环已醇的滴加速度过慢，反应温度太低，则反应速度太慢，致使未作用的环已醇积聚起来。

2、本实验为什么必须在通风橱中进行？

答：二氧化氮为有毒的致癌物质，应避免逸散室内。装置应严密，最好在通风橱中进行实验。如发现有气体逸出，应立即暂停实验，待调整严密后重新开始反应。

实验二十二 苯甲酸的制备

一、实验目的

1、理论联系实验掌握芳香烃通过氧化制备羧酸的原理和实验室操作，巩固甲苯氧化制备苯甲酸的原理及方法。

2、掌握加热回流、热滤、抽滤、重结晶等操作技能，运用重结晶法提纯产物。巩固测定熔点判断纯度。

二、实验原理

三、实验仪器与药品

回流冷凝管、圆底烧瓶、循环水真空泵、磁力搅拌器，油浴加热，甲苯、KMnO4、浓盐酸、NaHSO3、刚果红试纸等。

四、实验步骤

1、在250mL圆底烧瓶中加入100mL水和2.7mL甲苯(0.025mol)，放入搅拌磁子，放入到油裕浴锅里。

2、装上回流冷凝管，开动磁力搅拌器，加热至沸腾。

3、从冷凝管上口分批加入8.5克KMnO4(0.054mol)，回流加热1.5~2h至回流液中无明显油珠为止。

4、趁热抽滤。（若滤液有颜色可加入NaHSO3固体至无色为止）。

5、冷却至室温。给滤液滴加浓HCl，至酸性为止（用刚果红试纸试验）。

6、抽滤、干燥、称重（约1.7g）、计算初产率。

7、用水重结晶。

8、干燥后测熔点。

五、思考题

1、在氧化反应中，影响苯甲酸产量的重要因素有哪些。

2、氧化反应时，向反应中加NaHSO3的目的是什么？

3、甲苯用高锰酸钾氧化能否制得苯甲醛，为什么？

实验二十三 苯胺的制备

一、实验目的

1、 掌握硝基苯还原为苯胺的原理和实验室法。

2、巩固水蒸汽蒸馏和简单蒸馏的基本操作，熟悉萃取分离技能。

二、实验原理

苯胺的制取不可能用任何直接的方法将氨基（－NH2）导入苯环上。而是经过间接的方法来制取，芳香硝基化合物还原是制备芳胺的主要方法。实验室常用的方法，是在酸性溶液中用金属进行化学还原。常用锡－盐酸来还原简单的硝基化合物，也可以用铁－盐酸锡－盐酸法。

三、实验仪器与药品

三颈烧瓶，回流冷凝管、 恒压滴液漏斗、机械搅拌器，Y型管，温度计，分液装漏斗，水蒸气蒸馏装置，油浴加热；硝基苯、还原铁粉、冰醋酸、乙醚、氢氧化钠、精盐等。

四、实验步骤

a、 在一个100mL的圆底烧瓶中，放置9g锡粒，4mL硝基苯，装上回流装置，量取20mL浓盐酸，分数次从冷凝管口加入烧瓶内并不断摇动反应应混合物。若反应太剧烈，瓶内混合物沸腾时，将烧瓶浸于冷水中片刻，使反应缓慢。

b、当所有的盐酸加完后，将烧瓶置于沸腾的热水浴中加热30min，使还原趋于完全，然后使反应物冷却至室温，在摇动下慢慢加入50%NaOH溶液使反应物呈碱性；

c、 将反应瓶改为水蒸汽蒸馏装置，进行水蒸气蒸馏直到蒸出澄清液为止；

d、将馏出液放入分离漏斗中，分离出粗苯胺。

e、水层加入氯化钠3~5g使其饱和后，用20mL乙醚分两次萃取，合并粗苯胺和乙醚萃取液，用粒状氢氧化钠干燥。

f、将干燥后的混合液小心地倾入干燥的50mL蒸馏烧瓶内，在热水浴上蒸去乙醚，然后改用空气冷凝管，在石棉网上加热，收集180~185℃的馏分，称重（产量2.3g，产率65%）。

五、操作重点及注意事项

1、本实验是一个放热反应，当每次滴加硝基苯时均有一阵猛烈的反应发生，故要慢慢加入与

充分搅拌。

2、硝基苯为黄色油状物 ，如果回流液中，黄色油状物消失，而转变成乳白色油珠，表示反应已完全。

3、反应完后，圆底烧瓶上粘附的黑褐色物质，用1:1盐酸水溶液温热除去。

4、在20℃时每100gH2O中可溶解3.4g苯胺加粗盐为盐析。

5、本实验用粒状NaOH，干燥，原因是 CaCl2与苯胺形成的分子化合物。

6、反应物内的硝基苯与盐酸互不相溶，而这两种液体与固体铁粉接触机会很少，因此充分振摇反应物，是使还原作用顺利进行的操作关键。

六、思考题

1、根据什么原理，选择水蒸汽蒸馏把苯胺的反应混合物中分离出来。

2、如果最后制得的苯胺中混有硝基苯该怎样提纯？

3、反应物变黑时，即表明反应基本完成，欲检验，可吸入反应液滴入盐酸中摇振，若完全溶解表示反应已完成，为什么？

实验二十四 硝基苯的制备

一、实验目的

1、 通过硝基苯的制备加深对芳烃亲电取代反应的理解。

2、掌握液体干燥、减压蒸馏和机械搅拌的实验操作。

二、实验原理

硝化反应是制备芳香硝基化合物的主要方法，也是重要的亲电取代反应之一。芳烃的硝化较容易进行，通常在浓硫酸存在下与浓硝酸作用，烃的氢原子被硝基取代，生成相应的硝基化合物。硫酸的作用是提供强酸性的介质，有利于硝酰阳离子（N+O2）的生成，它是真正的亲

电试剂，硝化反应通常在较低的温度下进行，在较高的温度下由于硝酸的氧化作用往往导致原料的损失。

三、实验仪器与药品

回流冷凝管、三口圆底烧瓶、恒压滴液漏斗、机械搅拌器，Y型管，温度计，分液装漏斗，减压蒸馏装置，油浴加热；苯、浓硝酸、浓硫酸、氢氧化钠、无水氯化钙等。

四、实验步骤

1、按下图装好装置。

2、把由7.3mL硝酸(0.11mol)和10mL浓硫酸(0.18mol)配合成的混酸放入恒压滴液漏斗中，三口圆底烧瓶中放入8.9mL苯(0.1mol)。

3、启动搅拌，将混酸慢慢滴入反应瓶(或通过冷凝管上口将已冷却的混酸分10~12次加入烧瓶中)，控制反应温度在50－55℃。若超过温度，可用冷水浴冷却烧瓶。

4、加料完毕后，把烧瓶放在水浴中加热至60~65℃并保持30min，间歇地振荡烧瓶。反应完后冷至室温，用分液漏斗分离酸和产物层，粗硝基苯产物层用等体积的冷水，氢氧化钠溶液洗涤，再用水洗至中性，分离出粗硝基苯，加无水氯化钙干燥。

5、用50mL蒸馏烧瓶蒸馏（用空气冷凝管，石棉网上加热），收集204~210℃的馏分。

五、操作重点及注意事项

1、硝基化合物对人体的毒性较大，所以处理硝基化合物时要特别小心，如不慎触及皮肤，应立即用少量乙醇洗，可用肥皂和温水洗涤。

2、洗涤硝基苯时，特别是NaOH不可过分用力振荡，否则使产品乳化难以分层，遇此情况，可加入固体NaOH或NaCl饱和溶液滴加数滴酒精静置片刻即可分层。

3、因残留在烧瓶中的硝基苯在高温时易发生剧烈分解，故蒸馏产品时不可蒸干或使温度超过114℃。

4、硝化反应是一个放热反应，温度不可超过55℃。

六、思考题

1、 本实验为什么要控制反应温度在50－55℃之间温度过高了各有什么不好？

2、 粗产物依次用水、碱液、水洗涤的目的何在？

实验二十五 正丁醚的制备

一、实验目的

1、掌握醇分子间脱水制备醚的反应原理和实验方法；

2、学习使用分水器的实验操作。

二、实验原理

三、药品和仪器

药品：正丁醇，浓硫酸，无水氯化钙，5%氢氧化钠，饱和氯化钙

仪器：圆底三口烧瓶，球形冷凝管，分水器，温度计，分液漏斗，蒸馏瓶。

四、实验装置

五、实验操作

在100mL三口烧瓶中，加入31mL正丁醇(0.34mol)、5mL浓硫酸和磁力搅拌子，一口装上温度计，温度计插入液面以下，另一口装上分水器，分水器的上端接一回流冷凝管。先在分水器内放置一定量的水，另一口用塞子塞紧。然后将三口瓶放在油浴锅里，开启磁力搅拌器，加热至微沸，进行分水。反应中产生的水经冷凝后收集在分水器的下层，上层有机相积至分水器支管时，即可返回烧瓶。大约经1.5h后，三口瓶中反应液温度可达134~136℃。当分水器全部被水充满时停止反应。将反应液冷却到室温后倒人盛有25mL水的分液漏斗中，充分振摇，静置后弃去下层液体。上层粗产物依次用12mL水、8mL 5％氢氧化钠溶液、8mL水和8mL

饱和氮化钙溶液洗涤，用1g无水氯化钙干燥。干燥后的产物滤入25mL蒸馏瓶中蒸馏，收集140~144οC馏分。

六、思考题

1、 如何得知反应已经比较完全？

2、 反应物冷却后为什么要倒入25mL水中？各步的洗涤目的何在？

实验二十六 2－甲基－2－己醇的制备

一、实验目的

1、 了解Grignard试剂的制备、应用和进行Grignard反应的条件。

2、 学习电动搅拌机的安装和使用方法。

3、 巩固回流、萃取、蒸馏等操作技能。

二、实验原理

卤代烷烃与金属镁在无水乙醚中反应生成烃基卤化镁（又称Grignard试剂）；Grignard试剂能与羰基化合物等发生亲核加成反应，其加成产物用水分解可得到醇类化合物。

【反应式】

【试剂】 3.1g（0.13mol）镁条，17g（13.5mL，约0.13mol）正溴丁烷，7.9g（10mL，0.14mol）丙酮，无水乙醚（自制），乙醚，10%硫酸溶液、5%碳酸钠溶液、无水碳酸钾

三、实验装置

四、实验步骤

1、正丁基溴化镁的制备

按实验装置图装配仪器（所有仪器必须干燥）。向三颈瓶内投入3.1g镁条、15mL无水乙醚及一小粒碘片；在恒压滴液漏斗中混合13.5mL正溴丁烷和15mL无水乙醚。

先向瓶内滴入约5mL混合液，数分钟后溶液呈微沸状态，碘的颜色消失。若不发生反应，可用温水浴加热。反应开始比较剧烈，必要时可用冷水浴冷却。待反应缓和后，至冷凝管上端加入25mL无水乙醚。开动搅拌（用手帮助旋动搅拌棒的同时启动调速旋纽，至合适转速），并滴入其余的正溴丁烷－无水乙醚混合液，控制滴加速度维持反应液呈微沸状态。

滴加完毕后，在热水浴上回流20min，使镁条几乎作用完全。

2、2－甲基－2－己醇的制备

将上面制好的Grignard试剂在冰水浴冷却和搅拌下，自恒压滴液漏斗中滴入10mL丙酮和15mL无水乙醚的混合液，控制滴加速度，勿使反应过于猛烈。加完后，在室温下继续搅拌15min（溶液中可能有白色粘稠状固体析出）。

将反应瓶在冰水浴冷却和搅拌下，自恒压滴液漏斗中分批加入100mL10%硫酸溶液，分解上述加成产物（开始滴入宜慢，以后可逐渐加快）。待分解完全后，将溶液倒入分液漏斗中，分出醚层。水层每次用25mL乙醚萃取两次，合并醚层，用30mL5%碳酸钠溶液洗涤一次，分液后，用无水碳酸钾干燥。

装配蒸馏装置。将干燥后的粗产物醚溶液分批滗入小烧瓶中，用温水浴蒸去乙醚，再在石棉网上直接加热蒸出产品，收集137－141℃馏分。

五、实验关键步骤

1、 严格按操作规程装配实验装置，电动搅拌棒必须垂直且转动顺畅。

2、 Grignard试剂的制备所需仪器必须干燥。

3、 反应的全过程应控制好滴加速度，使反应平稳进行。

4、 干燥剂用量合理，且将产物醚溶液干燥完全。

实验二十七 邻二甲酸二丁酯的制备

一、实验目的

1．了解邻苯二甲酸二丁酯的制备原理和方法。

2、训练减压蒸馏操作及分水装置的操作和应用。

二、实验原理

邻苯二甲酸二丁酯大量作为增塑剂使用，称为增塑剂DBP，还可用作油漆、粘结剂、染料、印刷油墨、织物润滑剂的助剂。 它是无色透明液体，具有芳香气味、不挥发、在水中的溶解度0.03%（25℃）对多种树脂都具有很强的溶解能力。

三、基本操作训练：（含仪器装置和主要流程）

减压蒸馏操作及分水装置的操作和应用

实验流程

正丁醇

邻苯二甲酸酐

反应液

有机层

产品

（约3.7g）

H2SO4

油水分离器

加热约25min

分液

中和、洗涤

干燥

减压蒸馏

【操作步骤】

1、将7.5mL正丁醇，3g邻苯二甲酸酐和4滴浓硫酸加入25mL三口烧瓶，摇匀后固定在操作平台上。在三口瓶上装上温度计（离瓶底约0.5cm）和油水分离器，余下的一口用塞子塞住。分离器上口接装球形冷凝管。在油水分离器中加入水至支管相差1.5cm处。

2、小火加热让瓶内温度缓慢上升，当温度升至140℃时，（约需25min），停止加热，待瓶内温度降至50℃以下时将反应液转入分液漏斗，用10mL 5%碳酸钠溶液中和反应液，分出水层。再用饱和食盐水洗涤2次。彻底分除水层。有机层用少量无水硫酸钠干燥后转入10mL圆底烧瓶，加热先除去过量的正丁醇，再减压蒸馏。 得产品3.7g。纯产品沸点340℃， =1.4911 。

四、实验关键及注意事项

1、正丁醇和水易形成共沸混合物，将水带入油水分离器，上层为正丁醇，下层为水，应注意根据反应产生的水量来判断反应进行的程度。

2、反应温度不可过高，以免生成的产物在酸性条件被分解

3、中和时应掌握好碱的用量，否则会影响产物纯度及产率。

五、主要试剂及产品的物理常数：（文献值）

名 称

分子量

性 状

比 重

熔点℃

沸点℃

溶解度：克/100mL溶剂

水

醇

醚

邻苯二甲酸二丁酯

278.34

无色透明液体

1.4911

340℃

0.03%（25℃）

六、产品性状、外观、物理常数：（与文献值对照）

无色透明液体，具有芳香气味、不挥发

七、产率计算：

八、提问纲要

1、计算本次实验反应过程应生成的水量，以判断反应进行的程度。

2、反应中有可能发生哪些副反应？

3、若粗产物中和程度不到中性，对后处理会产生什么不利影响？

九、主要试剂用量、规格

邻苯二甲酸酐、正丁醇、浓硫酸

设计性实验

设计题目

参考实验二十二，由甲苯氧化制备苯甲酸的方法，设计由2-氯甲苯、3-氯甲苯、4-氯甲苯、2-溴甲苯、3-溴甲苯、4-溴甲苯、2-硝基甲苯、3-硝基甲苯、4-硝基甲苯以及相应的取代乙苯、苯氯甲烷及苯甲醇等中一个或两个为反应物，氧化制备相应的苯甲酸或取代苯甲酸。

要求

查阅资料，设计方案、实施制备操作，包括对产物的制备、分离、提纯、鉴定的全过程。

提示

1．确定实验规模：常量、小量、半微量或微量合成，估计产物的量。

2． 选择氧化方法，如多相氧化还是相转移催化氧化；选择氧化剂，若用高锰酸钾为氧化剂，应确定是在酸性、中性还是在碱性介质中氧化。

3． 估计取代基的位置、种类、烷基链长以及链上的取代基对反应是否会有影响。

4． 什么样的配料比，能保证反应物完全转化成产物？

5． 反应中是否会出现醇、醛、酮等副产物，怎样减少副产物？如何分离？

6． 过量的氧化剂如何处理？

7． 二氧化锰颗粒很细，怎样才能顺利过滤？

8． 选择反应装置，仪器的规格如何？

9． 选择鉴定产物的方法：:测熔点、高压液相色谱、TLC法、测IR谱、测1H-NMR谱等均可。

10．写出完整的实验报告。

说明

指导教师可根据实验室的条件，指定学生使用的原料，还可以指定学生分组实验，然后对比、讨论、总结实验结果。

参考文献

袁履冰主编. 有机化学. 北京:高等教育出版社, 2000. 173.

问题

1． 总结自己与同学的实验结果，并讨论之。

2． 怎样用有机实验取得的数据证明有机化学中的通用反应式。

3． 结合本实验说明有机化学实验与有机化学理论间的关系。

研究性实验

有机化学实验的另一个重要问题是反应条件（实验参数）的确定。这也是一项繁杂的工作。一个化学反应的实验条件由反应物结构、数量、催化剂、温度等参数所决定。反应条件直接影响反应物的转化率和产物的产率。适宜的反应条件，需要通过查阅资料，参照相似的反应，设计实验参数，然后反复实践、比较、筛选才能最后确定下来。

乙酸戊酯的制备实验条件的研究

背景

酯化反应是可逆平衡反应，反应物酸、醇的结构、配料比、催化剂、温度等都影响平衡、反应速率以及转化率。要得到高收率的酯，需将反应物之一过量或将产物分出反应体系。

基本实验过程

做四个实验，前三个实验在回流反应装置中完成，最后一个实验在回流分水反应装置中完成。

实验1 醋酸0.1mol，戊醇0.1mol，浓硫酸5滴；

实验2 醋酸0.1mol，戊醇0.1mol，不加浓硫酸；

实验3 醋酸0.12mol，戊醇0.1mol，浓硫酸5滴；

实验4 醋酸0.1mol，戊醇0.1mol，浓硫酸5滴，苯5mL。

做实验1、2、3时，在烧瓶中分别加入上述反应物和几粒沸石。缓慢加热使反应物出现回流，继续回流30min后冷却，用5mL冷水洗涤反应混合物，再用饱和碳酸钠溶液洗涤二次，每次用5mL，最后再用5mL水洗涤一次。加入5mL苯，将混合物倒入50mL烧瓶中，蒸馏收集144℃以前的馏分，残留液保存。馏出液现重新蒸馏收集144℃以前的馏分，合并两次蒸馏的残留液进行蒸馏，收集144~150℃的乙酸戊酯。

实验4在回流分水反应装置中进行至几乎没有生成的水进入分水器中（约30min）。在反应过程中及时让分水器中的有机层流回反应器中。记录反应分出的水量。按前三个实验的方法（但不加5mL苯）分离纯化酯。

研究的问题

1． 比较四个实验，确定乙酯戊酯制备的最优的实验方法。

2． 计算此酯化反应的近似平衡常数。

3． 研究实验中加入5mL苯是否必要。

4． 研究乙酸丁酯、乙酸异戊酯、乙酸已酯的合成条件，总结出酯制备实验的一般操作方法和条件。

写出研究结果的总结报告。

参考文献

1． 周科衍，高占先主编. 有机化学实验教学指导. 北京: 高等教育出版社. 1997.80.

2． 麦肯济著. 有机化学实验. 大连工学院有机化学教研组译. 北京: 人民教育出版社, 1980. 102

有机化合物的性质实验

实验目的

1. 加深对卤代烃、醇、醛、酮、糖、胺及氨基酸等各类化合物的化学性质的认识。

2. 掌握鉴定各类化合物的方法。

实验原理

1. 卤代烃的化学性质

亲核取代反应是卤代烃的主要化学性质。

在卤代烃的亲核取代反应中，由于底物的组成和结构不同，反应条件的差异和亲核试剂的强弱等因素的影响，而使其反应历程有单分子亲核取代反应（SN1）和双分子亲核取代反应（SN2）之分。一般来说，溶剂效应强的试剂，例如CN－、I－、OH－等作亲核试剂则有利于按双分子亲核取代反应的历程进行。在许多情况下，某一反应中，这两种不同的反应历程又可能是同时发生，两者处于竞争状态。因此，在讨论卤代烃的化学性质时，只有仔细地分析反应条件以及底物和试剂的结构，才能弄清楚某一反应可能是按怎样的历程进行的和某一卤代烃在这一反应中的化学活性如何。

反应历程不同，各类卤代烃的化学活性也有不同。

在单分子亲核取代反应中，各类卤代烃的化学活性次序是：

叔卤代烃>仲卤代烃>伯卤代烃

在双分子亲核取代反应中，各种卤代烃的化学活性次序则是：

伯卤代烃>仲卤代烃>叔卤代烃

另外还有两种化学活性次序：

RCl < RBr < RI

以卤代烃与硝酸银的乙醇溶液迅速反应为例：烯丙式卤代烃CH2=CHCH2X与苄式卤代烃 中均能在室温下与硝酸银的乙醇溶液迅速反应生成卤化银沉淀:

硝酸酯

叔卤代烷与硝酸银的反应也很快；伯及仲卤代烷须在加热时才能生成沉淀；但烯式卤代烃CH2=CHX及苯式卤代烃 即使在加热时也不发生反应。这两类卤代烃也很难发生其它的亲核取代反应。

2. 醇的化学性质

（1）醇与金属钠反应生成醇钠和氢气

羟基有活泼氢，能与酸作用放出氢气。

（2）伯醇或仲醇可使高锰酸钾溶液褪色

伯醇或仲醇能被重铬酸钾、高锰酸钾或铬酸（CrO3·冰醋酸）等氧化剂氧化。叔醇在同样条件下不被氧化。

（3）与卢卡斯（Lucas）试剂反应鉴别伯、仲、叔醇

当卢卡斯（Lucas）试剂（ZnCl2的浓盐酸溶液）反应时，由于反应在浓酸和极性介质中，主要按SN1历程进行，叔醇立即反应，仲醇反应缓慢，而伯醇不起反应。对于6个碳以下的水溶性—元醇来说，由于生成的氯代烷不溶于卢卡斯（Lucas）试剂，成油状物析出，因此常用于6个碳以下伯、仲、叔醇的鉴别。

无变化

（4）碳数在10个以下的醇与硝酸铈铵试剂作用生成琥珀色或红色配合物，可借此来鉴定10个碳以下的醇。

琥珀色或红色

（5）邻位多羟基醇与某些二价金属氢氧化物生成类似盐的化合物，如与Cu(OH)2生成蓝紫色配合物。

甘油铜（深蓝色）

在浓盐酸作用下，配合物能被分解成原来的醇和铜盐。

3. 羰基化合物的化学性质

（1）醛、酮与羰基试剂反应

醛、酮同属羰基化合物，都能与羰基试剂2,4-二硝基苯肼等发生亲核反应，例如：

黄色

（2）醛能被一些弱氧化剂如吐伦试剂、费林溶液和西佛试剂等氧化

醛易氧化成酸，都能与托伦（Tollens）试剂——硝酸银氨溶液反应生成银镜；与西佛（Schiff）试剂结合成紫红色的化合物。

西佛（Schiff）试剂

紫红色

在醛与西佛（Schiff）试剂结合成紫红色的化合物中加入无机酸时，这种紫红色的化合物发生分解, 从而褪色。只有甲醛与西佛（Schiff）试剂结合成紫红色的化合物加入无机酸时不褪色。

酮类不发生此类反应。

醛类的进一步鉴别可通过斐林（Fehling）反应。Fehling试剂呈深蓝色，当与脂肪醛共热时，溶液颜色依次发生蓝→绿→黄→砖红色沉淀的变化。甲醛还可能进一步将氧化亚铜还原为暗红色的金属铜。芳香醛与Fehling试剂无此反应，借此可与脂肪醛区别。

（3）与亚硫酸氢钠的加成:

大多数醛、脂肪族甲基酮及八个碳以下的脂环酮能与亚硫酸氢钠（NaHSO3）饱和溶液(40%)发生加成反应，生成不溶于40% NaHSO3的α-羟基磺酸钠白色结晶。此晶体溶于水，难溶于有机溶剂，并且此反应为可逆反应，生成的α-羟基磺酸钠与稀酸或稀Na2CO3溶液共热时，则分解为原来的醛或酮。因此，这一反应可用来区别和纯化醛、脂肪族甲基酮或碳原子数少于8的脂环酮。

α-羟基磺酸钠

（4）碘仿反应

羰基化合物的另一重要反应是α-碳原子上活泼氢的反应。α-碳氢的σ键与碳氧间π键发生σ-π共轭，因此，醛、酮α-氢具有一定的活性。能进行α-卤代或卤仿反应，对具有 结构的羰基化合物，常用碘的碱性溶液与之反应（碘仿反应），生成具有特殊气味的黄色碘仿结晶进行鉴定。由于碘的碱液同时是氧化剂，可以使醇氧化成相应的醛、酮。因此，具有结构 的醇也能进行碘仿反应。

碘仿

（5）羟醛缩合

羟醛缩合是α-活泼氢的另一类重要反应。含有α-氢的醛、酮在稀碱的作用下，稀碱与α-氢原子结合，形成一个不稳定的负碳离子，并立即进攻加成到另一分子醛（或酮）的羰基的碳原子上（带部分正电荷），进行自身缩合或交叉缩合反应。例如，苯甲醛和丙酮的交叉羟醛缩合反应。

苯叉丙酮

二苯叉丙酮（黄色结晶）

m.p.110～112℃

4. 胺的化学性质

（1）胺的碱性

胺可看成是氨分子中的一个或几个氢原子被烃基取代而得到的衍生物，胺象氨一样，其水溶液呈碱性，与酸作用生成盐。

胺的碱性强弱与和氮相连的烃基电子效应及空间位阻密切相关。几种胺的pKb值见表4-1：

表4-1 几种胺的pKb值

胺

NH3

CH3NH2

(CH3)2NH

(CH3)3N

pKb

(25℃)

4.7

3.4

3.3

4.2

9.4

9.2

8.9

（2）兴斯堡（Hinsberg）反应

胺有伯、仲、叔之分。伯胺、仲胺、叔胺在酰化反应中，表现出不同的特点。兴斯堡（Hinsberg）反应，就是利用这一特性来鉴别或分离伯胺、仲胺和叔胺的。

（3）与亚硝酸的反应

胺与亚硝酸的反应也随分子中取代基的种类和个数的不同而不同。脂肪伯胺遇亚硝酸，即使在0℃亦立即反应放出氮气，仲胺生成亚硝基化合物，而叔胺不起反应。芳香伯胺与亚硝酸在低温（<5℃）下反应不放氮，而生成重氮盐，重氮盐与β-萘酚作用，生成橙红色沉淀染料。芳香仲胺、叔胺则发生不同的亚硝化反应。

溶液 橙红色沉淀

无变化

黄色油状物

黄色固体 绿色固体

借此可鉴别芳香伯胺、仲胺和叔胺。

5. 糖的化学性质

糖类化合物按其结构是指多羟基醛、酮以及它们的缩聚物和某些衍生物。通常分为单糖、双糖和多糖。

（1）Molisch反应—α-萘酚试验

糖类化合物在浓硫酸作用下与酚类化合物能产生颜色反应。例如，糖与α-萘酚在浓硫酸作用下可生成紫色环（Molisch反应）。这是因为糖类化合物与浓硫酸作用生成糠醛及其衍生物等，进一步与α-萘酚缩合生成紫色缩合物（紫色环）。

单糖、双糖、多糖一般都发生此反应，但氨基糖不发生此反应。丙酮、甲酸、乳酸、草酸、葡萄糖醛酸、各种醛糖衍生物、甘油醛等均产生近似的颜色反应。因此，发生此反应说明可能有糖存在，但仍需进一步其他试验才能肯定，而不发生此反应则可确证无糖类化合物。

（2）单糖及含有半缩醛羟基的双糖的还原性

单糖及含有半缩醛羟基的双糖在水溶液中能发生互变异构现象，开链结构与环状结构具有一定的平衡。因此，具有还原性，也称为还原糖，能还原Fehling试剂，Benedict试剂和Tollen试剂等弱氧化剂。

（3）成脎反应

糖能与过量的苯肼成脎，生成的脎具有一定的熔点和晶形，根据糖脎的晶形和熔点可鉴别某些糖。

成脎反应只在C1和C2原子上发生，只要C1、C2以外的碳原子构型相同的糖，都可以形成相同的糖脎。不同的糖脎化学结构不同，晶形、熔点和溶解度也各不相同。

不同的糖尽管可以形成相同的糖脎，但它的反应速度却不同，析出糖脎的时间也不相同。因此，用糖脎反应可以区别不同的糖。

麦芽糖在溶液冷却后析出沉淀，蔗糖不能成脎，但长时间加热，蔗糖会被试剂中的酸水解，

生成葡萄糖和果糖而成脎。部分糖脎的的晶形见图4-1:

葡萄糖脎 麦芽糖脎 乳糖脎

图4-1 糖脎的晶形

在本实验条件下，各种糖脎的颜色、熔点、分解温度、糖脎析出时间和比旋光度如表4-2所示：

表4-2 部分糖的糖脎性质一览表

糖

析出糖脎所需时间（min）

糖脎结晶颜色

糖脎熔点或分解温度(0C)

糖脎溶液的比旋光度

果糖

5

深黄色

204

-92

葡萄糖

10

深黄色

204

+52.5

麦芽糖

冷后析出

黄色

+129.0

蔗糖

30（转化生成）

黄色

+66.5

（4）多糖的水解

蔗糖、淀粉、纤维素等多糖都是非还原糖，它们不能使Fehling、Tollen等试剂还原。但它们在酸或酶的作用下可水解为单糖，故其水解液有还原性。纤维素的水解较淀粉困难，它溶于铜氨试剂，与混酸作用能生成硝酸纤维素酯。淀粉遇碘生成蓝色，可作为淀粉的一种鉴别方法。

淀粉在酸性溶液中受热水解生成分子量比淀粉小的各种糊精，进而水解为麦芽糖、葡萄糖。其水解过程可用其与碘液作用所产生的颜色来判断。

淀粉 → 紫糊精 → 红糊精 → 无色糊精 → 麦芽糖 → 葡萄糖

（蓝色） （紫色） （红棕色） (黄色) （黄色） （黄色）

（碘液色）

最终水解产物为葡萄糖，显还原性。

6. 氨基酸和蛋白质的化学性质

氨基酸以α-氨基酸为最常见。除甘氨酸（NH2CH2COOH）外，其余氨基酸都含有手性碳原子，有旋光性。

氨基酸具有氨基（—NH2）和羧基（—COOH）的性质，是两性化合物，具有等电点。氨基酸是组成蛋白质的基础，它与某些试剂作用可发生不同的颜色反应。某些氨基酸（或蛋白质）的显色反应见表4-3。

表4-3 某些氨基酸（或蛋白质）的显色反应

反应名称

试剂

显色

阳性反应物

茚三酮反应

2,4-二硝基氟代苯

反应

蛋白黄反应

硝普盐反应

Millon反应

坂口反应 茚三酮

sanger

相关推荐

专栏推荐