精细有机合成实验讲义-修改.doc

第一部分 精细有机合成实验的基本知识一、实验室安全知识精细有机合成实验中，大多数试剂是易燃、易爆、有毒、有腐蚀性药品，仪器多为玻璃制品若使用不当，很可能发生着火、烧伤、爆炸、中毒等事故为避免事故发生，保证实验正常进行，学生必须高度重视实验安全操作，严格遵守操作规程，熟悉各种仪器、药品的性能及一般事故的处理等实验室安全知识1.1 安全实验须知1.1.1 实验前，应认真检查仪器是否完整无损，装置是否正确、稳妥了解实验室内水、电、煤气开关及安全用具放置的位置和使用方法1.1.2 实验中所用药品，不得随意散失、遗弃和污染，使用后必须放回原处对反应中产生的有毒气体、实验中的废液，应按规定处理1.1.3 进行有危险性的实验时，应使用防护眼镜、面罩、手套等防护用具1.1.4 实验过程中，不得擅离岗位实验室内严禁吸烟、饮食1.1.5 熟悉使用各种安全用具（如灭火器、砂桶、急救箱等）1.2 事故的预防和处理1.2.1 火灾（1）处理易燃试剂时，应远离火源，在通风橱内或指定地点进行，切勿用烧杯等广口容器盛放易燃溶剂，更不能用火直接加热2）对易挥发和易燃物，切勿乱倒，应专门回收处理3）蒸馏、回流时尽量用热水浴或热油浴。

加热过程中不得加入沸石或活性碳如要补加，必须移去热源，待液体冷却后才能加入4）仔细检查实验装置、气体管道是否破损、漏气5）火柴梗应放在指定的瓶内，不得乱丢一旦发生着火事故，应沉着镇静首先，立即关闭煤气，切断电源，熄灭附近所有火源，迅速搬开周围易燃物接着立即采取灭火措施，用砂或石棉布将火盖熄，一般严禁用水灭火衣服着火时，应立即用石棉布或厚外衣盖熄，火势较大时，应卧地打滚除干砂、石棉外，还常用灭火器灭火实验室常备灭火器有：（1）二氧化碳灭火器 主要用于扑灭油脂、电器及其它较贵重仪器着火2）四氯化碳灭火器 主要主要用于扑灭电器内或电器附近着火，但不能在狭小和通风不良的实验室内使用3）泡沫灭火器 不能用于电器灭火1.2.2 爆炸（1）某些化合物如过氧化物、干燥的金属炔化物等，受热或剧烈振动易发生爆炸使用时必须严格按操作规程进行2）如果仪器装置不正确，也会引起爆炸因此，常压操作时，组合仪器的全套装置必须与大气相通，切勿造成密闭体系减压或加压操作时，注意仪器装置能否承受其压力装置完毕后，应作空白预试，使用时，应随时注意体系的压力变化3）若遇反应过于激烈，致使某些化合物因受热分解，体系热量和气体体积突增而发生爆炸。

通常可用冷冻、控制加料等措施缓和反应4）易燃有机溶剂在室温时具有较大蒸气压空气中混杂易燃有机溶剂的蒸气达到某一极限时，遇有明火或电火花即发生燃烧爆炸而且，有机溶剂的蒸气都较空气重，会沿着桌面漂移至较远处或沉积在低洼处因此，不能将易燃溶剂到如废液桶内，更不能用开口容器盛放易燃溶剂操作时应在通风较好的场所或在通风橱内进行，并严禁明火1.2.3 中毒（1）剧毒药品绝对不允许与手直接接触使用完毕后，应立即洗手，并将该药品严密封存2）进行可能产生有毒或腐蚀性气体的实验时，应在通风橱内操作也可用气体吸收装置吸收有毒气体3）所有沾染过有毒物质的器皿，实验完毕后，要立即进行消毒处理和清洗1.3 急救常识1.3.1 烫伤轻伤涂以玉树油、万花油或鞣酸软膏，重伤涂以烫伤软膏后送医院治疗1.3.2 割伤玻璃割伤后要仔细观察伤口有没有玻璃碎粒，若伤势不重，应及时挤出污血，用消毒过的镊子取出玻璃碎粒，再用蒸馏水洗净伤口，涂上碘酒或红药水，最后用绷带扎住或敷上创可贴药膏；若伤口很深，流血不止，应立即用绷带扎紧伤口上部，以防止大量出血，急送医院治疗1.3.3 灼伤浓酸：用大量水洗，再以3～5 %碳酸氢钠溶液洗，最后用水洗，轻拭干后涂烫伤油膏。

浓碱：用大量水洗，再以2 %醋酸液洗，最后用水洗，轻拭干后涂烫伤油膏溴：用大量水洗，再用酒精轻擦至无液溴存在为止，然后涂上甘油或鱼肝油软膏钠：可见的小块用镊子移去，其余与浓碱桌上处理相同1.3.4 异物入眼如试剂溅入眼内，应立即用洗眼杯或洗眼龙头冲洗并及时送医院治疗如玻璃飞入眼内，则用镊子移去碎玻璃，或再盆中用水洗，切勿用手揉，并及时送医院治疗1.3.5 中毒溅入口中尚未吞下者应立即吐出，用大量水冲洗口腔如已吞下，应更具毒物性质给以解毒剂，并立即送医院腐蚀性毒物：对于强酸先饮大量水，然后服用氢氧化铝膏、鸡蛋白；对于强碱，也应先饮大量水，然后服用醋、酸果汁、鸡蛋白不论酸或碱中毒皆再给以牛奶灌注，不要吃呕吐剂刺激性毒物及神经性毒物：先给牛奶或鸡蛋白使之冲淡并缓和，再用约30 克硫酸镁溶于一杯水中服用催吐有时也可用手指伸入喉部促使呕吐，然后立即送医院吸入气体中毒者，将中毒者移至室外，解开衣领及钮扣吸入少量氯气或溴者，可用碳酸氢钠漱口二、有机合成常用反应装置2.1 回流装置有机合成实验常用的回流装置如图1.4 所示图1.4(1)是可以防潮的回流装置，图1.4(2)连有一气体吸收装置，适用于反应时有水溶性气体(如氯化氢、溴化氢、二氧化硫等)产生的实验。

图1.4(3)是回流时可以同时滴加液体的装置回流加热前应先加入沸石，根据瓶内液体的沸腾温度，可用水浴、油浴、空气浴加热等方式回流的速度应控制在液体蒸气浸润不超过两个球为宜2.2 气体吸收装置图1.6 为气体吸收装置，用于吸收反应过程中生成的有刺激性和水溶性的气体(例如氯化氢等)其中图1.6(1)和1.6(2)可用作少量气体的吸收装置烧杯中的玻璃漏斗应略微倾斜使漏斗口一半在水中，一半在水面上，以避免造成密闭装置，这样，既能防止气体逸出，又可防止水被倒吸至反应瓶中若反应过程中有大量气体生成或气体逸出很快时，可使用图1.6(3)的装置，水从上端流入(可利用冷凝管流出的水)抽滤瓶中，在恒定的平面上溢出，粗的玻璃管恰好伸入水面，被水封住，以防止气体逸入大气中图1.6(3)中的粗玻璃管也可用Y 形管代替若反应在锥型瓶中进行，则可采用图1.6(4)的简易吸收装置2.3 蒸馏装置图1.4(1)是最常用的蒸馏装置若用于易挥发的低沸点液体的蒸馏，则需将承接管的支管连上橡皮管，通向水槽或室外若支管口接上干燥管，可用于防潮的蒸馏图1.5(2)是应用空气冷凝管的蒸馏装置，常用于蒸馏沸点在130 ℃以上的液体图1.5(3)为蒸除较大量溶剂的装置，液体可自滴液漏斗中方便地加入。

如果改用衡压漏斗，便可调节滴入和蒸出的速度，避免使用较大的蒸馏瓶以上装置可根据具体情况加以适当的变动2.4 搅拌装置有机反应常使用搅拌装置，如图1.7 所示图1.7(1)是可同时进行搅拌回流和滴加液体的装置图1.7(2)的装置还可同时测量反应温度，如有四颈烧瓶则可免去Y 型管图1.7 中的搅拌器采用了简易密封装置[图1.8(1)(2)]，在加热回流情况下可避免蒸气或生成的气体直接逸至大气中如密封要求较高，则可使用图1.8 (3)(4)的装置图1.8 (3)是由聚四氟乙烯制成的搅拌密封塞图1.8 (4)是用一般的医用微型注射器经过改装成的搅拌装置，即将截断的针筒套上橡皮管与磨口套管相连固定在烧瓶上，利用一小段橡皮管将搅拌棒与截断的针筒芯连接，即成为一个转动灵活、气密性良好的精密磨口搅拌器了只要替换磨口套管，就可以安装在不同大小口径的反应瓶上惰性气体导管是一根橡皮管，一端连惰性气体钢瓶减压阀，一端接上一支注射针头，如图1.9 所示 一般在惰性气体导管中间还连接有一个玻璃T 型管，T 型管的出口处A 用翻口橡皮塞塞住此处是用来充惰性气体球胆或用惰性气体冲洗注射器用注射器和注射针同医用的一样，只是注射针有长针和短针，长的注射针可以从500 mL 玻璃瓶口伸至瓶底，以便吸取溶剂和试剂。

针头粗细应有不同规格，粗注射针用于吸取粘度高的液体试剂不锈钢导管通常是一根长1.2 m 左右，内径1 mm 的不锈钢管，有两端都锉成与注射针头一样尖头的，也有一端是尖头另一端是平头的尖头的便于插入橡皮塞中，但是尖头有个斜口，不能抽干试剂瓶或量筒中的液体，而平头的则较利于液体物质的转移通常使用的反应装置如图1.10 所示所有仪器在反应前都要除水和除氧完成这个要求常常是将玻璃仪器预先在烘箱中烘干(一般是在110 ℃左右烘3～4 h)，趁热按图搭好装置，然后将惰性气体导管通过针头插入恒压漏斗上面的橡皮塞C，通入干燥的氮气，让其自行冷却至室温或者将仪器如图装好后，边通氮气边用电吹风吹干或用煤气灯烘烤仪器各部分，直至仪器干燥后，移去煤气灯继续通氮气直至仪器冷至室温支管B 也用翻口橡皮塞塞住，以备液体加料或取样用低温下(如-78 ℃)反应的仪器装置，可以较简单地使用二颈烧瓶，其上连有具旋塞的导管F，如图1.11 所示惰性气体导管插于支口E 中，通入干燥氮气以置换装置中的空气，或者将导管F 连于真空系统抽真空，关上旋塞再从支口E 通入氮气，如此反复操作数次，装置内的空气已被氮气所置换三、实验预习、记录和实验报告3.1 实验预习实验预习认真与否，是实验成功的关键之一。

每个学生都应准备一本实验记录本，做好实验预习和实验记录预习笔记的具体要求如下：3.1.1 将实验目的和要求，反应式、有关参考文献、试剂和产物的物理常数以及主要试剂的用量和规格、试剂的纯化等摘录于实验记录本中3.1.2 将合成实验内容改写成简单明了的实验步骤，画出实验装置简图，实验的关键之处和安全问题应加以注明3.1.3 列出粗产物纯化过程原理，计算理论产量，明确每步操作的目的和要求3.2 实验记录实验记录是原始资料，写好实验记录是从事科学实验的一项重要训练在实验过程中，实验者必须养成边进行实验边直接在实验记录本上作纪录的习惯，不许用零星散纸暂记再转抄，更不许事后凭记忆补写“回忆录”实验记录应记上：实验的题目、日期、气候，试剂的规格和用量，仪器的名称、牌号，每步反应或操作的时间，实验现象和数据等对于观察的现象应如实而详尽的记录，不得弄虚作假此外，产物的分离、提纯的方法以及原理、流程，产品的分析、鉴定包括元素分析、光谱分析和其它物理常数也应详细记录3.3 实验报告实验报告应包括以下内容:(1)实验目的(2)实验原理（包括主反应和副反应）(3)主要试剂及产物的物理常数(4)主要试剂规格及用量(5)仪器装置图(6)实验步骤和现象记录(7)产品外观、质量及产率计算(8)讨论(9)回答思考问题第二部分 精细有机合成实验基本技术一、加热有些有机反应在常温下很难进行或速度很慢，常要加热来加速反应，一般反应温度每提高10 ℃，反应速度增加一倍。

实验室中常采用的加热方法有：1.1 直接加热玻璃仪器下垫石棉网进行加热这种加热方法只适用于沸点高且不易燃烧的物质加热时，灯焰要对着石棉块，不要偏向铁丝网否则，造成局部过热，仪器受热不均，甚至发生仪器破损1.2 水浴加热加热温度在80 ℃以下的可用水浴加热时，将容器下部浸入热水中（水浴的液面应略高于容器中的液面），切勿使容器接触水浴锅底如需要加热到接近100 ℃，可用沸水浴或水蒸气浴由于水的不断蒸发，应注意及时补加热水1.3 油浴加热加热温度在80～250 ℃之间的可用油浴常用的油类见表1-1由于油类易燃，加热时油蒸气易污染实验室和着火因此，应在油浴中悬挂温度计，随时观察和调节温度若发现油严重冒烟，应立即停止加热注意油浴温度不要超过所能达到的最高温度植物油中加1 %对苯二酚，可增加其热稳定性1.4 砂浴加热加热温度在250～350 ℃之间的可用砂浴一般用铁盆装砂，将容器下部埋在砂中并保持底部有薄砂层，四周的砂稍厚些因为砂子的导热效果较差，温度分布不均匀，温度计水银球要紧靠容器此外，也可用与容器大小一致的电热包或封闭式电炉加热1.5 电热套加热电热套分可调与不可调两种，加热温度范围较广，加热时选用合适大小的电热套，并调节到所需的温度。

二、冷却许多有机反应是放热反应，随着反应的进行，温度不断上升，反应愈加猛烈，副反应增多因此，必须用适当的冷。