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实验67 2-甲基-2-己醇的制备及表征 67.1 实验目的 (1)了解Grignard试剂制备方法及其在有机合成中的 应用。 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 1/15 (4)巩固回流、萃取、蒸馏等操作技能。 在线答疑:[email protected] [email protected] [email protected] 甲 基 -2- (3)学习电动搅拌机的安装和使用方法。 2- (2)掌握制备格氏试剂的基本操作。 己 醇 的 制 备 及 表 征 反应式: n-C4H9Br + Mg 无水乙醚 n-C4H9MgBr OMgBr n-C4H9MgBr + CH3COCH3 无水乙醚 OMgBr H n-C4H9C(CH3)2 2/15 2- n-C4H9C(CH3)2 + H2O n-C4H9C(CH3)2 OH 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 -2- 甲 基 本实验包括回流、蒸馏、机械搅拌、滴 液漏斗的使用等基本操作。 在线答疑:[email protected] [email protected] [email protected] 己 醇 的 制 备 及 表 征 67.2 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RMgX,称为Grignard试剂。 G试剂能与羰基化合物等发生亲核加成反应,产物 经水解后可得到醇类化合物。 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 3/15 Grignard试剂,而后再与丙酮发生加成、水解反应,制 条件下进行,因为水、氧或其它活泼氢的存在都会破坏 Grignard试剂。 在线答疑:[email protected] [email protected] [email protected] 甲 基 -2- 备2-甲基-2-己醇。反应必须在无水、无氧、无活泼氢 2- 本实验以1-溴丁烷为原料、乙醚为溶剂制备 己 醇 的 制 备 及 表 征 正丁基溴化镁的合成装置: 机械搅拌 吸水 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 4/15 2甲 基 -2- 滴加 回流 己 醇 的 制 备 及 表 征 在线答疑:[email protected] [email protected] [email protected] 67.3 操作流程 1.正丁基溴化镁合成 ①3.1gMg条 ② 15mL无水乙醚 ③一小粒碘片 由冷凝管上 端加入25mL 无水乙醚 250mL三 口烧瓶 保证反应平稳 滴正溴丁烷 -无水乙醚 混合余液 搅拌、回流 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 5/15 2甲 基 滴加5mL混合液 -2- 恒压滴液漏斗 ① 13.5mL正溴丁烷 ② 15mL无水乙醚 正丁基溴化镁粗产品 (Grignard试剂) 热水浴上回流 20min,使镁 条作用完全 在线答疑:[email protected] [email protected] [email protected] 己 醇 的 制 备 及 表 征 2. 2-甲基-2-己醇合成 滴加10mL丙酮和15mL无 水乙醚的混合液 Grignar d试剂 冰水浴中冷 却、搅拌 控速,继续搅 拌15min(r.t) 白色粘稠状 固体生成 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 6/15 合并醚层 2- 2-甲基-2己醇粗品 萃取两次, 25mL乙醚/次 水层 倒入分液漏斗, 静置,分层 冷却 分批滴加100mL 10%硫酸溶液 在线答疑:[email protected] [email protected] [email protected] -2- 甲 基 己 醇 的 制 备 及 表 征 3. 纯化处理 等体积馏出液、水 2-甲基-2-己醇 的乙醚溶液(粗品) 30mL5%碳酸钠 溶液洗涤一次 振摇静 置分层 有机层 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 7/15 采用低沸点易燃物 的蒸馏装置,在温 水浴上蒸去乙醚 甲 基 干燥 1~2g无水碳酸钾 在线答疑:[email protected] [email protected] [email protected] -2- 蒸馏,收集 137~141℃馏分 2- 锥形瓶 己 醇 的 制 备 及 表 征 萃取、洗涤 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 8/15 2-2- 甲 基 己 醇 的 制 备 及 表 征 在线答疑:[email protected] [email protected] [email protected] 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 蒸馏 9/15 2-2- 甲 基 产物(137~141℃馏份) 在线答疑:[email protected] [email protected] [email protected] 己 醇 的 制 备 及 表 征 67.4 注意事项 (1)镁屑不宜长期放存。长期放存的镁屑,需用5%的盐 酸溶液浸泡数分钟,抽滤后,依次用水、乙醇、乙醚洗涤, 干燥。 (2)本实验采用简易密封。也可用磁力搅拌替代电动搅 拌。 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 10/15 无水CaCl2干燥并蒸馏纯化,丙酮用无水K2CO3干燥并蒸馏纯化。 (4)注意控制加料速度和反应温度。 (5)使用和蒸馏低沸点物质乙醚时,要远离火源,防止 外泄,注意安全。 在线答疑:[email protected] [email protected] [email protected] 甲 基 -2- 仪器与空气连接处必须装CaCl2干燥管。 2- (3)本实验所用仪器、药品必须充分干燥。1-溴丁烷用 己 醇 的 制 备 及 表 征 67.5 问题讨论 (1)实验中,将Grignard试剂与加成物反应水解 前各步中,为什么使用的药品、仪器均需绝对干燥?应 采取什么措施? (2)反应若不能立即开始,应采取什么措施? 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 11/15 2- (3)实验中有哪些可能的副反应?应如何避免? 基-2-己醇,还可采用何种原料?写出反应式。 在线答疑:[email protected] [email protected] [email protected] -2- (4)由Grignard试剂与羰基化合物反应制备2-甲 甲 基 己 醇 的 制 备 及 表 征 67.6 参考答案 (1)实验中,将Grignard试剂与加成物反应水解前各步 中,为什么使用的药品、仪器均需绝对干燥?应采取什么措 施? 答:由于格氏试剂化学性质活泼,反应体系应避免有水、 氧气和二氧化碳的存在,因此实验前所用的仪器应全部干燥, 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 12/15 进行实验时,装置的安装及试剂的量取动作都应快捷, 丁烷事先用无水氯化钙干燥并蒸馏纯化;丙酮用无水碳酸钾 干燥,亦经蒸馏纯化。反应过程中冷凝管上必须装带有氯化 钙的干燥管。 在线答疑:[email protected] [email protected] [email protected] 甲 基 -2- 迅速,并注意防湿气侵入!乙醚必须事先经无水处理;正溴 2- 试剂要经过严格无水处理。 己 醇 的 制 备 及 表 征 (2)反应若不能立即开始,应采取什么措施? 答:反应是否引发可从以下现象判断: 反应液是否由澄清变混浊,是否有白色沉淀物产生。 引发的措施有: (1)加热,但温度不能太高,保持有微小气泡缓慢产生即 可。 (2)加碘,芝麻粒大小即可。 (3)加入少许格氏试剂。 若开始时正溴丁烷局部浓度较大,易于发生反应,故搅拌应 在反应开始后进行,必须等反应引发后才能搅拌和滴加混合液! 反应结束时,可能有镁条未反应完全,但对后续实验操作没有影 响。 在线答疑:[email protected] [email protected] [email protected] 甲 基 -2- 粒碘引发。 13/15 2- 若5分钟反应仍不开始,可用温水浴,或在加热前加入一小 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 己 醇 的 制 备 及 表 征 (3)实验中有哪些可能的副反应?应如何避免? 答: RMgX + H2O → RH + Mg(OH)X 2 RMgX + O2 → 2ROMgX RMgX + R′OH → RH + R′OMgX 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 14/15 2- RMgX + CO2 → RCO2MgX 甲 基 由于格氏试剂化学性质活泼,反应体系应避免有水、 氧气和二氧化碳的存在,因此实验前所用的仪器应全部 干燥,试剂要经过严格无水处理。 在线答疑:[email protected] [email protected] [email protected] -2- RMgX + RX → R-R + MgX2 (偶联反应) 己 醇 的 制 备 及 表 征 (4)由Grignard试剂与羰基化合物反应制备2-甲基 -2-己醇,还可采用何种原料?写出反应式。 答: O + OH 15/15 H3O+ OH O 在线答疑:[email protected] [email protected] [email protected] 甲 基 -2- OMe ÎÞË®ÃÑ 2 CH3 MgBr H3O+ 2- + ÎÞË®ÃÑ CH3 MgBr 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 己 醇 的 制 备 及 表 征