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实验119 呋喃甲醇和呋喃甲酸的合成 及呋喃甲酸的含量测定 119.1 实验目的 (1) 通过Cannizzaro反应由呋喃甲醛制备呋喃甲醇和 呋喃甲酸。 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 1/15 (2) 进一步熟悉与巩固洗涤、萃取、低沸点化合物的 蒸馏、减压过滤和重结晶操作，达到同一体系中二组分产 物的分离及纯化的目的。 (3) 测定产品的物理常数，红外光谱法定性表征；用 中和滴定法测定产品呋喃甲酸的纯度。 在线答疑：[email protected] [email protected] 及 呋 喃 甲 酸 的 含 量 测 定 呋 喃 甲 醇 和 呋 喃 甲 酸 的 合 成 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 反应式： ŨNaOH CH2OH + CHO O O COONa O H£« COOH O »úÀí£º OH H £- C O- CH O O O O CH 2/15 O OH C O + O O OH CH2 O£- ÖÊ×Óת ÒÆ C O + O 在线答疑：[email protected] O O [email protected] CH2 OH 及 呋 喃 甲 酸 的 含 量 测 定 呋 喃 甲 醇 和 呋 喃 甲 酸 的 合 成 119.2 实验原理 （1）Cannizzaro反应：在浓的强碱作用下，不含α活泼氢的醛类（脂肪醛和芳香醛）可以发生分子间自身 氧化还原反应，其中一分子醛被氧化成酸，而另一分子 醛则被还原为醇, 为两种产物。 （2）Cannizzaro反应的实质是两步羰基的亲核加成。 （3）本实验以呋喃甲醛为原料、由Cannizzaro反应 制备呋喃甲醇和呋喃甲酸。利用萃取的方法可分离醇、 酸二组分。有机层（含醇）通过蒸馏可得到产品醇；水 层（含羧酸盐）通过盐酸酸化即可得到产品羧酸。 在线答疑：[email protected] [email protected] 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 3/15 及 呋 喃 甲 酸 的 含 量 测 定 呋 喃 甲 醇 和 呋 喃 甲 酸 的 合 成 合成装置： 机械搅拌 回流 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 4/15 滴加 控温 在线答疑：[email protected] [email protected] 及 呋 喃 甲 酸 的 含 量 测 定 呋 喃 甲 醇 和 呋 喃 甲 酸 的 合 成 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 119.3 操作流程 1. 合成 8.2 mL (9.5 g， 0.2 mol) 呋喃甲醛 200mL三 口烧瓶 冰水冷却 搅拌、回流 保持反应温度在 8～12 ℃之间 回流20 min 滴加8 mL 33% 氢氧化钠水溶液 恒压滴液漏斗 在线答疑：[email protected] 粗产品（黄 色浆状物 ） [email protected] 5/15 及 呋 喃 甲 酸 的 含 量 测 定 呋 喃 甲 醇 和 呋 喃 甲 酸 的 合 成 2. 呋喃甲醇与呋喃甲酸的分离 呋喃甲醇的 醚溶液粗品 合并醚层 滴加适量水 （约10 mL） 粗产品 呋喃甲酸 粗品（固体） 恰好完全溶解 得暗红色溶液 冷水洗涤 冷却，结晶， 抽滤 在线答疑：[email protected] 倒入分液漏斗，用乙 醚萃取（10 mL×4）， 静置，分层 分批滴加25%盐 酸，（pH=3） 水层 [email protected] 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 6/15 及 呋 喃 甲 酸 的 含 量 测 定 呋 喃 甲 醇 和 呋 喃 甲 酸 的 合 成 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 3. 纯化处理 1～2 g无 水碳酸钾 干燥 呋喃甲醇 的乙醚溶 液（粗品） 呋喃甲酸 粗品（固体） 采用低沸点易燃物 的蒸馏装置，在温 水浴上蒸去乙醚 用水重结晶 在线答疑：[email protected] 蒸馏，收集 169～172 ℃馏分 80～85 ℃ 烘干或晾干 [email protected] 产 品 一 产 品 二 7/15 及 呋 喃 甲 酸 的 含 量 测 定 呋 喃 甲 醇 和 呋 喃 甲 酸 的 合 成 4. 表征 定性：IR波谱分析、熔点测定、折光率测定 定量：中和滴定法测定呋喃甲酸的含量。 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 8/15 及 呋 喃 甲 酸 的 含 量 测 定 在线答疑：[email protected] [email protected] 呋 喃 甲 醇 和 呋 喃 甲 酸 的 合 成 119.4 注意事项 (1) 发生歧化反应一定要注意控制好温度,保持8～ 12 ℃。温度若高于上限 ，则反应难以控制，致使反应 物变成深红色；若温度过低，则反应过慢，可能积累一 些氢氧化钠，一旦发生反应，则过于猛烈，增加副反应， 影响产量及纯度。 (2) 由于氧化还原是在两相间进行的，因此必须充 分搅拌。 在线答疑：[email protected] [email protected] 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 9/15 及 呋 喃 甲 酸 的 含 量 测 定 呋 喃 甲 醇 和 呋 喃 甲 酸 的 合 成 (3) 呋 喃 甲 醇 也 可 用 减 压 蒸 馏 收 集 88 ℃/4.666 kPa 的馏分。 (4) 酸化时，盐酸要加够，以保证pH=3左右，使呋 喃甲酸充分游离出来，这是影响呋喃甲酸收率的关键。 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 10/15 (5) 呋喃甲酸100 ℃时有部分升华，最好自然晾干。 (6) 蒸馏回收乙醚，注意安全。 在线答疑：[email protected] [email protected] 及 呋 喃 甲 酸 的 含 量 测 定 呋 喃 甲 醇 和 呋 喃 甲 酸 的 合 成 119.5 问题讨论 （1）长期放置的呋喃甲醛为什么要重新蒸馏？若不 先除去杂质对本实验有何影响？ （2）乙醚萃取后的水溶液用盐酸酸化到中性是否最 合适？为什么？ 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 11/15 （3）影响产物收率的关键步骤有哪些？应如何保证 完成？ （4）怎样利用Cannizzaro反应将呋喃甲醛全部转化 为呋喃甲醇？ 在线答疑：[email protected] [email protected] 及 呋 喃 甲 酸 的 含 量 测 定 呋 喃 甲 醇 和 呋 喃 甲 酸 的 合 成 119.6 参考答案 （1）长期放置的呋喃甲醛为什么要重新蒸馏？若不 先除去杂质对本实验有何影响？ 答：呋喃甲醛很容易被氧化，长期放置会产生呋喃 甲酸等杂质，影响反应的收率及转化。 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 12/15 及 呋 喃 甲 酸 的 含 量 测 定 在线答疑：[email protected] [email protected] 呋 喃 甲 醇 和 呋 喃 甲 酸 的 合 成 （2）乙醚萃取后的水溶液用盐酸酸化到中性是否最 合适？为什么？ 答：不合适；该步操作是用盐酸与呋喃甲酸钠盐作 用，生成呋喃甲酸；盐酸要加够，以保证pH=3左右，使 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 13/15 呋喃甲酸充分游离出来，这是影响呋喃甲酸收率的关键。 及 呋 喃 甲 酸 的 含 量 测 定 在线答疑：[email protected] [email protected] 呋 喃 甲 醇 和 呋 喃 甲 酸 的 合 成 （3）影响产物收率的关键步骤有哪些？应如何保证 完成？ 答：1）呋喃甲醇的纯度，试剂应蒸馏纯化。 2）反应温度，保持在8～12 ℃之间。 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 14/15 3）呋喃甲酸盐酸化时，盐酸要加够，以保证pH=3 左右，使呋喃甲酸充分游离出来。 在线答疑：[email protected] [email protected] 及 呋 喃 甲 酸 的 含 量 测 定 呋 喃 甲 醇 和 呋 喃 甲 酸 的 合 成 （4）怎样利用Cannizzaro反应将呋喃甲醛全部转化 为呋喃甲醇？ 答：利用交叉Cannizzaro反应，使呋喃甲醛与甲醛 作用，将呋喃甲醛全部转化为呋喃甲醇。 大 学 通 用 化 学 实 验 技 术 15/15 及 呋 喃 甲 酸 的 含 量 测 定 在线答疑：[email protected] [email protected] 呋 喃 甲 醇 和 呋 喃 甲 酸 的 合 成