2-甲基-2-己醇的制备 实验目的: 1、了解格式试剂Grignard(格林尼亚)在有机合成中应用及制备方法, 2、掌握制备格式试剂的基本操作。 3、巩固回流、萃取、蒸馏等操作技能 思政元素:化学名人维克多·格林尼亚因波多丽女伯爵打击倍感尊严受辱,幡然 悔悟痛改放荡不羁性格,认真读书,最终投身化学科研事发明了格氏试剂,于 1912年获得诺贝尔化学奖,成就一代杰出化学家故事。 思政预期效果:促使学生更加深刻理解和掌握格氏试剂制备时的操作技巧,引导 学生只要知错能改,并坚持努力付出,必定有所回报,努力成为对国家,社会有 用之人。并以此说明有机化学发展对社会的贡献,进而增强学生对专业的认同感 和自信心,激发学生对有机实验的热情和积极性。 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 reagent Grignard试剂能与羰基化合物等发生亲核加成反应,其加成产物经水解,可得到醇类化 合物。本实验的反应式为: nC,H,Br+Me无水Zt、n-C.HoMgBr n-C,d.MgBr+CH3COCH3无水Ztn-C,H,CCHh OMgBr n-CalgC (CH)2+H20 。n-C.HsC(CH3h OMgBr 实验装置:
2-甲基-2-己醇的制备 实验目的: 1、了解格式试剂 Grignard(格林尼亚)在有机合成中应用及制备方法。 2、掌握制备格式试剂的基本操作。 3、巩固回流、萃取、蒸馏等操作技能 思政元素:化学名人维克多·格林尼亚因波多丽女伯爵打击倍感尊严受辱,幡然 悔悟痛改放荡不羁性格,认真读书,最终投身化学科研事发明了格氏试剂,于 1912 年获得诺贝尔化学奖,成就一代杰出化学家故事。 思政预期效果:促使学生更加深刻理解和掌握格氏试剂制备时的操作技巧,引导 学生只要知错能改,并坚持努力付出,必定有所回报,努力成为对国家,社会有 用之人。并以此说明有机化学发展对社会的贡献,进而增强学生对专业的认同感 和自信心,激发学生对有机实验的热情和积极性。 实验原理: 实验装置:
实验仪器和试剂: 药品:镁(新制),无水乙醚(自制)、正溴丁烷、丙酮、5%碳酸钠溶液、10%硫酸溶液、 无水碳酸钾 仪器:机械搅拌装置、铁架台、恒压滴液漏斗、三口反应烧瓶、球形和直形冷凝管、干 燥管、尾接管、蒸馏瓶等 注意:制备格式试剂的所有仪器和药品均需彻底干燥!1 实验药品的物理常数 溶解度:g100mL溶剂 名称 分强性状 折光率 比炬熔点℃沸点C 水 醇醚 正溴丁烷 138.901ig1.43991.2764 101.6不溶 乙醚 74.12Liq1.35260.7138 34.5微溶,6SS 2-甲基-2-己醇116Li01.41750.8119 143微溶Ss 实验过程: 1、正丁基溴化镁的制备 (1)取150mL三颈圆底烧瓶,温度计(注意:温度计插入液面以下)、恒温磁 力搅拌器(水浴锅中先加入水)、恒压滴液漏斗、冷凝管、干燥管等试验仪器
实验仪器和试剂: 注意:制备格式试剂的所有仪器和药品均需彻底干燥!!! 实验药品的物理常数 实验过程: 1、正丁基溴化镁的制备 (1)取 150mL 三颈圆底烧瓶,温度计(注意:温度计插入液面以下)、恒温磁 力搅拌器(水浴锅中先加入水)、恒压滴液漏斗、冷凝管、干燥管等试验仪器
根据先下后上,先左后右原则,搭建实验转置。 (2)取打磨光滑除去氧化膜的镁条1.5g(0.0625mol),剪成细片(剪得越碎越好, 可以用干燥的烧杯收集,防止碎屑四处飞溅或底下垫一张A4纸),然后将镁屑 加入烧瓶中,并加入干燥一粒磁力搅拌子: (3)在恒压滴液漏斗中加入正溴丁烷(6.4mL,8.1g,0.06mol移取),加入无水 乙醚(15mL,量取),混匀,将此恒压滴液漏斗装入三口烧瓶的侧口中,并用空心 塞塞住恒压滴液漏斗上口。 (4)通过恒压滴液漏斗向三口烧瓶中加入约5mL溴代正丁烷乙醚溶液(约占总 溶液体积的14,不能加太多,否则反应液温度太高),静置, (5)向含有镁屑、正溴丁烷、乙醚和搅拌子的烧瓶中加入一小粒碘(注意:此 时保持溶液静止,切记开动磁力搅拌器,搅拌会使碘快速溶解,局部碘浓度减低, 将难以引发格式试剂制备反应),静置,待反应瓶中冒出稳定的气泡,溶液棕色 褪去(如果反应未引发,可以适当水浴加热或用手握住烧瓶底部,加热促进反应 进行)。从冷凝管上口加入25mL无水乙醚。 (6)慢慢开动搅拌,向烧瓶中滴加剩余溴代正丁烷乙醚溶液,滴加速度约为1 滴秒(约15min加完,控制水浴温度至30℃-35℃)。滴加完毕后将浴温升至 40℃,继续回流至镁完全溶解。 2、2-甲基-2己醇的制备 (1)合成 关闭水浴锅电源,用虹吸法将水浴锅中热水抽出,加入冷水和适量冰块。将 5mL干燥的丙酮和10ml无水乙醚加到滴液漏斗中,反应在冰水浴冷却下滴加丙 酮溶液,控制滴加速度(约1滴秒速度,以保持反应液微沸),加完后移去冰水 浴,在室温下放置15min。反应液应呈灰白色黏稠状。 (Ⅱ)水解 反应液在冰水浴冷却下,自滴液漏斗慢慢加入60mL10%硫酸溶液使反应物 分解(由于反应较刷烈,刚开始时采取1-2滴秒速度滴加,滴加大约10min后, 若加大滴加速度反应不再剧烈,则可将剩余硫酸一次性加入)。(注意:若硫酸滴 加完后依旧留有镁屑,可滴加适量浓硫酸反应掉多余的镁屑) 3、分液、萃取、干燥
根据先下后上,先左后右原则,搭建实验转置。 (2)取打磨光滑除去氧化膜的镁条 1.5g (0.0625 mol),剪成细片(剪得越碎越好, 可以用干燥的烧杯收集,防止碎屑四处飞溅或底下垫一张 A4 纸),然后将镁屑 加入烧瓶中,并加入干燥一粒磁力搅拌子; (3)在恒压滴液漏斗中加入正溴丁烷(6.4 mL,8.1 g,0.06mol 移取),加入无水 乙醚(15 mL,量取),混匀,将此恒压滴液漏斗装入三口烧瓶的侧口中,并用空心 塞塞住恒压滴液漏斗上口。 (4)通过恒压滴液漏斗向三口烧瓶中加入约 5 mL 溴代正丁烷乙醚溶液(约占总 溶液体积的 1/4,不能加太多,否则反应液温度太高),静置, (5)向含有镁屑、正溴丁烷、乙醚和搅拌子的烧瓶中加入一小粒碘(注意:此 时保持溶液静止,切记开动磁力搅拌器,搅拌会使碘快速溶解,局部碘浓度减低, 将难以引发格式试剂制备反应),静置,待反应瓶中冒出稳定的气泡,溶液棕色 褪去(如果反应未引发,可以适当水浴加热或用手握住烧瓶底部,加热促进反应 进行)。从冷凝管上口加入 25mL 无水乙醚。 (6)慢慢开动搅拌,向烧瓶中滴加剩余溴代正丁烷乙醚溶液,滴加速度约为 1 滴/秒(约 15 min 加完,控制水浴温度至 30℃~35℃)。滴加完毕后将浴温升至 40℃,继续回流至镁完全溶解。 2、2-甲基-2-己醇的制备 (I)合成 关闭水浴锅电源,用虹吸法将水浴锅中热水抽出,加入冷水和适量冰块。将 5 mL 干燥的丙酮和 10ml 无水乙醚加到滴液漏斗中,反应在冰水浴冷却下滴加丙 酮溶液,控制滴加速度(约 1 滴/秒速度,以保持反应液微沸),加完后移去冰水 浴,在室温下放置 15min。反应液应呈灰白色黏稠状。 (II)水解 反应液在冰水浴冷却下,自滴液漏斗慢慢加入 60 mL10%硫酸溶液使反应物 分解(由于反应较剧烈,刚开始时采取 1-2 滴/秒速度滴加,滴加大约 10min 后, 若加大滴加速度反应不再剧烈,则可将剩余硫酸一次性加入)。(注意:若硫酸滴 加完后依旧留有镁屑,可滴加适量浓硫酸反应掉多余的镁屑) 3、分液、萃取、干燥
(1)将反应液倒入分液漏斗,分出下面水层(下层),收集醚层: (2)将上述得到的水层用10mL乙醚分别萃取分液两次,并将两次得到的醚层 (上层)与第一分液得到的醚层合并: (3)将合并的醚层用14mL5%碳酸钠溶液洗涤,分液弃掉碱层,收集醚层: (4)将上步骤得到的醚层用等体积的水洗涤,分液搜集醚层,最后加入无水碳 酸钾干燥(干燥后溶液变澄清且碳酸钾颗粒不结块,摇动能滚动)。 4、蒸馏 (1)蒸乙醚 将第3步中的乙醚溶液转入50mL干燥的圆底烧瓶,水浴蒸去乙醚(控制浴 温60℃),回收乙醚(回收瓶乙醚于指定容器)。 特别强度:由于后步空气浴蒸馏容易发生危险,本次实验将乙醚蒸馏出后,将烧 瓶中剩余液体倒出称重即可,并依据此重量计算产率。 (2)蒸馏 空气浴加热蒸馏(注意此时实验室里应无人蒸乙醚,并打开窗户15min后, 才能用明火),收集1371141°℃的馏分。产品称重,测折射率。 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。 (3)本实验所用仪器、药品必须充分干燥。1-溴丁烷用 无水CaCl2干燥并蒸馏纯化,丙酮用无水K,C03干燥并蒸馏纯化。 仪器与空气连接处必须装Cacl2干燥管。 (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
(1)将反应液倒入分液漏斗,分出下面水层(下层),收集醚层; (2)将上述得到的水层用 10mL 乙醚分别萃取分液两次,并将两次得到的醚层 (上层)与第一分液得到的醚层合并; (3)将合并的醚层用 14mL 5%碳酸钠溶液洗涤,分液弃掉碱层,收集醚层; (4)将上步骤得到的醚层用等体积的水洗涤,分液搜集醚层,最后加入无水碳 酸钾干燥(干燥后溶液变澄清且碳酸钾颗粒不结块,摇动能滚动)。 4、蒸馏 (1)蒸乙醚 将第 3 步中的乙醚溶液转入 50 mL 干燥的圆底烧瓶,水浴蒸去乙醚(控制浴 温 60℃),回收乙醚(回收瓶乙醚于指定容器)。 特别强度:由于后步空气浴蒸馏容易发生危险,本次实验将乙醚蒸馏出后,将烧 瓶中剩余液体倒出称重即可,并依据此重量计算产率。 (2)蒸馏 空气浴加热蒸馏(注意此时实验室里应无人蒸乙醚,并打开窗户 15min 后, 才能用明火),收集 C 的馏分。产品称重,测折射率。 注意事项: 137 141
思考题: 1、本次实验在将Grignard试剂加成物水解前的各步中,为什么使用的仪器均 需绝对干燥,为此你采取了什么措施? 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, 试剂要经过严格无水处理。 进行实验时,装置的安装及试剂的量取动作都应快捷, 迅速,并注意防湿气侵入!乙醚必须事先经无水处理;正溴 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。 2、本反应未开始前,加入过量的正溴丁烷有什么不好? 答:反应如果一旦开始,反应物大大过量,反应刷烈放热,可能会失控,使温 度不稳定,正溴丁烷过量会使偶联副反应加剧。 3、反应若不能立即开始,应采取什么措施?
思考题: 1、本次实验在将 Grignard 试剂加成物水解前的各步中,为什么使用的仪器均 需绝对干燥,为此你采取了什么措施? 2、本反应未开始前,加入过量的正溴丁烷有什么不好? 答:反应如果一旦开始,反应物大大过量,反应剧烈放热,可能会失控,使温 度不稳定,正溴丁烷过量会使偶联副反应加剧。 3、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5分钟反应仍不开始,可用温水浴,或在加热前加入一小 粒碘引发。 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。 4、本实验可能会有哪些副反应,如何避免? 说 RMgX+H0→RH+Mg(OH)X 2RMgX+02→2 ROMgX RMgX+R'OH→RH+R'OMgX RMgX+RX→R-R+MgX2(偶联反应) RMgX+CO2→RCO,MgX 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。 5、用Grignard试剂法制备2-甲基-2己醇,还可以采取什么原理?写出反应 式。 答:
4、本实验可能会有哪些副反应,如何避免? 5、用 Grignard 试剂法制备 2-甲基-2 己醇,还可以采取什么原理?写出反应 式。 答: