有机化合物
化学试剂,九料化工商城 / 2020-11-03
一、有机化合物实验目的
1.了解烃、醇和醛的氧化反应;
2.了解烃、醛和酮的加成反应;
3.了解烃的取代反应;
4.了解醇与醇、醇与盐酸的消去反应;
5.了解合成高分子化合物的缩聚和加聚反应;
6.学习环氧树脂粘接剂的使用方法。
二、有机化合物提要
1.氧化反应
环己烷为饱和烃,环已烯为不饱和烃。前者稳定,不能被高锰酸钾溶液氧化;后者活泼,在碱性溶液中能使MnO4-离子还原成MnO²4-离子。
去芳香烃远不如不饱和脂肪烃活泼,例如苯不能被高锰酸钾氧化。但苯的同系物较苯活泼例如,甲苯能被高锰酸钾氧化成苯甲酸。
CH3 COOH
| [0] |
◇--→ ◇
伯醇被氧化生成醛(醛如继续氧化可生成羧酸),仲醇被氧化则生成酮,叔醇在一般条件下不氧化。例如,伯丁醇及仲丁醇的氧化产物如下:
[0] [0]
C4H9OH---→C3H7CHO---→C3H7COOH
C2H5\ C2H5\
CH-OH---→ C=O
CH3／ CH3／
弱氧化剂只能使醛氧化而不能使酮氧化。常用的弱氧化剂有托伦(Tollens)试剂(硝酸银的氨水溶液)和斐林(Fehling)试剂(硫酸铜溶液与酒石酸钾钠的碱性溶液混和而成)。前者与醛反应能形成银镜。
RCHO+2 AgNO3+2NH3+H2O=2Ag↓+RCOOH+2NH4NO3
后者与醛反应生成红色的氧化亚铜沉淀。
RCHO+2Cu(OH)2=RCOOH+Cu2O↓+2H2O
2.加成反应
饱和烃在常温时不与溴作用,不饱和烃易与溴起加成作用,而使溴褪色。
所有的醛或脂肪族甲基酮（CH3COR）都可以与亚硫酸氢钠饱和溶液起加成反应。
R R OH
\C=O+NaHSO3= \C／
／ ／ \
R H SO3Na
R R OH
\ \ ／
／ C=O+NaHSO3= C
CH3 CH3／ \SO3Na
3.取代反应
无催化剂存在时,苯不能与溴起取代作用。
甲苯较苯活泼。当无催化剂存在时,在光或热的作用下,甲苯与溴的取代反应在甲苯的支链上进行,生成一苯溴甲烷。
CH3 CH2Br
| |
◇+Br2=光 ◇+HBr
煤油的主要成分为脂肪烃,加热时,亦能与溴起取代作用,所生成的HBr遇氨产生NH4Br的白色烟雾。
4.消去反应
醇与醇在一定温度范围和浓硫酸的催化作用下,能起缩水反应而生成醚.
醇与盐酸在氯化锌的催化作用下能起缩水反应面生成氯代烃,由于氯代烃仅微溶于水,因而产生白色混浊物。醇的活泼性次序是叔醇>件醇>伯醇,可由反应中是否出现混浊,以及出现的速度快慢表明之。
5.聚合反应
由一种或多种单体互相缩合成为高聚物,同时析出其他低分子物质的反应叫做缩聚反应。
例如,邻苯二甲酸酐可以和甘油缩聚成邻苯二甲酸甘油树脂。因为甘油有三个羟基,因此,可以产生体型结构。
O
／ ◇
-C ／ \
HO-CH2-CH-CH2-OH+◇ \ O→OCH2--CH-CH2O-C C-~
→~CH2-CH-CH2O-C -C／ |
\O O
|
O=C\
／◇+H2O
O=C
|
~
由一种或多种单体通过加成反应,相互结合成为高分子化合物的反应叫做加聚反应。例如,甲基丙烯酸甲酯单体在过氧化二苯甲酰引发剂作用下,发生游离基加聚反应,生成聚甲基丙烯酸甲酯(俗名有机玻璃)。
CH3 CH3
| |
πCH2=C→ -{-CH2-C---}-π
| |
COOCH3 COOCH3
6.环氧树脂的粘接性
在环氧树脂中加入固化剂(如乙二胺)时,由于固化剂与环氧树脂的环氧基或羟基起反应,形成体型结构,因而使环氧树脂固化。
乙二胺与环氧树脂两端的环氧基的反应可表示如下:
三、仪器和药品
1,仪器
试管\试管架\试管夹\酒精灯\石棉铁丝网\铁架\量筒\玻璃棒\烧杯(50ml,500m)表面皿\移液管(5m1)分析天平\台天平(公用)\温度计\粘结件\木材片\砂纸\线(或夹子)\破烧杯\滴管\镊子\吸气橡皮球\滤纸\滤纸碎片
2.药品
酸:盐酸HCI(浓) 硫酸H2O4(浓)
碱:氢氧化钠NaOH(2N,6N) 氨水NH3(2N)
盐:硝酸银AgNO3(2%) 高锰酸钾KMnO4(0.01M)
亚硫酸氢钠 NaHSo3(饱和溶液)[注1]
有机物:环已烷C6H12, 环已烯C6H10
苯C6H6 甲苯C6H5CH3
伯丁醇C4H9OH 仲丁醇c2h5\
／ CH-OH
CH3\
叔丁醇CH3-C-OH 甲醛HCHO(5%)
CH3／
乙醛CH3CHO(5%) 丙酮(cH3)2CO(5%,纯)
煤油 乙醇C2H5OH
苯酚C6H5OH 苯甲醛C6H5CHO的乙醇溶液
乙二胺NH2-CH2-CH2-NH2 环氧树脂(6101型)
甘油C3H5(OH)3
CH3 CO
| ／ \
2-甲基丙烯酸甲酯CH2=C 苯二甲酐◇ O
| \CO／
COOCH3
过氧化二苯甲酰◇-C-0-0-C-◇
‖ ‖
O O
其他:溴的四氯化碳溶液Br2-CCl4 斐林试剂[注2]
铬酸洗液 卢卡氏(Lucas)试剂[注3]
[注1]亚硫酸氢钠饱和溶液的配在10ml40%亚硫酸氢钠溶液中,加入25ml不含醛的乙醇,滤掉析出的晶体。本实验所用的亚酸氢溶液必须是新配制的。
[注2]斐林试剂的配液34.6克硫酸铜晶体(CuSO4.5H2O)溶于500ml去离子水中,加入0.5ml浓硫酸,混和均乙液克酒石酸钾钠晶体(KNaC4H4O6.4H2O)和70克氢氧化钠溶于500ml去离子水中。两种溶液应分别,使用时取等体积混和.
[注3]卢卡氏试剂的配:将34克过的无水化锌溶解于23ml浓盐酸(密度1.18克·毫升1)中。配制时,需搅拌,并把容器浸入冰水浴中以氢化氢逸出.
四、有机化合物实验内容
1.氧化反应
(1)不同烃类的氧化反应取4支试管(试管上最好做好不同标记),分别往试管中加入10滴环己烷或环烯或苯或甲苯(各如一种)取1支试管,加入2ml 0.01M KMnO4和2ml 6N NaOH,配制成4mL 0.005M碱性高锰酸钾溶液。往上述盛有不同烃的4支试管中各加入1ml此碱性高锰酸钾溶液。荡试管,使两相充分接触,观察水溶液层的颜色变化。
*(2)不同丁醇(伯、仲、叔)的氧化反应取3支试管各加入2ml 0.01 M KMnO4和1ml去离子水,再分别加入2ml伯丁醇或丁醇或叔丁醇。摇荡试管,观察高锰酸钾溶液颜色的变化。
(3)醛与酮的氧化反应
(a)与斐林试剂作用往大试管中,加入斐林试剂甲液和乙液各3ml,混和。将混和液平均分装到3支小试管中,然后分别加入10滴5%甲醛或5%乙醛或5%丙酮的水溶液。摇荡后,把3支试管放入沸水浴中,加热3~5分钟注意观察颜色的变化及是否有红色沉淀生成。
*(b)与托伦试剂作用往洁净的试管[注]中,加入4ml 2% AgnO3再加入1滴2N NaOH。然后,一边摇荡试管,一边滴加2N氨水,直到析出的氧化银沉淀恰好溶解为止。把配制好的这份硝酸银的氨水溶液分装到3支洁净的小试管中,再分别加入2~3滴5%甲醛或5%乙醛或5%丙酮的水溶液。摇荡后,把3支试管放入50~60℃的水浴中,温热几分钟,再观察有无银镜生成。
[注]本实验所用试管必须十分洁,故应先用铬酸洗液或硝酸洗涤,再用去离子水洗干净。
2.加成反应
(1)不同烃类的加成反应取2支试管分别加入10滴环己烷或环己烯,再逐滴加入0.1M Br2的CCl4溶液,同时摇荡试管,注意观察颜色的变化。
(2)醛和酮的加成反应取2支试管,各加入1ml亚硫酸氢钠饱和溶液,再分别加入15滴纯丙酮[注]或5滴苯甲醛的乙醇溶液,用力摇荡,然后把试管放在冷水中冷却,观察加成产物成为晶体析出。
[注]若无晶体析出,可多加一些纯丙酮。
3.取代反应
取3支干燥试管,分别加入10滴煤油或苯或甲苯,然后各加入10滴Br2的CCl溶液摇荡试管,有何现象发生?加热各试管中的溶液,并将一端蘸有氨水的玻璃棒伸入试管口,观察有何变化。最后,观察溴的颜色是否减退。
4.消去反应
(1)醇与醇的消去反应往试管中加入1ml乙醇和1ml浓硫酸,混和后用小火慢慢加热至沸;移开火焰,用手轻拂试管口,嗅闻有无乙醚的气味。然后加入5~10滴乙醇,再嗅闻有无乙醚的气味。
*(2)不同丁醇(伯、仲、叔)的消去反应取3支干燥试管,分别加入1ml伯丁醇或仲丁醇或叔丁醇,然后各加入10ml卢卡氏试剂(最好保持在26~27℃)。小心地摇荡试管,静置相当时间,观察并比较是否有难溶氯代烃析出。
5.聚合反应
(1)制备邻苯二甲酸甘油树脂在台天平上称取2克甘油和3克苯二甲酐粉末置于50ml烧杯中,用玻璃棒搅拌,盖上表面皿,并在酒精灯上缓缓加热(小心树脂易燃),一直加热到气泡从混和物中消失为止。停止加热,让树脂冷却。
往上述烧杯中加入适量丙酮,使树脂溶解并将所溶解的树脂溶液涂一些在木材片上,任其干燥,观察(丙酮挥发后)残留物的情况。
*(2)制备有机玻璃往1只500ml烧杯中加入1/3容积的水,加热至沸。在分析天平上称取0.025克干燥的过氧化二苯甲酰[注]放入清洁而干燥的试管中。然后用移液管往该试管中注入5m1 2-甲基丙烯酸甲酯,并将试管放入沸水浴中。用玻璃棒搅拌,直到过氧化二苯甲酰溶解。停止搅拌,继续加热,直到试管中的产物变得十分粘稠,移去火焰,往水浴中加入约100ml冷水,使水浴温度降至60~70℃,任其放置到产物变硬(约需3~4天)。打破试管,取出产品。
[注]若过氧化二苯甲酰已潮湿,可用滤纸挤压之,使干。
6.环氧树脂的粘接性
(1)粘接物件的表面处理将要粘接的瓷片或碎玻璃片)浸入铬酸洗液(加热至70℃左右)中约几分钟,取出,用水冲洗,再用滤纸碎片擦干或烘干)。
(2)粘接按一定重量比(6101型环氧树脂:乙二胺=100:6~8),称取配制5克环氧树脂粘接剂所需的环氧树脂和乙二胺,放入破烧杯中,用玻璃棒调匀后,可供多组学生使用。
用玻璃棒蘸粘接剂少许,涂在已经表面处理(清洁)的粘接物件需粘接的部位上,将两片涂有粘接剂的物件重迭压紧(可用线或夹子固定,任其在常温下干燥8~24小时,取出粘接物件,观察是否粘接牢固。若要缩短硬化时间可在100℃烘箱中烘1小时以上[注]（九料化工https://www.999gou.cn/）。
[注]若无烘箱,可在石棉铁丝网或电热板上加热。
五、有机化合物实验前准备的思考题
(1)为什么环已烯能被高锰酸钾氧化,而苯却不能?
(2)比较伯丁醇、仲丁醇和叔丁醇的结构式它们在化学性质上有何不同?
(3)醛和酮在结构上有何不同?如何用化学方法予以鉴别?管最千支京
(4)在本实验中,何种反应是缩聚反应?何种反应是加聚反应?它们对单体有何要求?
(5)环氧树脂的分子结构有何特征?用它作粘接剂时,为什么要加固化剂？
.jpg "乙二胺与环氧树脂两端的环氧基的反应")
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