实验二 重结晶提纯法

一、实验目的

   重结晶是纯化和精制固体有机化合物的重要手段，通过本实验熟悉重结晶提纯法及其各项单元操作。

二、实验原理

固体有机物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系，一般是温度升高，溶解度增大。利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同，可以使被提纯物质从过饱和溶液中析出，而让杂质全部或大部分仍留在溶液中，或者相反，从而达到分离、提纯之目的。

三、操作要点及说明

    重结晶提纯法的一般过程为：

1、选择适宜的溶剂   某一有机化合物进行重结晶的溶剂应该具有如下性质：（1）与被提纯的有机化合物不起化学反应。（2）对被提纯的有机物应具有热溶，冷不溶性质。（3）杂质化合物的溶解性对温度变化不敏感。（4）对要提纯的有机物能在溶剂中形成较整齐的晶体。（5）溶剂的沸点，不宜太低（易损），也不宜太高（难除）。（6）价廉易得无毒。

选择溶剂时常根据“相似相溶”原理，溶质往往易溶于结构与其相似的溶剂中。可查阅有关的文献和手册，了解某化合物在各种溶剂中不同温度的溶解度；也可通过实验来确定化合物的溶解度，即取少量的重结晶物质在试管中，加入不同种类的溶剂进行预试，筛选出适宜溶剂。

2、将待重结晶物质制成热的饱和溶液   制饱和溶液时，溶剂可分批加入，边加热边搅拌，至固体完全溶解后，再多加20-30%左右（这样可避免热过滤时，晶体在漏斗上或漏斗颈中析出造成损失）。也不可加过多溶剂，否则冷后析不出晶体。溶剂量的多少还要考虑结晶析出的难易程度，结晶容易析出的则需适当多加一些溶剂，以抵消热过滤时结晶在滤纸上析出而造成的损失；如果结晶不易析出，可适当少加一些溶剂，以提高重结晶的回收率。本实验因乙酰苯胺较易析出结晶，所以溶剂量适当多加一些。下面以2g乙酰苯胺用水作溶剂重结晶为例说明溶剂用量如何确定。

已知乙酰苯胺在水中，在不同温度下的溶解度数据为：

     t(℃)  20     25      50      80      100

g/100ml   0.45    0.56    0.84    3.45    5.5

    热过滤时，温度会从100℃迅速下降，按热过滤温度为80℃计算，设2g乙酰苯胺饱和水溶液中的含水量为X，则：

                 100:3.45=x:2    x=58ml

    为了减少饱和溶液热过滤时的损失，溶剂量一般过量20-30%，58+58 30%=75ml

    设把重结晶溶液冷却到20℃时结晶完全析出后，过滤出结晶，母液中乙酰苯胺的含量为：

                 100:0.46=75:x  x=0.34g

    重结晶回收率为：(2-0.34)/2 = 83%

3、脱色  待溶液稍冷后，加入活性炭（用量为固体1－5％），煮沸5－10min（切不可在沸腾的溶液中加入活性炭，以防暴沸危险。）

4、趁热过滤 除去不溶性杂质  趁热过滤时，先熟悉热水漏斗的构造，放入菊花滤纸（要使菊花滤纸向外突出的棱角，贴于漏斗壁上），先用少量热的溶剂润湿滤纸（以免干滤纸吸收溶液中的溶剂，使结晶析出而堵塞滤纸孔），将溶液沿玻棒倒入，过滤时，漏斗上可盖上表面皿（凹面向下）减少溶剂的挥发，盛溶液的器皿一般用锥形瓶（只有水溶液才可收集在烧杯中）。

5、抽滤  抽滤前先熟悉布氏漏斗的构造及连接方式，将剪好的滤纸放入，滤纸的直径切不可大于漏斗底边缘，否则滤纸会折边，滤液会从折边处流过造成损失，将滤纸润湿后，可先倒入部分滤液（不要将溶液一次倒入）启动水循环泵，通过缓冲瓶（安全瓶）上二通活塞调节真空度，开始真空度可低些，这样不致将滤纸抽破，待滤饼已结一层后，再将余下溶液倒入，此时真空度可逐渐升高些，直至抽“干”为止。注意停泵时，要先打开放空阀（二通活塞），再停泵，可避免倒吸。

6、结晶的洗涤和干燥  用溶剂冲洗结晶再抽滤，除去附着的母液。抽滤和洗涤后的结晶，表面上吸附有少量溶剂，因此需用适当的方法进行干燥。固体的干燥方法很多，可根据所用的溶剂及结晶的性质来选择，常用的方法有以下几种：空气晾干；烘干（红外灯或烘彩）；用滤纸吸干；真空干燥。

四、思考题

   1、重结晶时，溶剂的品种和用量如何确定？

   2、重结晶法一般包括哪几个步骤？各步骤的主要内容是什么？

 3、用活性炭脱色为什么要待固体物质完全溶解后才加入？为什么不能在溶液沸腾时加入？

 4、用水重结晶乙酰苯胺，在溶解过程中为何有油状物出现？

 答：在溶解过程中会出现油状物，此油状物不是杂质。乙酰苯胺的熔点为114℃，但当乙酰苯胺用水重结晶时，往往于83℃就熔化成液体，这时在水层有溶解的乙酰苯胺，在熔化的乙酰苯胺层中含有水，故油状物为未溶于水而已熔化的乙酰苯胺，所以应继续加入溶剂，直至完全溶解。

实验三 乙酰苯胺的制备和重结晶提纯

一、实验目的

1、 了解酰化反应的原理和酰化剂的使用。

2、 掌握回流操作和分馏操作的原理和方法。

3、 掌握重结晶的原理和以水为溶剂进行重结晶的操作方法。

二、实验原理

乙酰苯胺为无色晶体，具有退热镇痛作用，是较早使用的解热镇痛药，有“退热冰”之称。乙酰苯胺本身是重要的药物，而且是磺胺类药物合成中重要的中间体。

乙酰苯胺可由苯胺与乙酰化试剂，乙酰氯、乙酐或乙酸等，反应来制备。反应活性顺序是乙酰氯＞乙酐＞乙酸，本实验选用乙酸作为乙酰化试剂。反应如下：

    

乙酸与苯胺的反应速率较慢，且反应是可逆的，为了提高乙酰苯胺的产率，一般采用冰乙酸且过量的方法，同时利用分馏柱将反应中生成的水从平衡中移去。

由于苯胺易氧化，加入少量锌粉，防止苯胺在反应过程中氧化。

胺的酰化反应除了在合成上的意义外，还有保护芳环上氨基的作用。由于芳环上的氨基易氧化，通常先将其乙酰化，然后再在芳环上接上所需基团，再利用酰胺能水解成胺的性质，恢复氨基。同时氨基酰化后降低了氨基在亲电取代反应（特别是卤化）中的活化能力，使其由很强的第Ⅰ类定位基变为中等强度的第Ⅰ类定位基，使反应由多元取代变为有用的一元取代，由于乙酰基的空间位阻,往往选择性的生成对位取代物。如：

   

主要试剂及产品的物理常数：（文献值）

锌粉（粒、片均可）

三、仪器装置和实验步骤

⑴ 铁架台1   双顶丝、万能夹3  加热套1   250、100mL单口烧瓶1  刺型分馏柱1 温度计2 温度计套管2 接收头1   250 mL烧杯2  玻璃棒1  抽滤瓶（缓冲瓶）2 布氏漏斗 1 橡皮塞 1  热过滤漏斗1 滤纸15、10cm   酒精灯1  火柴1

⑵ 实验步骤

1、 投料：6mL(6.1g，0.066mol)新蒸馏过的苯胺和36mL(37.6g，0.63mol)冰醋酸和少许锌粉(1g)，放入250 mL三口烧瓶中，按左图安装反应装置。

2、  反应：小火加热至回流并保持回流，回流过程中，注意调整加热电压，并观察气液界面的位置，高度应超过2/3分馏柱但低于蒸馏头出气口，使反应生成的水馏出而使反应物醋酸回流。温度计水银球应能感受气相温度，读数在100-110℃之间。回流1h后停止加热。

3、 后处理：先将180mL左右冷的蒸馏水盛入250mL大小的烧杯中；不断搅拌烧杯中的水，并趁热将反应液以细流倒入烧杯中，粗乙酰苯胺呈细粒状析出；抽滤；用36mL左右冷水依次洗涤反应瓶、烧杯；（若用热水洗涤，在下一步淋洗操作前，需充分冷却）；淋洗粗产品。

4、 精制：用水重结晶粗品乙酰苯胺。
① 粗品放入150mL左右热水中，加热至微沸，若溶液中有未溶的油珠，则补加热水20~30ml，至油珠完全溶解。
② 若体系颜色较深，应在冷却片刻后缓慢（以防暴沸）加入1.5g活性炭，煮沸3分钟脱色。
③ 用保温漏斗趁热过滤。
④ 充分冷却，数分钟后乙酰苯胺呈无色片状晶体析出。抽滤，晶体晾干后用鼓风烘箱或红外灯烘干。

5、 称重，计算产率    理论产量：       实际产量：

四、实验关键及注意事项

1、 加入锌粉的作用是防止苯胺氧化，用量不易过多。

2、 回流操作过程中，前期可无馏出物，随反应进行和水的生成，后期应控制馏出物少而均匀，总量10~12mL左右。

3、 反应过程中，温度的控制。反应回流时，蒸气高度应超过2/3分馏柱的高度，若加热强度不够时，则可能产生苯胺乙酸盐，而难以产生乙酰苯胺；但若加热过猛，会使乙酸挥发，母液发生显色副反应。

4、 在重结晶操作过程中，注意弄清产物和杂质在各步操作中的存在形式（固、液物态）。加入活性炭时，一定要将溶液冷却至沸点以下，以免产生暴沸而溢出烧杯造成损失。

五、思考题

1、  反应时分馏柱的作用有哪些？为什么要控制分馏柱中蒸汽高度？

2、  根据理论计算，反应完成时应产生几毫升水？为什么实际收集的液体远多于理论量？

3、    请列举酰化反应的意义和实际应用。

第二篇：乙酰苯胺的制备和重结晶

实验七 乙酰苯胺

A 乙酰苯胺的制备

一．实验目的

1．  以乙酸和苯胺为原料合成乙酰苯胺。

2．  乙酰苯胺粗品用水重结晶法得到纯品。

3．  掌握分馏柱除水的原理及方法。

二．实验原理

乙酰苯胺为无色晶体，具有退热镇痛作用，是较早使用的解热镇痛药，有“退热冰”之称。

乙酰苯胺可由苯胺与乙酰化试剂如：乙酰氯、乙酐或乙酸等直接作用来制备。反应活性是乙酰氯＞乙酐＞乙酸。由于乙酰氯和乙酐的价格较贵，本实验选用乙酸作为乙酰化试剂。反应如下：

乙酸与苯胺的反应速率较慢，且反应是可逆的，为了提高乙酰苯胺的产率，一般采用冰乙酸过量的方法，同时利用分馏柱将反应中生成的水从平衡中移去。

由于苯胺易氧化，加入少量锌粉，防止苯胺在反应过程中氧化。

乙酰苯胺本身是重要的药物，而且是磺胺类药物合成中重要的中间体。本实验除了在合成上的意义外，还有保护芳环上氨基的作用。由于芳环上的氨基易氧化，通常先将其乙酰化，然后再在芳环上接上所需基团，再利用酰胺能水解成胺的性质，恢复氨基。如：

三．实验装置

如图3－7。

四．试剂与器材

试剂：苯胺5.1g(5ml、0.055mol)，冰醋酸8.9g(8.5ml、0.15mol)，锌粉，活性炭。

器材：锥形瓶（50或100ml,19＊1），维氏分馏柱（200mm,19＊3）接受管（19＊1），锥形瓶（50ml），温度计（C）。烧杯（250或400ml），布氏漏斗(60mm), 吸滤瓶（250ml），气流烘干器。

五．实验步骤

在50ml锥形瓶（磨口）中，加入5 ml苯胺和8.5ml冰乙酸，再用骨匙约0.2g锌粉。如图3－7安装好实验装置。在石棉网上用小火加热至反应物沸腾。调节火焰，使分馏柱温度控制在C左右。反应进行约40min后，反应所生成的水基本蒸出。当温度计的读数不断下降或上、下波动时（或反应器中出现白雾），则反应达到终点，即可停止加热。

在烧杯中加入100ml冷水（也可用乙醇，见本实验B），将反应液趁热以细流倒入水中，边倒边不断搅拌，此时有细粒状固体析出。冷却后抽滤，并用少量冷水洗涤固体，得到白色或带黄色的乙酰苯胺粗品。

粗产品加入100ml水，加热至沸腾。观察是否有未溶解的油状物，如有则补加水，直到油珠全溶。稍冷后，加入少量活性炭，并煮沸10min。期间将布氏漏斗和吸滤瓶在水浴中加热。趁热过滤除去活性炭。滤液倒入一热的烧杯。自然冷却至室温，抽滤、洗涤、烘干，得白色片状结晶，产量约4g，熔点C。

六．注意事项

1．  反应所用玻璃仪器必须干燥。

2．  久置的苯胺因为氧化而颜色较深，最好使用新蒸馏过的苯胺。

3．  冰乙酸在室温较低时凝结成冰状固体（凝固点C），可将试剂瓶置于热水浴中加热熔化后量取。

4．  锌粉的作用是防止苯胺氧化，只要少量即可。加得过多，会出现不溶于水的氢氧化锌。

5．  反应时间至少30min。否则反应可能不完全而影响产率。

6．  反应时分馏温度不能太高，以免大量乙酸蒸出而降低产率。

7．  重结晶时，热过滤是关键一步。布氏漏斗和吸滤瓶一定要预热。滤纸大小要合适，抽滤过程要快，避免产品在布氏漏斗中结晶。

8．  重结晶过程中，晶体可能不析出，可用玻棒摩烧杯壁或加入晶种使晶体析出。

七．实验结果和讨论

本实验理论产量为7.4g，而实际产量则较低。试讨论分析可能的原因，在哪些方法能提高乙酰苯胺的产率？

八．思考题

1．  为什么可以使用分馏柱来除去反应所生成的水？

2．  反应温度为什么控制在C？过高过低有何不妥？

3．  反应终点时，温度计的温度为何会出现波动？

4．  近终点时，反应瓶中可能出现的“白雾”是什么？

5．  除了用水作溶剂重结晶提纯乙酸苯胺外，还可以选用其他什么溶剂？

B 乙酰苯胺的提纯

一．实验目的

以乙醇水溶液为溶剂，通过重结晶提纯乙酰苯胺。

二．实验原理

重结晶是提纯固体有机化合物常用方法之一。通过有机合成或从天然有机化合物中得到纯的固体有机物往往需要重结晶。有关重结晶的原理、溶剂选择的原则和方法见第2．3．4节。

三．实验装置

如图3－8所示。

四．试剂与器材

试剂：粗乙酰苯胺5g，15％乙醇－水50ml，活性炭。

器材：圆底烧瓶(100ml，19＊1)，球形冷凝管（200mm，19＊2），布氏漏斗（60mm），吸滤瓶（250ml ），循环水多用真空泵。

五．实验步骤

称取5g乙酰苯胺粗品，加入100ml圆底烧瓶中，加入15％的乙醇－水约30ml，投入1~2粒沸石，安装上回流冷凝管，用水浴加热至溶剂沸腾，并保持回流数分钟，观察固体是否完全溶解。若有不溶固体或油状物，从冷凝管上口补加5ml溶剂，再加热回流数分钟，逐次补加溶剂，直至固体或油状物恰好完全溶解，制得热的饱和溶液。再过量5~10ml溶剂。移去水浴，溶液稍冷后，加入半匙活性炭，继续水浴加热，回流煮沸10~15min。期间将布氏漏斗和吸滤瓶，在热水浴中煮沸预热。安装好预热的抽滤装置，将热溶液趁热过滤，并尽快将滤液倒入一只洁净的热烧杯中。让滤液慢慢冷却至室温，晶析出，再进行抽滤，用少量水洗涤晶体，抽干得白色片状结晶。产品晾干、称重，计算重结晶收率。

六．注意事项

1．  以沸点较低的有机溶剂进行重结晶，选择水浴加热。

2．  制饱和溶液刊，溶剂不可一下子加得太多，以免过量。造成被提纯物的损失。由于抽滤时有部分溶剂挥发，一般饱和溶液制成后，再过量15%~20%溶剂。补加溶剂时应移去热源。

3．  加活性炭脱色时，要注意先让溶液稍冷后才加活性炭，故不可趁热加入以免暴沸冲料。加完活性炭，需煮沸一段时间才能达到脱色效果。活性炭用量为粗品的1%~5%。不宜加多，以免吸附部分产品。

4．  热过滤是重结晶的关键步骤。布氏漏斗和吸滤瓶要先预热好。滤纸大小要合适，并先用少量溶剂润湿滤纸，使其紧贴后再抽滤，过滤要迅速，避免热溶液冷却而有结晶在漏斗内析出。

5．  滤液要慢慢冷却，这样得到的结晶，晶形好，纯度高。如果没有晶体析出，可用玻棒摩擦产生静电，加强分子间引力，同时使分子相互碰撞吸力增大，使晶体加速析出，此外，蒸发溶剂、深度冷冻或加晶种都可使晶体加速析出。

6．  停止抽滤前，应先将吸滤瓶上的橡皮管拨去，以防水泵的水发生倒吸。

7．  洗涤时，应先拨开吸滤瓶上的橡皮管，加少量溶剂在滤饼上，溶剂用量以使晶体刚好湿润为宜，再接上橡皮管将溶剂抽干。

七．实验结果和讨论

纯乙酰苯胺为无色鳞片状晶体，熔点C，可得到4g纯品。通过测熔点定产品的纯度。本实验结果一般收率较低，产品熔点偏低，试分析原因。

八．思考题

1．  重结晶法提纯固体有机化合物，有哪些主要步骤？简单说明每步的目的。

2．  重结晶所用的溶剂为什么不能太多，也不能太少？如何正确控制溶剂量？

3．  活性炭为什么要在固体物质全溶后加入？又为什么不能在溶液沸腾时加入？

4．  在活性炭脱色热抽滤时，若发现母液中有少量活性炭，试分析可能由哪些原因引起的？应如何处理？

5．  停止抽滤后，发现水倒流入吸滤瓶中去，这是什么原因引起的？