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常用溶剂提纯方法
时间:2023-07-27 22:09 点击次数:177

  四氢呋喃系具气味的无色透明液体,市售的四氢吠喃常含有少量水分及过氧化物。如要制得无水四氢呋喃可与氢化锂铝在隔绝潮气下回流(通常1000 mL约需2~4 g氢化锂铝)除去其中的水和过氧化物,然后在常压下蒸馏,收集66℃的馏分。精制后的液体应在氮气氛中保存,如需较久放置,应加0.025%4-甲基2,6-二叔丁基苯酚作抗氧剂。处理四氢呋喃时,应先用小量进行试验,以确定只有少量水和过氧化物,作用不致过于猛烈时,方可进行。

  普通苯含有少量的水(可达0.02%),由煤焦油加工得来的苯还含有少量噻吩(沸点84℃),不能用分馏或分步结晶等方法分离除去。为制得无水无噻吩的苯可采用下列方法:在分液漏斗内将普通苯及相当苯体积15%的浓硫酸一起摇荡,摇荡后将混合物静置,弃去底层的酸液,再加入新的浓硫酸,这样重复操作直至酸层呈现无色或淡黄色,且检验无噻吩为止。分去酸层,苯层依次用水、10%碳酸钠溶液、水洗涤,用氯化钙干燥,蒸馏,收集80℃的馏分。若要高度干燥可加入钠丝(见“无水”)进一步去水。由石油加工得来的苯一般可省去除噻吩的步骤。

  (2)一般用干燥剂干燥有机溶剂时,在蒸馏前应先过滤除去。但氧化钙与乙醇中的水反应生成的氢氧化钙,因在加热时不分解,故可留在瓶中一起蒸馏。

  抵消了乙醇和氢氧化钠生成乙醇钠与水的反应,这样制得的乙醇可达到极高的纯度。3.无水甲醇(absolute methyl alcohol)

  分析纯的吡啶含有少量水分,但已可供一般应用。如要制得无水吡啶,可与粒状氢氧化钾或氢氧化钠一同回流,然后隔绝潮气蒸出备用。干燥的吡啶吸水性很强,保存时应将容器口用石蜡封好。

  (2)于100 mL丙酮中加人4mL10%硝酸银溶液及35 mL 0.1 mol/L氢氧化钠溶液,振荡10 min,除去还原性杂质。过滤,滤液用无水硫酸钙干燥后,蒸馏收集55~56 .5℃的馏分。

  ②用金属钠制取:装置和操作同①,在250mL圆底烧瓶中,放置2g金属钠(4)和100mL纯度至少为99%的乙醇,加入几粒沸石。加热回流30min后,加入4g邻苯二甲酸二乙酯(5),再回流10min。取下冷凝管,改成蒸馏装置,按收集无水乙醇的要求进行蒸馏。产品储于带有磨口塞或橡皮塞的容器中。

  (1)本实验中所用仪器均需彻底干燥。由于无水乙醇具有很强的吸水性,故操作过程中和存放时必须防止水分浸入。

  下次实验时,拔去木塞,装上回流冷凝管,其上端接一氯化钙干燥管,在水浴上回流加热2~3 h,稍冷后取下冷凝管,改成蒸馏装置。蒸去前馏分后,用干燥的吸滤瓶或蒸馏瓶作接受器,其支管接一氯化钙干燥管,使与大气相通。用水浴加热,蒸馏至几乎无液滴流出为止。称量无水乙醇的质量或量其体积,计算回收率。

  (4)如需要更纯的时,则在除去过氧化物后,应再用0.5%高锰酸钾溶液与共振摇,使其中含有的醛类氧化成酸,然后依次用5%氢氧化钠溶液、水洗涤,经干燥、蒸馏,再压入钠丝。

  市售的无水乙醇一般只能达到99.5%纯度,在许多反应中需用纯度更高的无水乙醇,经常需自己制备。通常工业用的95.5%的乙醇不能直接用蒸馏法制取无水乙醇,因95.5%乙醇和4.5%的水形成恒沸点混合物。要把水除去,第一步是加人氧化钙(生石灰)煮沸回流,使乙醇中的水与生石灰作用生成氢氧化钙,然后再将无水乙醇蒸出。这样得到无水乙醇,纯度最高约99.5%。纯度更高的无水乙醇可用金属镁或金属钠进行处理。

  (1)硫酸亚铁溶液的配制:在110 mL水中加入6 mL浓硫酸,然后加入60 g硫酸亚铁。硫酸亚铁溶液久置后容易氧化变质,因此需在使用前临时配制。使用较纯的制取无水时,可免去硫酸亚铁溶液洗涤。

  (2)也可在100 mL中加入4~5 g无水氯化钙代替浓硫酸作干燥剂;并在下一步操作中用五氧化二磷代替金属钠而制得合格的无水。

  在250 mL圆底烧瓶中,放置100 mL除去过氧化物的普通和几粒沸石,装上冷凝管。冷凝管上端通过一带有侧槽的橡皮塞,插人盛有10 mL浓硫酸(2)的滴液漏斗。通人冷凝水,将浓硫酸慢慢滴人中,由于脱水作用所产生的热,会自行沸腾。加完后摇动反应物。

  待停止沸腾后,拆下冷凝管,改成蒸馏装置。在收集的接受瓶支管上连一氯化钙干燥管,并用与干燥管连接的橡皮管把蒸气导人水槽。加人沸石,用事先准备好的水浴加热蒸馏。蒸馏速度不宜太快,以免蒸气冷凝不下来而逸散室内(3)。当收集到约70 mL,且蒸馏速度显著变慢时,即可停止蒸馏。瓶内所剩残液,倒人指定的回收瓶中,切不可将水加人残液中(为什么?)。将蒸馏收集的倒入干燥的锥形瓶中,加入1g钠屑或1g钠丝,然后用带有氯化钙干燥管的软木塞塞住,或在木塞中插入一末端拉成毛细管的玻璃管,这样可以防止潮气侵入并可使产生的气泡逸出。放置24 h以上,使中残留的少量水和乙醇转化为氢氧化钠和乙醇钠。如不再有气泡逸出,同时钠的表面较好,则可储放备用。如放置后,金属钠表面已全部发生作用,需重新压入少量钠丝,放置至无气泡发生。这种无水符合一般无水要求(4)。

  (3)沸点低(34.51℃),极易挥发(20℃时蒸气压为58.9 kPa),且蒸气比空气重(约为空气的2.5倍),容易聚集在桌面附近或低凹处。当空气中含有1. 85~36.5%的蒸气时,遇火即会发生燃烧爆炸。故在使用和蒸馏过程中,一定要谨慎小心,远离火源。尽量不让蒸气散发到空气中,以免造成意外。

  噻吩的检验:取5滴苯放入小试管中,加入5滴浓硫酸及1~2滴1%α,β-吲哚醌-浓硫酸溶液,振荡片刻。如呈墨绿色或蓝色,表示有噻吩存在。

  (1)在100 mL丙酮中加人0.5 g高锰酸钾回流,以除去还原性杂质,若高锰酸钾紫色很快消失,需要加入少量高锰酸钾继续回流,直至紫色不再消失为止。蒸出丙酮,用无水碳酸钾或无水硫酸钙干燥,过滤,蒸馏收集55~56 .5℃的馏分。

  另一种精制方法是将氯仿与小量浓硫酸一起振荡两三次。每1000 mL氯仿,用浓硫酸50 mL。分去酸层以后的氯仿用水洗涤,干燥,然后蒸馏。除去乙醇的无水氯仿应保存于棕色瓶子里,并且不要见光,以免分解。

  石油醚为轻质石油产品,是低相对分子质量烃类(主要是戊烷和己烷)的混合物。其沸程为30 ~150℃,收集的温度区间一般为30℃左右,如有30 ~60℃、60~90℃、90 ~120℃等沸程规格的石油醚。石油醚中含有少量不饱和烃,沸点与烷烃相近,用蒸馏法无法分离,必要时可用浓硫酸和高锰酸钾把它除去。通常将石油醚用其体积十分之一的浓硫酸洗涤两三次,再用10%的硫酸加入高锰酸钾配成的饱和溶液洗涤,直至水层中的紫色不再消失为止。然后再用水洗,经无水氯化钙干燥后蒸馏。如要绝对干燥的石油醚则加人钠丝(见“无水”)。

  二硫化碳为有较高毒性的液体(能使血液和神经中毒),它具有高度的挥发性和易燃性,所以使用时必须十分小心,避免接触其蒸气。一般有机合成实验中对二硫化碳要求不高,可在普通二硫化碳中加人少量研碎的无水氯化钙,干燥后滤去干燥剂,然后在水浴中蒸馏收集。

  N,N-二甲基甲酰胺含有少量水分。在常压蒸馏时有少量分解,产生二甲胺与一氧化碳。若有酸或碱存在时,分解加快,所以在加入固体氢氧化钾或氢氧化钠在室温放置数小时后,即有部分分解。因此,最好用硫酸钙、硫酸镁、氧化钡、硅胶或分子筛干燥,然后减压蒸馏,收集76℃/4.79 kPa(36 mmHg)的馏分。如其中含水较多时,可加入十分之一体积的苯,在常压及80℃以下蒸去水和苯,然后用硫酸镁或氧化钡干燥,再进行减压蒸馏。

  (1)无水乙醇(含量99.5%)的制备在500 rnL圆底烧瓶(1)中,放置200 mL 95%乙醇和50 g生石灰(2),用木塞塞紧瓶口,放置至下次实验(3)。

  普通中含有一定量的水、乙醇及少量过氧化物等杂质,这对于要求以无水作溶剂的反应(如Grignard反应),不仅影响反应的进行,且易发生危险。试剂级的无水,往往也不合要求,且价格较贵,因此在实验中常需自行制备。制备无水时首先要检验有无过氧化物。为此取少量与等体积的2%碘化钾溶液,加人几滴稀盐酸一起振摇,若能使淀粉溶液呈紫色或蓝色,即证明有过氧化物存在。除去过氧化物可在分液漏斗中加人普通和相当于体积1/5的新配制硫酸亚铁溶液(1),剧烈振摇后分去水溶液。然后除去过氧化物,按照下述操作进行精制。

  若要制得较纯的二硫化碳,则需将试剂级的二硫化碳用0.5%高锰酸钾水溶液洗涤3次,除去硫化氢,再用汞不断振荡除去硫,最后用2.5%硫酸汞溶液洗涤,除去所有恶臭(剩余的硫化氢),再经氯化钙干燥,蒸馏收集。其纯化过程的反应式如下:

  (1)于100 mL乙酸乙酯中加入10 mL醋酸酐,1滴浓硫酸,加热回流4 h,除去乙醇及水等杂质,然后进行分馏。馏液用2~3 g无水碳酸钾振荡干燥后蒸馏,最后产物的沸点为77℃,纯度达99 .7%。

  (2)将乙酸乙酯先用等体积5%碳酸钠溶液洗涤,再用饱和氯化钙溶液洗涤,然后用无水碳酸钾干燥后蒸馏。

  普通用的氯仿含有1%的乙醇,这是为了防止氯仿分解为有毒的光气,作为稳定剂加进去的。为了除去乙醇,可以将氯仿用一半体积的水振荡数次,然后分出下层氯仿,用无水氯化钙干燥数小时后蒸馏。

  市售的甲醇,系由合成而来,含水量不超过0.5 %~1 %。由于甲醇和水不能形成共沸点的混合物,为此可借高效的精馏柱将少量水除去。精制甲醇含有0:02%的丙酮和0.1%的水,一般已可应用。如要制得无水甲醇,可用镁的方法(见无水乙醇)。若含水量低于0.1%,亦可用3A或4A型分子筛干燥。甲醇有毒,处理时应避免吸人其蒸气。

  ①用金属镁制取:在250mL的圆底烧瓶中,放置0.6g干燥纯净的镁条,10 mL 99.5 %乙醇,装上回流冷凝管,并在冷凝管上端加一只无水氯化钙干燥管。在沸点浴上或用火直接加热使达微沸,移去热源,立刻加入几粒碘片(此时注意不要振荡),顷刻即在碘粒附近发生作用,最后可以达到相当剧烈的程度。有时作用太慢则需加热,如果在加碘之后,作用仍不开始,则可再加入数粒碘(一般的讲,乙醇与镁的作用是缓慢的,如所用乙醇含水量超过0.596则作用更为困难)。待全部镁作用完毕后,加人100 mL 99 .5%乙醇和几粒沸石。回流1h,蒸馏,产物收存于玻璃瓶中,用一橡皮塞或磨口塞塞住。

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