1.6 常用有机溶剂的纯化和配制
1.6.1 常用有机溶剂的纯化
有机溶剂的纯化,是有机合成工作的一项基本操作。这是因为溶剂的纯度对反应的速率、反应后产物的产率和纯度有影响。虽然市场上可以买到各种纯度规格的溶剂和无水溶剂[目前市售溶剂的纯度规格大体分为四级:一级(GR),保证试剂;二级(AR),分析试剂;三级(CP),化学纯试剂;四级(LR),实验试剂],但纯度愈高,价格愈贵。由于有机合成中使用溶剂的量都比较大,若只依靠从市场购买纯品,不仅不符合勤俭节约的原则,而且有时也不一定就能完全满足某些反应的要求。因此,了解常用有机溶剂的性质及其纯化方法,是十分必要的。
这里介绍的是按市售的普通溶剂,在实验室条件下,常用的纯化方法。对于实验室大量回收溶剂的纯化,只要根据具体情况先将可能含有的杂质除去,所述方法也是适用的。
1.环己烷,C6H12
沸点80.7℃,熔点6.5℃,折射率=1.4262,相对密度=0.8765。
环己烷为无色液体,不溶于水。当温度高于57℃时,能与无水乙醇、甲醇、苯、醚、丙酮等混溶。环己烷中含有的杂质,主要是苯。作为一般溶剂用,并不需要特殊处理。倘若要除去苯,可用冷的浓硫酸与浓硝酸的混合液洗涤数次,使苯硝化后溶于酸层而除去,然后用水洗,干燥分馏,压入钠丝保存。
2.正己烷,C6H14
沸点68.7℃,折射率=1.3748,相对密度=0.6549。
正己烷为无色极易挥发的液体,能与醇、醚和三氯甲烷混合,不溶于水。在60℃~70℃沸程的石油醚中,主要为正己烷。因此在许多方面可以用该沸程的石油醚代替正己烷作溶剂。
目前市售三级纯正己烷含量为95%。纯化方法:先用浓硫酸洗涤数次,然后以0.02mol/L高锰酸钾的10%硫酸溶液洗涤,再以0.02mol/L高锰酸钾的10%氢氧化钠溶液洗涤,最后用水洗,干燥蒸馏。
3.石油醚
石油醚的沸程常用的为30℃~60℃,60℃~90℃,90℃~120℃,其中常含有未饱和的碳氢化合物(主要是芳香族),有时需要除去。纯化方法同正己烷纯化方法一样。
4.苯,C6H6
沸点80.1℃,熔点5.5℃,折射率=1.5011,相对密度=0.8390。
普通苯常含有噻吩(沸点84℃),不能用分馏或分级结晶的方法分开。因此,欲制无噻吩的干燥苯,可采用下述方法进行纯化:
噻吩比苯易磺化。将普通苯用相当其体积10%的浓硫酸反复振摇至酸层无色或微黄色,或检验至无噻吩存在为止(检验噻吩的方法:取3mL苯,用10mg靛红与10mL浓硫酸做成的溶液振摇后静置片刻,若有噻吩存在,则显浅蓝绿色),然后分出苯层,用水、10%碳酸钠溶液、水依次洗涤,以无水氯化钙干燥,分馏即得。若要绝对无水,再压入钠丝干燥。
5.甲苯,C6H5CH3
沸点110.6℃,折射率=1.4969,相对密度=0.8660。
甲苯中含有甲基噻吩(沸点112℃~113℃),处理方法与苯处理方法相同。由于甲苯比苯容易磺化,用浓硫酸洗涤时温度应控制在30℃以下。
6.甲醇,CH3OH
沸点64.7℃,折射率=1.3286,相对密度=0.7914。
目前市售三级纯甲醇含水量不超过0.6%。因甲醇不与水生成恒沸溶液,可直接用高效分馏柱分馏制备无水甲醇,或仿照乙醇用镁法制取。若含水量低于0.1%,亦可用3A或4A型分子筛干燥。甲醇吸收空气中氧气,能氧化生成甲醛,纯化时应注意。同时也要严格防止吸入水汽。
7.乙醇,C2H5OH
沸点78.3℃,折射率=1.3616,相对密度=0.7893。
普通乙醇含量为95%。与水成恒沸溶液,不能用一般分馏法除去水分。初步脱水常用生石灰为脱水剂。这是因为:第一,生石灰来源方便;第二,生石灰或由它生成的氢氧化钙皆不溶于乙醇。操作方法:将600mL 95%乙醇置于1000mL圆底烧瓶内,加入100g左右新鲜煅烧的生石灰,放置过夜,然后在水浴中回流5~6小时,再将乙醇蒸出。如此所得乙醇相当于市售无水乙醇,含量约为99.5%。若需要绝对无水乙醇还必须选择下述方法进行处理:
(1)取1000mL圆底烧瓶安装回流冷凝管,在冷凝管上端附加一只氯化钙管,瓶内放置2~3g干燥洁净的镁条与0.3g碘,加入30mL 99.5%的乙醇,在水浴内加热至碘粒完全消失(如果不起反应,可再加入数颗小粒碘),然后继续加热,当镁完全溶解后,将500mL 99.5%的乙醇加入,继续加热回流1小时,蒸出乙醇,先蒸出的10mL弃去,收集于干燥洁净的瓶内贮存。如此所得乙醇纯度可超过99.95%。
由于无水乙醇具有非常强的吸湿性,故在操作过程中必须防止吸入水汽,所用仪器需事先置于烘箱内干燥。利用这一方法脱水是按下列反应过程进行的:
Mg+2C2H5OH→H2+Mg(OC2H5)2
Mg(OC2H5)2+2H2O→Mg(OH)2+2C2H5OH
(2)采用金属钠以除去乙醇中含有的微量水分。金属钠与金属镁的作用是相似的。但是单用金属钠并不能达到完全去除乙醇中所含水分的目的。因为这一反应有如下的平衡:
若要使平衡向右移动,可以加过量的金属钠,增加乙醇钠的生成量。但这样做,造成了乙醇的浪费。因此,通常是加入高沸点的酯,如邻苯二甲酸乙酯或琥珀酸乙酯,以消除反应中生成的氢氧化钠。这样制得的乙醇,只要能严格防潮,含水量可以低于0.01%。
操作方法:取500mL 99.5%的乙醇盛入1000mL圆底烧瓶内,安装回流冷凝管和干燥管,加入3.5g金属钠,当其完全作用后,再加入12.5g琥珀酸乙酯或14g邻苯二甲酸乙酯,回流2小时,然后蒸出乙醇,先蒸出的10mL弃去,收集于干燥洁净的瓶内贮存。
测定乙醇中含有微量的水分,可加入乙醇铝的苯溶液,若有大量的白色沉淀生成,证明乙醇中含有的水分超过0.05%。此法还可测定甲醇中含0.1%、乙醚中含0.005%及乙酸乙酯中含0.1%的水分。
8.异丙醇,CH3CHOHCH3
沸点82.5℃,折射率=1.3772,相对密度=0.7855。
异丙醇的溶解度与乙醇极相似,可用以代替乙醇作溶剂。异丙醇与水生成共沸混合物(含水12.1%,共沸点80.4℃)。目前市售三级以上异丙醇质量较好,只要经过3A或4A型分子筛干燥后,就可适用于制备异丙醇铝。如果从含量91%左右的异丙醇制备无水异丙醇,可选用下述方法:
(1)与新鲜煅烧的石灰回流4~5小时,用高效分馏柱分馏,收集沸点82℃~83℃部分,再用无水硫酸铜干燥数天,分馏至沸点恒定,含水量可少于0.01%。凡碳原子数在5个以下的脂肪醇类均可按此法除去水。
(2)加入其质量10%的粒状氢氧化钠振摇,分出碱液层,再加氢氧化钠振摇,然后将异丙醇分出,分馏即得。如果异丙醇中水分含量超过20%或更多,则先用固体氯化钠振摇,待分层后,将上层液分出(约含87%异丙醇),分馏可得91%的恒沸液。然后再按照上述方法处理。异丙醇容易产生过氧化物,有时在使用前,需要进行鉴定[方法:取0.5mL异丙醇,加入1mL 10%碘化钾溶液和0.5mL稀盐酸(1∶5)中,再加几滴淀粉溶液,振摇1分钟,若显蓝色或蓝黑色,即证明含有过氧化物]。除去过氧化物的方法是,每升异丙醇加入10~15g氯化亚锡回流半小时(或检查至无过氧化物为止),再按照上述方法脱水。
9.乙醚,C2H5OC2H5
沸点34.6℃,折射率=1.3527,相对密度=0.7137。
工业乙醚中,常含有水和乙醇。若贮存不当,还可能产生过氧化物。这些杂质的存在,对于一些要求用无水乙醚作溶剂的实验是不适合的,特别是有过氧化物存在时,还有发生爆炸的危险。
纯化乙醚可选择下述方法:
(1)取500mL的普通乙醚,置于1000mL的分液漏斗内,加入50mL10%的新鲜配制的亚硫酸氢钠溶液,或加入10mL硫酸亚铁溶液和100mL水充分振摇(若乙醚中不含过氧化物,则可省去这步操作。过氧化物的鉴定参见异丙醇内容介绍),然后分出醚层,用饱和食盐溶液洗涤2次,再用无水氯化钙干燥数天,过滤,蒸馏。将蒸出的乙醚,放在干燥的磨口试剂瓶中,压入金属钠丝干燥。如果乙醚干燥不够,当压入钠丝时,即会产生大量气泡。遇到这种情况,暂时先用装有氯化钙干燥管的软木塞塞住,放置24小时后,过滤到另一干燥试剂瓶中,再压入金属钠丝,至不再产生气泡,钠丝表面保持光泽,即可盖上磨口玻塞备用。
硫酸亚铁溶液的制备:取100mL水,慢慢加入6mL浓硫酸,再加入60g硫酸亚铁溶解即得。
(2)经无水氯化钙干燥后的乙醚,也可用4A型分子筛干燥,所得绝对无水乙醚能直接用于格氏反应。为了防止乙醚在贮存过程中生成过氧化物,除尽量避免与光和空气接触外,可于乙醚内加入少许铁屑,或铜丝、铜屑,或干燥固体氢氧化钾,盛于棕色瓶内贮存,放置于阴凉处。
为了防止发生事故,对在一般条件下保存的,或贮存过久的乙醚,除已鉴定不含过氧化物的以外,蒸馏时,都不要全部蒸干。
10.1,2-二甲氧基乙烷,CH3OCH2CH2OCH3
沸点82.6℃,折射率=1.3721,相对密度=0.8672。
1,2-二甲氧基乙烷为无色液体,有醚嗅味,能溶于水和碳氢化合物。对某些不溶于水的有机化合物是一种很好的惰性溶剂,并可促使芳香族碳氢化合物与钠反应。纯化方法:先用钠丝干燥,在氮气下再加氢化铝锂蒸馏,或先用无水氯化钙干燥数天,过滤,加金属钠蒸馏,或加入氢化铝锂保存,用前蒸馏。
11.四氢呋喃
沸点66℃,折射率=1.4071,相对密度=0.8892。
四氢呋喃与水混合,久贮后,可能含有过氧化物(鉴定方法参见异丙醇内容介绍)。目前市售三级纯四氢呋喃含量为95%。纯化方法:通常是用固体氢氧化钾干燥数天,过滤,加入少许氢化铝锂蒸馏,或直接在搅拌下分次少量加入氢化铝锂,直至不发生氢气为止,在搅拌下蒸馏(蒸馏时不宜蒸干,应剩下少许于蒸馏瓶内)。压入钠丝保存。
12.二氧六环
沸点101.5℃,熔点12℃,折射率=1.4224,相对密度=1.0336。
二氧六环与水任意混合,作用与醚相似。普通二氧六环含有少量二乙醇缩醛与水,久贮的二氧六环还可能含有过氧化物(关于过氧化物的鉴定和去除,可参见异丙醇内容介绍)。
二氧六环的纯化方法:一般加入10%质量的浓盐酸与之回流3小时,同时慢慢通入氮气,以除去生成的乙醛,冷却后,加入粒状氢氧化钾直至不再溶解。然后将水层分去,再用粒状氢氧化钾干燥一天后,过滤,再加金属钠加热回流数小时,蒸馏即得。压入钠丝保存。
13.丙酮,CH3COCH3
沸点56.3℃,折射率=1.3586,相对密度=0.7899。
目前市售试剂级丙酮纯度较高,含水量不超过0.5%,一般直接用3A或4A型分子筛,或用无水硫酸钙或碳酸钾干燥后可应用。若要含水量低于0.05%,将上述干燥的丙酮,再用五氧化二磷干燥,蒸馏即得。如果丙酮中含有醛或其他还原性的物质,可逐次加入少量高锰酸钾回流直至紫色不褪。然后,再用无水硫酸钙或碳酸钾干燥后蒸馏,或用碘化钠生成加成物,再经分解及分馏即得(参考甲乙酮的纯化方法)。
14.甲乙酮,CH3COCH2CH3
沸点79.6℃,折射率=1.3788,相对密度=0.8054。
甲乙酮具有与丙酮相似的性质。一般纯化可用无水硫酸钙或碳酸钾干燥后,分馏、收集沸点79℃~80℃馏分,即可作为重结晶用溶剂。倘若要进一步纯化,则可做成碘化钠的加成物,再分解蒸馏即得。其操作如下:
将沸点79℃~80℃的甲乙酮与碘化钠加热回流使之饱和,趁热过滤(用保温漏斗),用冰盐冷却,碘化钠的加成物即成白色固体析出(熔点73℃~74℃),过滤后分馏即得。
15.乙酸乙酯,CH3COOC2H5
沸点77℃,折射率=1.3723,相对密度=0.9003。
目前市售三级纯乙酸乙酯含量为98%,含有少量水、乙醇和乙酸,可选用如下方法精制:
(1)取1000mL 98%的乙酸乙酯加85mL酸酐回流6小时,然后蒸馏,蒸馏液中加入20g无水碳酸钾,振摇,再重蒸,可得99.7%左右的纯度。乙酸甲酯可照此法处理。
(2)先用等体积5%的碳酸钠溶液洗涤,然后用饱和氯化钙溶液洗,再以无水碳酸钾干燥,蒸馏。如需进一步干燥,可再与五氧化二磷回流半小时,过滤,防潮蒸馏。
16.二氯甲烷,CH2Cl2
沸点39.7℃,折射率=1.4241,相对密度=1.3266。
二氯甲烷为无色挥发性液体。蒸气不燃烧,与空气混合也不发生爆炸。微溶于水,能与醇、醚混合。二氯甲烷可以代替醚作提取溶剂。
目前市售三级纯二氯甲烷含量为95%。纯化可依次用6%碳酸氢钠溶液和水洗涤,再以无水氯化钙干燥,蒸馏。
二氯甲烷不能用金属钠干燥,因要发生爆炸。同时注意不要久置于空气中,以免氧化,应贮存于棕色瓶内。
17.三氯甲烷(氯仿),CHCl3
沸点61.2℃,折射率=1.4455,相对密度=1.4832。
普通三氯甲烷含有约1%乙醇作为稳定剂。纯化方法:依次用相当于5%体积的浓硫酸、水、稀氢氧化钠溶液和水洗涤,再以无水氯化钙干燥,蒸馏即得。
不含有乙醇的三氯甲烷,应装于棕色瓶内放置于阴暗处,避免光化作用产生光气。三氯甲烷不能用金属钠干燥,因要发生爆炸。
18.四氯化碳,CCl4
沸点76.8℃,折射率=1.4603,相对密度=1.5950。
目前四氯化碳主要用二硫化碳经氯化制得,因此普通四氯化碳中含有二硫化碳(含量约4%)。纯化方法:将1L四氯化碳与相当于含有二硫化碳量的1.5倍的氢氧化钾溶于等量的水中,再加100mL乙醇,剧烈振摇半小时(温度50℃~60℃),必要时可减半量重复振摇一次。然后分出四氯化碳,先用水洗,再用少量浓硫酸洗至无色,最后再以水洗,用无水氯化钙干燥,蒸馏即得。四氯化碳不能用金属钠干燥,因要发生爆炸。
19.1,2-二氯乙烷,ClCH2CH2Cl
沸点83.4℃,折射率=1.4448,相对密度=1.2531。
1,2-二氯乙烷为无色油状液体,具有芳香味。溶于120份水中,与水生成恒沸溶液,含81.5%的1,2-二氯乙烷,沸点72℃,可与乙醇、乙醚和三氯甲烷相混合,在结晶和提取时是极有用的溶剂。比常用的含氯有机溶剂更为活泼。
一般纯化法是依次用浓硫酸、水、稀碱溶液和水洗涤,以无水氯化钙干燥或加入五氧化二磷分馏即得。
20.1,1,2,2-四氯乙烷,Cl2CHCHCl2
沸点146.3℃,折射率=1.4912,相对密度=1.5953。
1,1,2,2-四氯乙烷为无色重质油状液体,有强折射性,有三氯甲烷气味,能和醇、醚任意混合,不溶于水,能随水蒸气一道挥发。目前市售三级纯1,1,2,2-四氯乙烷含量为95%。纯化方法:将普通四氯乙烷加入其体积8%的浓硫酸,在蒸气浴中加热搅拌30分钟,然后将酸液分去,如此重复数次直至酸液无色或几乎无色,分出四氯乙烷,用水洗涤或蒸气蒸馏,再用无水氯化钙或碳酸钾干燥、蒸馏。
四氯乙烷对许多在一般溶剂(例如苯、冰醋酸等)中难以溶解的物质,是一种很好的溶剂。其溶解能力仅次于硝基苯,但在沸点温度时不具有氧化性质,且易随蒸气挥发,容易除去。
21.硝基甲烷,CH3NO2
沸点101.2℃,折射率=1.3811,相对密度=1.1390。
硝基甲烷为无色液体,易溶于醇,溶于水。酸式硝基甲烷易溶于碱并与之反应生成盐。目前市售三级纯硝基甲烷含量为95%,主要杂质为同系物和微量水。纯化方法是,先以无水氯化钙干燥后分馏,再以五氧化二磷干燥后分馏即得。硝基甲烷在沸点温度以上时,可能发生爆炸,处理时应小心。
22.硝基苯,C6H5NO2
沸点210.8℃,凝固点5.7℃,折射率=1.5499,相对密度=1.2037。
硝基苯可能含有二硝基苯及其他杂质,通常加入稀硫酸进行水蒸气蒸馏,大部分的杂质均可除去,然后将硝基苯分出,用无水氯化钙干燥,再蒸馏即得。
硝基苯有可能溶解一般溶剂难以溶解的物质,但是必须注意,硝基苯在达到沸点温度时,有氧化作用。
23.乙腈,CH3CN
乙腈与水、醇和醚可任意混合,并与水生成恒沸溶液,恒沸点76.7℃,含量为84.2%。乙腈是一种相当惰性的试剂,可作为重结晶时的溶剂。
普通乙腈一般可能含有的杂质有水、不饱和腈、醛和胺等,易水解,还含有乙酸和氨。目前市售三级纯以上乙腈,含量高于95%。一般纯化方法:可将试剂级乙腈先用无水碳酸钾干燥,过滤,再与五氧化二磷加热回流,直至无色,分馏即得。
24.吡啶,C5H5N
沸点115℃,折射率=1.5101,相对密度=0.9819。
吡啶吸水力强,能与水、醇和醚任意混合。与水生成恒沸溶液后,沸点为94℃。
目前市售分析纯吡啶含量为99%,若要制备无水吡啶,需用固体氢氧化钠回流干燥,经过高效分馏后,贮存于含有氧化钡、分子筛或氢化钙的容器中保存。
普通吡啶的纯化,是先用氢氧化钠干燥,经过分馏,收集沸点113℃~117℃的馏分,然后另取424g二氯化锌溶于300mL水、173mL浓盐酸和354mL无水乙醇中,将分馏过的600mL吡啶加入,即有结晶析出(可能为2C5H5N·ZnCl2)。过滤,以无水乙醇重结晶两次,所得干燥固体,按每100g加26.7g的氢氧化钠分解。滤除沉淀,将吡啶用固体氢氧化钠干燥,分馏即得。
25.甲酰胺,HCONH2
沸点210.5℃(分解),熔点2.5℃,折射率=1.4475,相对密度=1.1333。
甲酰胺为无色澄明油状液体。溶于水、低级醇和乙二醇;不溶于碳氢化合物、卤代烷和硝基苯。可溶解铜、铅、锌、锡、镍、钴、铁、铝和镁等的氯化物、硝酸盐以及其中某些硫酸盐。具有很高的介电常数,是一种很好的离子化的溶剂。目前市售三级纯甲酰胺含量为98.5%,常混有甲酸和甲酸铵。不能单纯用蒸馏方法分离除去。一般是将普通甲酰胺通入氨气至呈碱性,将含有的甲酸和甲酸铵均变成甲酰胺,再加入丙酮使之沉出,滤去,将滤液用无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,收集沸点105℃/1.467 kPa馏分。
甲酰胺不能用硫酸钙干燥,原因是能被溶解,溶液呈胶状。
甲酰胺吸湿性很强,应注意防潮。
26.N,N-二甲基甲酰胺,HCON(CH3)2
沸点153℃,折射率=1.4304,相对密度=0.9487。
N,N-二甲基甲酰胺为无色液体。与多数有机溶剂和水可任意混合。化学和热稳定性好,对有机和无机化合物的溶解度范围广。市售三级纯以上N,N-二甲基甲酰胺含量不低于95%,主要杂质为胺、氨、甲醛和水。纯化方法:
(1)先用无水硫酸镁干燥24小时,再加固体氢氧化钾振摇,然后蒸馏;
(2)取250g N,N-二甲基甲酰胺,30g苯和12g水分馏,先将苯、水、胺和氨蒸除,然后减压蒸馏即得纯品;
(3)若含水量低于0.05%,可用4A型分子筛干燥12小时以上,然后蒸馏。
N,N-二甲基甲酰胺见光可慢慢分解为二甲胺和甲醛,因此宜避光贮存。
27.二硫化碳,CS2
沸点46.3℃,折射率=1.6279,相对密度=1.2632。
二硫化碳有毒,且易着火,用时必须注意。纯品应为无色液体。普通二硫化碳中常含有硫化氢、硫黄与硫氧化碳等杂质,故其味难闻。久置后,颜色变黄。
二硫化碳的纯化方法:先用0.5%高锰酸钾水溶液洗涤三次,除去硫化氢,再加汞振摇,除去硫。然后用冷硫酸汞饱和溶液洗涤,除去恶臭。最后用无水氯化钙干燥,蒸馏即得。
28.二甲亚砜,CH3SOCH3
沸点189℃,熔点18.5 oC,折射率=1.4783,相对密度=1.1014。
二甲亚砜为无色、无嗅、微带苦味的吸湿性液体。在常压下加热至沸腾可部分分解。市售试剂级二甲亚砜含水量约为1%,通常先减压蒸馏,然后用4A型分子筛干燥,或用氢化钙粉末搅拌4~8小时,再减压蒸馏收集沸点64℃~65℃/533Pa馏分。蒸馏时,温度不宜高于90℃,否则会发生歧化反应生成二甲砜和二甲硫醚。二甲亚砜与某些物质混合时可能发生爆炸,例如,氢化钠、高碘酸或高氯酸镁等,应予以注意。
29.乙二醇单醚,ROCH2CH2OH
常用作溶剂的有:
(1)乙二醇单甲醚,CH3OCH2CH2OH
沸点124.5℃,折射率=1.4021,相对密度=0.9645。
乙二醇单甲醚俗称甲基溶纤剂,无色液体。能与水混合;易溶于醇,溶于醚。目前市售三级纯乙二醇单甲醚含量为95%。
(2)乙二醇单乙醚,C2H5OCH2CH2OH
沸点135℃,折射率=1.4077,相对密度=0.9294。
乙二醇单乙醚俗称乙基溶纤剂,无色液体。能与水、醇、醚等混合;能溶解多种油类、树脂和蜡等。目前市售二级纯乙二醇单乙醚含量为95%。
(3)乙二醇单丁醚,C4H9CH2CH2OH
沸点171℃,折射率=1.4198,相对密度=0.9027。
乙二醇单丁醚俗称丁基溶纤剂,无色液体。溶于水、醇和醚。目前市售三级纯乙二醇单丁醚含量为95%。
乙二醇单丁醚的纯化方法:一般先以无水碳酸钠处理,除去无机或有机酸,再以无水硫酸钙干燥蒸馏即得。
30.二甘醇单醚,ROCH2CH2OCH2CH2OH
二甘醇单醚俗称卡必醇(Carbitol)。常用作溶剂的有:
(1)二甘醇单甲醚,CH3OCH2CH2OCH2CH2OH
沸点:194℃,折射率=1.4264,相对密度=1.0270。
(2)二甘醇单乙醚,C2H5 OCH2CH2OCH2CH2OH
沸点202℃,折射率=1.4273,相对密度=0.9898。
(3)二甘醇单丁醚,C4H9 OCH2CH2OCH2CH2OH
沸点230.5℃,折射率=1.4321,相对密度=0.9536。
二甘醇单醚与水能混溶。其纯化方法与乙二醇单醚纯化方法相同。两者均可能含有过氧化物,除去方法可参见异丙醇内容介绍。
1.6.2 常用试剂的制备与配制
1.无水乙醇(含量99.5%)的制备
无水乙醇的沸点为78.5℃,折射率=1.3611,相对密度=0.7893。
在500mL圆底烧瓶中,放置200mL 95%乙醇和50g生石灰,用木塞塞紧瓶口,放置过夜。次日拔去木塞,装上回流冷凝管,其上端接一氯化钙干燥管(如图1-5所示),在水浴上回流加热2~3小时,稍冷后取下冷凝管,改成蒸馏装置。蒸去前馏分后,用干燥的蒸馏瓶作接受器,其支管接一氯化钙干燥管,使之与大气相通。用水浴加热,蒸馏至几乎无液滴流出为止。
2.无水乙醚的制备
制备无水乙醚时首先要检验有无过氧化物。为此取少量乙醚与等体积碘化钾溶液(体积比为29∶6),加入几滴稀盐酸和十几滴1%的淀粉溶液,用力振摇,若混合液呈紫色或蓝色,即证明过氧化物存在。除去过氧化物可在分液漏斗中加入普通乙醚和相当于乙醚体积的1/5新配制的硫酸亚铁溶液,剧烈摇动后分去水层。(硫酸亚铁溶液的制备:取100mL水,慢慢加入6mL浓硫酸,再加入60g硫酸亚铁溶液而成。)
在250mL的圆底烧瓶中,加入100mL除去过氧化物的普通乙醚和几粒沸石,装上冷凝管。冷凝管上端通过一带有侧槽的软木塞,插入盛有10mL浓硫酸的滴液漏斗,通入冷凝水,将浓硫酸慢慢滴入乙醚中,由于脱水作用所产生的热,乙醚会自行沸腾。加完后摇动反应物。
待乙醚停止沸腾后,卸下冷凝管,改成蒸馏装置。在收集乙醚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乙醚蒸气导入下水道(如图1-11所示),加入沸石后,用事先准备好的水浴加热蒸馏,当收集到约70mL乙醚,且蒸馏速度显著减慢时,即可停止蒸馏。切不可将水加入残液中。
将蒸馏收集的乙醚倒入干燥的锥形瓶中,加1g钠丝(或钠粒)使乙醚中残留的少量水和乙醇转化为氢氧化钠和乙醇钠,用带有氧化钙干燥管的软木塞塞住。放置24小时以上,如不再有气泡逸出,同时钠的表面较好,即可贮放备用。
乙醚沸点34.51℃,折射率=1.3526,相对密度=0.7137。
3.饱和亚硫酸氢钠溶液的配制
在100mL水中,加入约30g亚硫酸氢钠,充分溶解后,应有少量不溶的晶体。滤去结晶或倾滤上层清液。此溶液不稳定,以实验前新配制为宜。
4.2,4-二硝基苯肼试剂
将2g 2,4-二硝基苯肼溶于15mL浓硫酸中,加入150mL 95%乙醇,用蒸馏水稀释至500mL,搅匀,过滤,滤液保存在棕色试剂瓶中。
5.碘-碘化钾试液
把12.5g碘和25g碘化钾溶于100mL水中搅拌使碘溶解。
6.斐林(Fehling)试剂
斐林甲:将35g硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)溶于500mL水中,加几滴浓硫酸,混匀。
斐林乙:将173g酒石酸钾钠晶体和70g氢氧化钠溶于500mL水中。
两种溶液分别保存,使用时取等体积混合。
由于氢氧化铜是沉淀物,不易与样品作用,因此有酒石酸钾钠存在时,氢氧化钠沉淀溶解形成深蓝色的溶液。
7.吐伦(Tollen)试剂
加10mL 2%硝酸银溶液于一洁净试管内,滴入一滴5%氢氧化钠溶液,然后滴加2%氨水,随滴随摇,直至沉淀刚好溶解。
配制吐伦试剂所涉及的化学变化如下:
AgNO3+NaOH→AgOH+NaNO3
2AgOH→Ag2O+H2O
Ag2O+4NH3+H2O→2[Ag(NH3)2]++OH−
配制吐伦试剂应防止加入过量的氨水,否则将生成雷酸银(AgO—N==C),受热后会引起爆炸,试剂本身还将失去灵敏性。吐伦试剂久置后将析出黑色的氮化银(Ag3N)沉淀,它受震动时分解,发生猛烈爆炸,有时潮湿的氮化银也能引起爆炸,因此吐伦试剂必须现用现配。
8.希夫(Schiff)试剂
(1)将0.2g对品红盐酸盐溶于100mL新配制的冷却饱和二氧化硫溶液中,放置数小时,直至溶液无色或淡黄色,再用蒸馏水稀释至200mL,密封保存在瓶中,以免二氧化硫逸出。
(2)溶解0.2g对品红盐酸盐于100mL热水中,冷却后,加入2g亚硫酸氢钠和2mL浓盐酸,最后用蒸馏水稀释至200mL。
品红溶液原系粉红色,被二氧化硫饱和后变成无色的希夫试剂。醛类与希夫试剂作用后,反应液呈紫红色。
酮类通常不与希夫试剂作用,但某些酮(如丙酮)能与氧化硫作用。故当它与希夫试剂接触后能使试剂脱去亚硫酸,此时反应液就出现品红的粉红色。
9.氯化锌-盐酸卢卡斯(Lucas)试剂
将34g熔化过的无水氯化锌溶于23mL纯浓盐酸中,同时冷却以防氯化氢逸出,约得25mL溶液,放冷后,存于玻璃瓶中密封。
10.α-萘酚酒精溶液
取α-萘酚10g溶于95%乙醇中,再用95%乙醇稀释至100mL,用前才配制。
11.间苯二酚-盐酸试剂
间苯二酚0.05g溶于50mL浓盐酸内,再用水稀释至100mL。
12.苯肼试剂
溶解40mL苯肼于40mL冰醋酸中(含360mL水)。加入活性炭0.5g,过滤,装入棕色瓶中备用,或溶10g苯肼盐酸盐于320mL水中(必要时可微热助溶),加活性炭脱色。然后加入18g醋酸钠结晶,搅溶,置棕色瓶内备用。苯肼盐酸盐与醋酸钠经复分解反应生成的苯肼醋酸盐是弱酸-强碱盐,在水溶液中易水解并与苯肼达成平衡:
苯肼试剂久置会变质失效。配制好的试剂最好于一周内用完。苯肼有毒,应避免与皮肤接触。如不慎接触,应用5%醋酸冲洗,再用肥皂洗涤。
13.班乃狄克(Benedict)试剂
在400mL烧杯中溶解20g柠檬酸钠和11.5g无水碳酸钠于100mL热水中。在不断搅拌下把含2g硫酸铜结晶的20mL水溶液慢慢地加到此柠檬酸钠和碳酸钠溶液中。此时混合液应十分清澈,否则需过滤。班乃狄克试剂放置时不易变质,亦不必像斐林试剂那样配制成甲、乙液分别保存,故比斐林试剂使用方便。
14.刚果红试纸
取0.2g刚果红溶于100mL蒸馏水制成溶液,把滤纸放在刚果红溶液中浸透后,取出晾干,裁成纸条(长70~80mm),试纸呈鲜红色,刚果红的结构为:
刚果红适合作酸性物质指示剂,变色范围pH3~5。刚果红与弱酸作用显蓝黑色,与强酸作用显稳定的蓝色,遇碱则又变红。
15.酚酞溶液
取1.0g酚酞溶于60mL乙醇中,用水稀释至100mL,酚酞变色范围pH7.4~10.0,即当pH≤7.4为无色,pH≥10.0为红色。酚酞在过量碱作用下生成三钠盐,红色也随之褪去。
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