加载中…【转】7,7-二氯双环[4,1,0]庚烷的制备
(2011-03-16 22:30:23)
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77-二氯双环[410]庚烷相转移催化剂环己烯水相减压蒸馏教育 |
分类： 专业小贴士 |
1、学习相转移催化反应的基本原理。
2、掌握利用相转移催化制备化合物。
【实验原理】
相转移催化剂的基本作用是：一般存在相转移催化的反应，都存在水溶液和有机溶剂两相，离子型反应物往往可溶于水相，不溶于有机相，而有机底物则可溶于有机溶剂之中。不存在相转移催化剂时，两相相互隔离，几个反应物无法接触，反应进行得很慢。相转移催化剂的存在，可以与水相中的离子所结合（通常情况），并利用自身对有机溶剂的亲和性，将水相中的反应物转移到有机相中，促使反应发生。利用相转移催化剂三乙基苄基氯化铵（TEBA），其讲水相中的OH-携带如有机相中，使得氯仿CHCl3可以转化为二氯卡宾:CCl2，从而与环己烯发生加成反应，得到所需的产物7,7-二氯双环[4,1,0]庚烷。虚线所示的箭头表示相转移（PT）过程，实线箭头表示化学反应的过程。
基本反应式不再附录，已由上述转化图表示出。
【主要试剂及产物的物理常数】
环己烯：分子式：C6H10；外观与性状：无色透明液体，有特殊刺激性气味。分子量：82.15，蒸汽压： 21.33kPa/38℃，闪点：<-20℃，熔点： -103.7℃。沸点：83.0℃，溶解性：不溶于水，溶于乙醇、醚，相对密度(水=1)：0.8102；相对密度(空气=1)2.8，nD20=1.4465。主要用途：用于有机合成、油类萃取及用作溶剂。
氯仿：分子量119.39。无色透明易挥发液体，有特殊甜昧。相对密度(20℃／4℃)1. 489，凝固点-63．55℃，沸点61.6℃，nD20=1.4467，溶解度参数δ＝9.4。能与乙醚、乙醇、苯、石油醚、四氯化碳、苯、二硫化碳和油类等混溶。微溶于水。不易燃烧，但长期曝露在空气中可以燃烧，发出火焰或高温。有麻醉性，有毒，被认为是致癌物质。在日光、氧气、湿气中，特别是和铁接触时，则反应生成剧毒的光气。.空气中最高容许浓度240mg／m3(或0.005％)。
7,7-二氯双环[4,1,0]庚烷：分子量163.06，沸点198℃，nD20=1.5012。无色液体，是一种有机合成的中间体。
【主要试剂及用量】
氯仿C.P.
环己烯C.P.
石油醚C.P.
盐酸C.P.
【仪器装置图】
反应装置：采用150mL三口瓶，搅拌加热。
【实验步骤】
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实 验 步 骤 |
现 |
现 象 解 释 |
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1、在150mL四口瓶上安装搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计。加入10.1mL 环己烯，24mL 氯仿和0.4g TEBA+-Cl，用电热套加热至40~45℃，开动搅拌，开始滴加24mLNaOH水溶液，并停止加热，使混合物自动升温并形成乳浊液，并于20min内自行升温50~55℃并保持。约0.5h内滴加完毕。 |
溶液逐渐变黄色，同时出现絮状沉淀，最终呈现棕褐色乳浊液。 |
相转移催化剂三乙基苄基氯化铵本身是是一种表面活性剂，生成的有机物在不断搅拌的情况下借助表面活性剂的作用形成了乳浊液，分散于水相和有机相之间。至于生成的棕褐色物质，可能是生成的二氯卡宾发生了其他副反应导致的。 |
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2、当温度自动下降至35℃时，加入50mL水稀释，将反应液倒入分液漏斗中，静置分液。碱液水层用15mL石油醚萃取两次，与有机相合并，再用25mL盐酸洗涤一次，，再用25mL水洗涤2次至中性。用无水硫酸镁干燥至形成澄清溶液。 |
分液时，水相和有机相之间的分界线并不明显，存在一定的混溶现象。 |
这是尚未除去的相转移催化剂带来的影响。使有机相与水相可以发生界面上的互溶，从而导致难以形成清晰的相界面实现分离的目的。同时液体的密度相近，为分离带来了更大的难度。 |
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3、将干燥后的溶液滤入100mL圆底烧瓶中，低温下蒸出石油醚、氯仿及未反应的环己烯。 |
温度上升至60℃时，开始有溶剂大量蒸出，上升至约90℃时，溶剂量减少，之后温度降低。 |
温度降低的现象源自有机溶剂已经被大量蒸出，无法再生成满足条件的蒸汽，从而蒸汽压下降，温度亦降低。 |
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3、减压过滤。于低于3kPa条件下减压蒸馏所剩的液体，收集89℃左右的馏分，称量，测定其折光率。 |
体系气压：2.93kPa 减压蒸馏温度：87℃ 产量：6.1g 折光率：nD20=1.5018 |
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【数据记录】
产量：6.1g；
折光率：nD20=1.5018。
【实验反思】
本次实验原理较简单。应注意一下几个地方：第一，滴加反应剂氢氧化钠溶液时，速度尽量慢，避免温度超出控制范围。第二，分液时应等待较长时间，以防两液层没有尽可能好的实现分离。第三，减压蒸馏时，压强的控制甚为重要，应尽量低于3kPa。
本次实验分两次进行，第一次制备过程中，由于分液漏斗和滴液漏斗的活塞被调换，导致很多情况的发生，影响到了实验的进行，下次做实验前应尽可能的检查好仪器的安装情况，避免出现问题。
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