綜合性實(shí)驗(yàn)講座

1、有機(jī)化學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)11-溴丁烷的制備 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.通過1-溴丁烷的制備，了解醇與溴化鈉-硫酸反應(yīng)制備溴烷的方法和操作。2.了解并學(xué)會(huì)本實(shí)驗(yàn)中所遇到的各種操作，如回流、氣體吸收裝置，分液漏斗的使用。3.掌握蒸餾操作，認(rèn)識(shí)液體有機(jī)物的干燥操作，折射率的測(cè)定等。2實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)中正溴丁烷是由正丁醇與溴化鈉、濃硫酸共熱而制得。主反應(yīng)：可能的副反應(yīng)：3實(shí)驗(yàn)二從辣椒中提取紅色素及提取物的分析測(cè)定 4天然產(chǎn)物的分離提純和鑒定是一項(xiàng)復(fù)雜的工作。常用有萃取、蒸餾、結(jié)晶等，色譜技術(shù)常用于天然產(chǎn)物的分離鑒定，各種光波譜技術(shù)常用于表征天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。本實(shí)驗(yàn)通過從紅辣椒中提取紅色素，了解從天然產(chǎn)物中分離活性有機(jī)化合物

2、的過程和基本操作。涉及有機(jī)物提取、TLC技術(shù)及薄層板制備等知識(shí)點(diǎn)。重點(diǎn)是掌握天然物的提取方法和薄層色譜技術(shù)。5實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)會(huì)天然產(chǎn)物的分離提取和鑒定的常用方法，掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)技能。2學(xué)會(huì)薄層色譜法的原理、鑒定和分離有機(jī)物的方法。學(xué)習(xí)薄層板的制備，辣椒中紅色素的提取及化合物Rf值的測(cè)定。3學(xué)會(huì)紫外-可見光譜分析方法分析有機(jī)物的原理及操作方法。6一、紅辣椒中紅色素的提取二、薄層色譜法分離分析辣椒紅色素三、樣品的吸收光譜分析7一、紅辣椒中紅色素的提取 紅辣椒中的色素：辣椒紅脂肪酸酯辣椒玉紅素脂肪酸酯-胡蘿卜素8辣椒紅脂肪酸酯辣椒玉紅素脂肪酸酯-胡蘿卜素9一、紅辣椒中紅色素的提取10操作步驟 ：在100

3、mL圓底燒瓶中，放入4.00g干燥的紅辣椒粉末和幾粒沸石，加入40mL二氯甲烷，裝上球形冷凝管，加熱回流20min。待提取液冷卻至室溫時(shí)，抽濾，除去不溶物，改裝蒸餾裝置蒸發(fā)濾液，收集色素混合物。分別以不同的溶劑作為萃取劑提取紅色素，比較各種萃取劑的提取效果，得出最佳提取溶劑和提取時(shí)間等提取條件。將提取溶液（不必蒸餾）以對(duì)應(yīng)的提取溶劑稀釋到50.00mL，比較各種不同提取劑的顏色深淺，判斷哪一種提取劑的提取效果最好。11二、薄層色譜法分離分析辣椒紅色素 121薄層色譜實(shí)驗(yàn)技術(shù)（1）原理薄層色譜具有設(shè)備簡(jiǎn)單、速度快、分離效果好、靈敏度高以及能使用腐蝕性顯色劑等優(yōu)點(diǎn)，是一種微量的分離分析方法。它可以

4、與光譜或質(zhì)譜結(jié)合起來，是一種很有發(fā)展前途的分析技術(shù)。薄層色譜是把吸附劑或支持物（如氧化鋁、硅膠和纖維素粉等）均勻地鋪在一塊玻璃板上形成薄層，將分離樣品滴加在薄層的一端，當(dāng)流動(dòng)相沿著含有固定相的支持物上移動(dòng)時(shí)，被分離組分就在固定相與流動(dòng)相之間進(jìn)行分配或吸附，經(jīng)過反復(fù)無(wú)數(shù)次的分配平衡或吸附平衡，最后按照各個(gè)組分的差異而被分離。13（2）基本操作薄層色譜中，鋪薄層的板可用玻璃板，也可用塑料板。鋪在板上的吸附劑（或支持物）可分為加粘合劑的硬板和不加粘合劑的軟板。薄層色譜技術(shù)包括制板、點(diǎn)樣、展開、顯色等步驟。 14 薄層板的制備：薄層板制備的好壞直接影響色譜的結(jié)果，薄層應(yīng)盡量鋪得均勻，厚度在0.250.

5、5mm之間。硅膠和氧化鋁的粘性差，使用前必須加粘合劑。市售的硅膠G 和氧化鋁G 均已含有粘合劑半水石膏，可直接加入水調(diào)勻后鋪層。1516經(jīng)室溫干燥的薄層還要活化，所謂“活化”就是在高溫除去水分，硅膠薄層和纖維薄層要在110下干燥1小時(shí)，氧化鋁薄層在80烘烤半小時(shí)，聚酰胺薄層要在110下干燥5min?；罨蟮谋影鍛?yīng)放在干燥器內(nèi)保存。17點(diǎn)樣點(diǎn)樣管：毛細(xì)管或微量注射器樣品溶液原樣點(diǎn)距底邊：1.5cm 樣品點(diǎn)直徑：24mm18展開展開缸展開劑19圖 直立式層析缸示意圖 圖 Rf值測(cè)量方法20顯色經(jīng)上述展開完畢并趕走溶劑的薄層板上分離的化合物本身有顏色時(shí)，可直接觀察其斑點(diǎn)。若本身無(wú)色可先在紫外燈下觀

6、察有無(wú)熒光斑點(diǎn)，也可用顯色劑噴霧顯色。 21比移值（Rf值）在固定的條件下（吸附劑、溫度、展開劑等），不同化合物如甲和乙在薄層上以不同的速度移動(dòng)，當(dāng)停止展開后，各組分的色斑在薄層上的位置可用尺來測(cè)量，以比移值（Rf值）表示示。22最理想的Rf值為0.40.5，良好的分離Rf值為0.150.75，如果Rf值小于0.15或大于0.75則分離不好，就要調(diào)換展開劑重新展開。232TLC分離分析辣椒紅色素（1）TLC薄層板的制備：參照教材2.9.1節(jié)，及P173辣椒紅色素分離用TLC板的制備方法，制備硅膠薄層板，活化備用。24（2）紅色素的TLC定性分析點(diǎn)樣；展開：二氯甲烷為展開劑；分析計(jì)算比移值以20

7、0mL廣口瓶作薄板色譜展開槽，二氯甲烷作展開劑。取極少量色素粗品置于小燒杯中，滴入23滴二氯甲烷使之溶解，并在一塊硅膠G薄板上點(diǎn)樣，然后置入色譜色鋪展開槽進(jìn)行色譜分離。計(jì)算各種色素的Rf值。25（3）制備薄層色譜分離辣椒紅色素，制備各色素組分的樣品溶液。26三、樣品的吸收光譜分析將薄層色譜分離開的各樣品溶液進(jìn)行紫外-可見吸收光譜測(cè)定，得到吸收光譜圖，與樣品的標(biāo)準(zhǔn)物比較進(jìn)行鑒定。271紫外-可見吸收光譜分析原理（1）物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色 28物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收分子中電子能級(jí)的躍遷：M + h M* 分子、原子或離子具有不連續(xù)的量子化能級(jí)，僅當(dāng)照射光光子的能量（h）與被照射物質(zhì)粒子

8、的基態(tài)和激發(fā)態(tài)能量之差相當(dāng)時(shí)才能發(fā)生吸收。不同的物質(zhì)微粒由于結(jié)構(gòu)不同而具有不同的量子化能級(jí)，其能量差也不相同。所以物質(zhì)對(duì)光的吸收具有選擇性。29（2）吸收曲線（吸收光譜）吸光度(A)波長(zhǎng)()曲線稱吸收曲線。 最大吸收波長(zhǎng)：max高錳酸鉀的max=525nm。濃度不同時(shí)，光吸收曲線形狀不同，最大吸收波長(zhǎng)不變，只是相應(yīng)的吸光度大小不同。紫外-可見吸收光譜的特征性。3031有機(jī)化合物的紫外可見吸收發(fā)色團(tuán)：分子中能吸收紫外光或可見光的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)叫做發(fā)色團(tuán)或色基。C=N、C=O、-N=O、NO2等助色團(tuán)：有些原子或基團(tuán)，本身不能吸收波長(zhǎng)大于200nm的光波，但它與一定的發(fā)色團(tuán)相連時(shí)，則可使發(fā)色團(tuán)所產(chǎn)生的吸

9、收峰向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)。并使吸收強(qiáng)度增加，這樣的原子或基團(tuán)叫做助色團(tuán)。32（3）吸光度和朗白-比耳定律33朗白-比耳定律:A = lg(I0/I) = K b c 物理意義：當(dāng)一束平行單色光通過單一均勻的、非散射的吸光物質(zhì)的理想溶液時(shí)，溶液的吸光度與溶液的濃度和液層厚度的乘積成正比。該定律適用于溶液，也適用于其他均勻非散射的吸光物質(zhì)（氣體、固體），是各類吸光光度法定量分析的依據(jù)。 34T = I / Io A = lg(Io/I) = lg(1/T) 問： T = 100% 時(shí)，A = ？；T = 0時(shí)，A = ？吸光系數(shù)與摩爾吸光系數(shù) 吸光系數(shù)a：A = a b cb C c gL-1； b

10、cm； Lg-1cm-1 稱吸光系數(shù)a摩爾吸光系數(shù)： b cb c c - molL-1；b - cm；-Lmol-1cm-1 稱摩爾吸光系數(shù) 352辣椒紅色素的紫外-可見光譜分析以紫外-可見分光光度計(jì)，以樣品溶劑為參比，測(cè)定各色素樣品溶液在300650nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收曲線，與標(biāo)準(zhǔn)品的吸收曲線進(jìn)行比較，定性。所得紫外光譜圖參見教材P174，圖3.23-1。3637丙酮與甲苯混合物的分離 38實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過丙酮與甲苯混合液體的蒸餾及分餾操作以及對(duì)所得各餾分的成分分析，使學(xué)生對(duì)液體有機(jī)物的沸點(diǎn)差異及分離方法的選擇有更深刻的認(rèn)識(shí)。2熟練掌握蒸餾、分餾操作技術(shù)，掌握測(cè)定液體有機(jī)物折射率的方法。3在

11、對(duì)相關(guān)問題的研究及分析處理方法中學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)科學(xué)問題進(jìn)行研究和處理。39一、蒸餾蒸餾是將液體有機(jī)物加熱到沸騰狀態(tài)，使液體變成蒸汽，又將蒸汽冷凝為液體的過程。通過蒸餾可除去不揮發(fā)性雜質(zhì)，可分離沸點(diǎn)差大于30 的液體混合物，還可以測(cè)定純液體有機(jī)物的沸點(diǎn)及定性檢驗(yàn)液體有機(jī)物的純度。40實(shí)驗(yàn)步驟（1）加料：將50mL丙酮與甲苯的1：1混合物（體積比）加入100mL蒸餾瓶中，不要使液體從支管流出。加入幾粒沸石（為什么？），塞好帶溫度計(jì)的塞子，注意溫度計(jì)的位置。再檢查一次裝置是否穩(wěn)妥與嚴(yán)密。（2）加熱：先打開冷凝水龍頭，緩緩?fù)ㄈ肜渌?，然后開始加熱。注意冷水自下而上，蒸汽自上而下，兩者逆流冷卻效果好。

12、當(dāng)液體沸騰，蒸氣到達(dá)水銀球部位時(shí)，溫度計(jì)讀數(shù)急劇上升，調(diào)節(jié)熱源，讓水銀球上液滴和蒸氣溫度達(dá)到平衡，使蒸餾速度以每秒12滴為宜。此時(shí)溫度計(jì)讀數(shù)就是餾出液的沸點(diǎn)。41（3）收集餾液：本實(shí)驗(yàn)需要記錄指定各餾分的溫度、時(shí)間等，所接受各餾分留作進(jìn)行含量分析。分別保留62，63105，1056個(gè)餾分的組成。（4）拆除蒸餾裝置：蒸餾完畢，先應(yīng)撤出熱源，然后停止通水，最后拆除蒸餾裝置（與安裝順序相反）。 42二、分餾1基本原理分餾即是多次蒸餾。對(duì)于各組分沸點(diǎn)相差較大的液體混合物，用普通蒸餾可以將各組分較好地分離開。然而對(duì)沸點(diǎn)相差不大（小于30）的混合物，沸騰時(shí)氣相中各組分的摩爾分?jǐn)?shù)相差不大。對(duì)于這種混合物用普

13、通蒸餾法很難將各組分分離。分餾，實(shí)質(zhì)上是將多次反復(fù)的蒸餾過程集中在一根分餾柱內(nèi)進(jìn)行。43442實(shí)驗(yàn)步驟正確安裝分餾裝置。將50mL丙酮與甲苯的1：1混合物（體積比）加入蒸餾瓶中，不要使液體從支管流出。加入幾粒沸石（為什么？），塞好帶溫度計(jì)的塞子，注意溫度計(jì)的位置。再檢查一次裝置是否穩(wěn)妥與嚴(yán)密。以上述處理蒸餾方法同樣處理分餾過程。分別保留62，63105，1056個(gè)餾分的組成。餾分保留進(jìn)行含量分析。45三、餾分組成的測(cè)定1繪制丙酮與甲苯混合物的折射率-組成曲線工作曲線配制一系列含丙酮為x%的丙酮-甲苯混合物，以阿貝折射儀分別測(cè)定每一混合物的折射率nx，在坐標(biāo)紙上繪制nxx%曲線，稱為工作曲線。2測(cè)定蒸餾和分餾所得各個(gè)餾分的折射率值，通過工作曲線得到每個(gè)餾分的組成。46四、數(shù)據(jù)處理及分離效果的評(píng)價(jià)1