有机化学基本分离技术Word文件下载.docx
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若所制备的是固体或液体物质，则需根据反应条件的不同，反应原料和反应产物性质的
不同，选择不同的实验装置。
实验室中，有机物的制备，由于反应时间较长，溶剂易挥发等特点，多需采用回流装置。
回流装置的类型较多，如普通回流装置、带有气体吸收的回流装置、带干燥管的回流装置、带水分离器的回流装置、带电动搅拌、滴加物料及测温仪的回流装置等等。
可根据反应的不同要求，正确地进行选择。
三、精制方法的选择
制备的产物常常是与过剩的原料、溶剂和副产物混合在一起的，要得到纯度较高的产品，还需要进行精制。
精制的实质就是把所需要的反应产物与杂质分离开来，这就需要根据反应产物与杂质理化性质的差异，选择适当的混合物分离技术。
一般气体产物中的杂质，可通过装有液体或固体吸收剂的洗涤瓶或洗涤塔除去；
液体产物可借助萃取或蒸馏的方法进行纯化；
固体产物则可利用沉淀分离、重结晶或升华的方法进行精制。
有时还可以通过离子交换或色层分离的方法来达到纯化物质的目的。
四、制备实验的准备
在确定了制备路线、反应装置和精制方法以后，还需要查阅有关资料，了解原料和产物的物理、化学性质；
准备好实验仪器和药品；
然后制定实验计划并按计划完成制备实验。
制备实验的准备主要包括以下两个方面的内容：
1、查阅有关资料
了解实验所用药品、溶剂及产物的物理常数、化学性质，可以更好地控制制备反应条件和指导精制操作。
这些资料可通过查阅有关工具书获得。
2、试剂和仪器的准备
制备实验所用的原料和溶剂除要求价格低廉、来源方便外，还要考虑其毒性、极性、可燃性、挥发性以及对光、热、酸、碱的稳定性等因素。
在可能的情况下，应尽量选用毒性较小、燃点较高、挥发性小、稳定性好的实验试剂。
有些试剂久置后会发生变化，使用前需纯化处理。
有些制备反应，如酯化反应、付-克反应和格氏反应等，要求无水操作，需要干燥的玻璃仪器。
仪器的干燥必须提前进行，绝不可用刚刚烘干、尚未完全降温的玻璃仪器盛装药品，以免仪器骤冷炸裂或药品受热挥发、局部过热氧化和分解等事故发生。
第二节液体和固体物质的制备
制备液体或固体物质，可根据反应的实际需要选择不同的仪器或装置。
在实验中，
试管、烧杯和锥形瓶等常用作反应容器，可根据物料性能及用量的多少酌情选择使用，
如甲基橙的制备即可用烧杯作反应容器；
许多有机物的制备反应，往往需要在溶剂中
进行较长时间的加热，如1-溴丁烷的制备等。
这类情况应根据需要，选用圆底烧瓶，
双颈瓶或三颈瓶等作为反应容器，配以冷凝管，安装回流装置。
一、回流装置
在许多制备反应或精制操作（如重结晶）中，为防止在加热时反应物、产物或溶剂的蒸发逸散，避免易燃、易爆或有毒物造成事故与污染，并确保产物收率，可在反应容器上垂直地安装一支冷凝管。
反应（或精制）过程中产生的蒸气经过冷凝管时被冷凝，又回流到原反应容器中。
像这样连续不断地沸腾汽化与冷凝流回的过程称为回流。
这种装置就是回流装置。
回流装置主要由反应容器和冷凝管组成。
反应容器中加入参与反应的物料和溶剂
等。
根据需要可选用单颈、双颈或三颈圆底烧瓶作反应容器。
冷凝管的选择要依据反
应混合物沸点的高低。
一般多采用球形冷凝管，其冷凝面积较大，冷却效果较好。
通
常在冷凝管的夹套中自下而上通入自来水进行冷却。
当被加热的液体沸点高于140℃
时，可选用空气冷凝管。
若被加热的液体沸点很低或其中有毒性较大的物质时，则可
选用蛇形冷凝管，以提高冷却效率。
实验时，还可根据反应的不同需要，在反应容器上装配其他仪器，构成不同类型
的回流装置。
1、普通回流装置
普通回流装置见图3-12，由圆底烧瓶和冷凝管组成。
普通回流装置适用于一般的回流操作，如乙酰水杨酸的制备实验。
2、带有气体吸收的回流装置
带有气体吸收的回流装置如图4-1（a）所示。
与普通回流装置不同的是多了一个
气体吸收装置，见图4-1（b）（c）。
由导管导出的气体通过接近水面的漏斗口（或导管
口）进入水中。
（b）
（c）
（a）
图4-1
使用此装置要注意：
漏斗口（或导管口）不得完全浸入水中；
在停止加热前（包
括在反应过程中因故暂停加热）必须将盛有吸收液的容器移去，以防倒吸。
此装置适用于反应时有水溶性气体，特别是有害气体（如氯化氢、溴化氢、二氧
化硫等）产生的实验，如1-溴丁烷的制备实验。
3、带有干燥管的回流装置
带有干燥管的回流装置见图4-2，与普通回流装置不同的是在回流冷凝管的上端装
配有干燥管，以防止空气中的水汽进入反应瓶。
为防止系统被密闭，干燥管内不要填装粉末状干燥剂。
可在管底塞上脱脂棉或玻
璃棉，然后填装颗粒状或块状干燥剂，如无水氯花钙等，最后在干燥剂上塞以脱脂棉
或玻璃棉。
干燥剂和脱脂棉或玻璃棉都不能装（或塞）得太实，以免堵塞通道，使整
个装置成为密闭系统而造成事故。
带有干燥管的回流装置适用于水汽的存在会影响反应正常进行的实验。
4、带有搅拌器、测温仪及滴加液体反应物的回流装置
这种回流装置见图4-3，与普通回流装置不同的是增加了搅拌器、测温仪及滴加液
体反应物的装置。
图4-3
搅拌能使反应物之间充分接触，使反应物各部分受热均匀，并使反应放出的热量
及时散开，从而使反应顺利进行。
使用搅拌装置，既可缩短反应时间，又能提高反应
产率。
常用的搅拌装置是电动搅拌器。
用于回流装置中的电动搅拌器一般具有密封装置。
实验室用的密封装置有三种：
简易密封装置、液封装置和聚四氟乙烯密封装置。
如图4-4所示。
图4-4
一般实验可采用简易密封装置，如图4-4（a）所示。
制作方法是在反应容器的中
口配上塞子，塞子中央钻一光滑、垂直的孔，插入长6~7cm、内经比搅拌棒稍大一些
的玻璃管，使搅拌棒可以在玻璃内自由地转动。
取一段长约2cm、弹性较好、内经能
与搅拌棒紧密接触的橡皮管，套于玻璃管上端，然后从玻璃管下端插入已制好的搅拌
棒，这样，固定在玻璃管上端的橡皮管因与搅拌棒紧密接触而起到了密封作用。
在搅
拌棒与橡皮管之间涂抹几滴甘油，可起到润滑和加强密封的作用。
液封装置如图4-4（b）所示。
其主要部件是一个特制的玻璃封管，可用石蜡油或
甘油作填充液（油封闭器），也可用水银作填充液（汞封闭器）进行密封。
聚四氟乙烯密封装置如图4-4（c）所示。
主要由置于聚四氟乙烯瓶塞和螺旋压盖
之间的硅橡胶密封圈起密封作用。
密封装置装配好后，将搅拌棒的上端用橡皮管与固定在电动机转轴上的一短玻璃
棒连接，下端距离三颈瓶底约5mm。
在搅拌中要避免搅拌棒与塞中的玻璃管或瓶底相
碰撞。
三颈瓶的中间颈要用铁夹夹紧与电动搅拌器固定在同一铁架台上。
进一步调整
搅拌器或三颈瓶的位置，使装置正直。
先用手转动搅拌器，应无内外玻璃互相碰撞声。
然后底速开动搅拌器，试验运转情况，当搅拌棒和玻璃管、瓶底间没有摩擦的声音时，
方可认为仪器装配合格，否则需要重新调整。
最后再装配三颈瓶另外两个颈口中的仪
器。
先在一侧口中装配一个双口接管。
双口接管上安装冷凝管和滴液漏斗。
冷凝管和
滴液漏斗也要用铁夹夹紧固定在铁架台上。
再于另一侧口中装配温度计。
再次开动搅
拌器，如果运转正常，才能投入物料进行实验。
向反应器内滴加物料，常采用滴液漏斗、恒压漏斗或分液漏斗。
滴液漏斗的特点
是当漏斗颈伸入液面下时仍能从伸出活塞的小口处观察到滴加物料的速度。
恒压漏斗
的特点是当反应器内压力大于外界大气压时仍能向反应器中顺利地滴加反应物。
使用
分液漏斗滴加物料，必须从漏斗颈口处观察滴加速度，当颈口伸入液面下时，就无从
观察了。
带有搅拌器、测温仪及滴加物料的回流装置适用于在非均相溶液中进行，需要严
格控制反应温度及逐渐加入某一反应物，或产物为固体的反应。
如β-萘乙醚的制备实
验。
5、带有水分离器的回流装置
此装置是在反应容器和冷凝管之间安装一个水分离器，见图4-5。
带有水分离器的回流装置常用于可逆反应体系，如乙酸异戊酯的制备实验。
当反
应开始后，反应物和产物的蒸气与水蒸气一起上升，经过回流冷凝管被冷凝后流到水
分离器中，静置后分层，反应物与产物由侧管流回反应器，而水则从反应体系中被分
出。
由于反应过程中不断除去了生成物之一---水，因此使平衡向增加反应产物方向移
动。
当反应物及产物的密度小于水时，采用图4-5（a）所示装置。
加热前先将水分离
器中装满水并使水面略低于支管口，然后放出比反应中理论出水量稍多些的水。
若反
应物及产物的密度大于水时，则应采用图4-5（b）或（c）所示的水分离器。
采用图4-
5（b）所示的水分离器时，应在加热前用原料物通过抽吸的方法将刻度管充满；
若需
分出大量水，则可采用图4-5（c）所示的水分离器，该水分离器不需事先用液体填充。
使用带水分离器的回流装置，可在出水量达到理论出水量后停止回流。
图4-5
二、回流操作要点
1、选择反应容器和热源
根据反应物料量的不同，选择不同规格的反应容器，一般以所盛物料量占反应器
容积的1/2左右为宜。
若反应中有大量气体或泡沫产生，则应选用容积稍大些的反应器。
实验室中，加热方式较多，如水浴、油浴、火焰加热和电热套等等。
可根据反应
物料的性质和反应条件的要求，适当地选用。
2、装配仪器
以热源的高度为基准，首先固定反应器，然后按由下到上的顺序装配其他仪器。
所有仪器应尽可能固定在同一铁架台上。
各仪器的连接部位要严密。
冷凝管的上口与
大气相通，其下端的进水口通过胶管与水源连接，上端的出水口接下水道。
整套装置
要求正确、整齐和稳妥。
3、加入物料
原料物及溶剂可事先加入反应器中，再安装冷凝管等其他装置；
也可在装配完毕
后由冷凝管上口用漏斗加入液体物料。
沸石应事先加入。
4、加热回流
检查装置各连接处的严密性后，通冷却水，再开始加热。
最初宜缓缓升温，然后
逐渐升高温度使反应液沸腾或达到要求的反应温度。
反应时间以第一滴回流液落入反
应器中开始计算。
5、控制回流速度
调节加热温度及冷却水流量，控制回流速度使液体蒸气浸润面不超过冷凝管有效
冷却长度的1/3为宜。
中途不可断水。
6、停止回流
停止回流时。
应先停止加热，待冷凝管中没有蒸气后再停冷却水，稍冷后按由上
到下的顺序拆除装置。
三、粗产品的精制
由化学反应装置制得的粗产物，需要采用适当的方法进行精制处理，才能得到纯
度较高的产品。
（一）液体粗产品的精制
液体粗产品通常用萃取和蒸馏的方法进行精制。
1、萃取
在实验室中，萃取大多在分液漏斗中进行，当需要连续萃取时，可采用索氏提取
选择合适的有机溶剂可将有机产物从水溶液中提取出来，也可将无机产物中的有
机杂质除去；
通过水萃取可将反应混合物中的酸碱催化剂及无机盐洗去；
用稀酸或稀
碱可除去反应混合物中的碱性或酸性杂质。
2、蒸馏
利用蒸馏的方法，不仅可以将挥发性与不挥发性物质分离开来，也可以将沸点不
同的物质进行分离。
当被分离组分的沸点差在30℃以上时，采用普通蒸馏即可。
当沸
点差小于30℃时，可采用分馏柱进行简单分馏。
蒸馏和简单分馏又是回收溶剂的主要
方法。
有些沸点较高、加热时未达到沸点温度即容易分解、氧化或聚合的物质，需采
用减压蒸馏的方式将其与杂质分离。
对于那些反应混合物中含有大量树脂状或不挥发
性杂质，或哦液体产物被反应混合物中较多固体物质所吸附时，可用水蒸气蒸馏的方
法将不溶于水的产物从混合物中分离出来。
（二）固体粗产物的精制
固体粗产物可用沉淀分离、重结晶或升华的方法来精制。
1、沉淀分离
沉淀分离法是选用合适的化学试剂将产物中的可溶性杂质转变成难溶性物质，再
经过滤分离除去。
这是一种化学方法。
要求所选试剂能够与杂质生成溶解度很小的沉
淀，并且在自身过量时容易除去。
2、重结晶
选用合适的溶剂，根据杂质含量多少的不同，进行一次或多次重结晶，即可得到
固体纯品。
若粗产品中含有有色杂质、树脂状聚合物等难以用结晶法除去的杂质时，
可在结晶过程中加入吸附剂进行吸附。
常用的吸附剂有活性碳、硅胶、氧化铝、硅藻
土及滑石粉等。
当被分离混合物中有关组分性质相近、用简单的结晶方法难以分离时，也可采用
分级结晶法。
分级结晶法还适用于混合物中不同组分在同一溶剂中的溶解度受到温度
影响差异较大的情况。
重结晶一般适用于杂质含量约在百分之几的固体混合物。
若杂质过多，可在结晶
前根据不同情况，分别采用其他方法进行初步提纯，如水蒸气蒸馏、减压蒸馏、萃取
等，然后再进行重结晶处理。
3、升华
利用升华的方法可得到无水物及分析用纯品。
升华法纯化固体物质需要具备两个
条件：
一是固体物质应有相当高的蒸气压；
二是杂质的蒸气压与被精制物的蒸气压有
显著的差别（一般是杂质的蒸气压低）。
若哦常压下并不具有适宜升华的蒸气压，可采
用减压的方式，以增加固体物质的气化速度。
升华法特别适用于纯化易潮解及易与溶剂作用的物质。
对于一些产物与杂质结构类似，理化性质相似，用一般方法难以分离的混合物，
采用色谱分离有时可以达到有效的分离目的而得到纯品。
其中液相色谱法适用于固体
和具有较高蒸气压的油奘曲折的分离，气相色谱法适用于容易挥发的物质的分离。
（三）干燥
无论液体产物还是固体产物，在精制过程中，常需要通过干燥以除去其中所含少
量水分或其他溶剂。
液体产物中的水分或溶剂，可使用干燥剂或通过选择合适的溶剂
形成二元共沸混合物经蒸馏除去。
固体产物中的水分或溶剂可根据物质的性质选用自
然干燥、加热干燥、红外线干燥、冷冻干燥或干燥器等方法进行干燥。
第三节转化率和产率的计算及讨论
一、转化率和产率的计算
制备实验结束后，要根据基准原料的实际消耗量和初始量计算转化率，根据理论
产量和实际产量计算产率。
为了提高转化率和产率，常常增加某一反应物的用量。
计算转化率和产率时，以
不过量的反应物为基准原料。
基准原料的实际消耗量——指实验中实际消耗的基准原料的质量
基准原料的初始量——指实验开始时加入的基准原料的质量
实际产量——指实验中实际得到纯品的质量
理论产量——指按反应方程式，实际消耗的基准原料全部转化成产物的质量
二、影响产率的因素
物质制备实验的实际产量往往达不到理论值，这是因为有下列因素的影响：
1、反应可逆：
在一定条件下，化学反应建立了平衡，反应物不可能全部转化成产
物。
2、有副反应发生：
有机反应比较复杂，在发生主反应的同时，一部分原料消耗在
副反应中。
3、反应条件不利：
在制备反应中，若反应时间不足、温度控制不好或搅拌不够充
分等都会引起实验产率降低。
4、分离和纯化过程中造成的损失：
有时制备反应所得粗产物的量较多，但却由于
精制过程中操作失误，使产率大大降低了。
三、提高产率的措施
1、破坏平衡
对于可逆反应，可采取增加一种反应物的用量或除去产物之一（如分去反应生成
的水）的方法，以破坏平衡，使反应向正方向进行。
究竟选择哪一种反应物过量，要
根据反应的实际情况、反应的特点、各种原料的相对价格、在反应后是否容易除去以
及对减少副反应是否有利等因素来决定。
如乙酸异戊酯的制备中，主要原料是冰乙酸
和异戊醇。
相对来说，冰乙酸价格较低，不易发生副反应，在后处理时容易分离，所
以选择冰乙酸过量。
2、加催化剂
在许多制备反应中，如能选用适当的催化剂，就可加快反应速度，缩短反应时间，
提高实验产率，增加经济效益。
如乙酰水杨酸的制备中，加入少量浓硫酸，可破坏水
杨酸分子内氢键，促使酰化反应在较低温度下顺利进行。
3、严格控制反应条件
实验中若能严格地控制反应条件，就可有效地抑制副反应的发生，从而提高实验
如1-溴丁烷的制备中，加料顺序是先加硫酸，再加正丁醇，最后加溴化钠。
如
果加完硫酸后即加溴化钠，就会立刻产生大量溴化氢气体逸出，不仅影响实验产率，
而且严重污染空气。
在硫酸亚铁铵的制备中，若加热时间过长，温度过高，就会导致
大量Fe（Ⅲ）杂质的生成。
在乙烯的制备中若温度不快速升至160℃，则会增加副产
物乙醚生成的机会。
在乙酸异戊酯的制备中，如果分出水量未达到理论值就停止回流，
则会因反应不完全而引起产率降低。
在某些制备反应中，充分的搅拌或振摇可促使多相体系中物质间的接触充分，也
可使均相体系中分次加入的物质迅速而均匀地分散在溶液中，从而避免局部浓度过高
或过热，以减少副反应的发生。
如甲基橙的制备就需要在冰浴中边缓慢加试剂边充分
搅拌，否则将难以使反应液始终保持低温环境，造成重氮盐的分解。
4、细心精制粗产物
为避免和减少精制过程中不应有的损失，应在操作前认真检查仪器，如分液漏斗
必须经过涂油试漏后方可使用，以免萃取时产品从旋塞处漏失。
有些产品微溶于水，
如果用饱和食盐水进行洗涤便可减少损失。
分离过程中的各层液体在实验结束前暂时
不要弃去，以备出现失误时进行补救。
重结晶时，所用溶剂不能过量，可分批加人，
以固体恰好溶解为宜。
需要低温冷却时，最好使用冰水浴，并保证充分的冷却时间，
以避免由于结晶析出不完全而导致的收率降低。
过量的干燥剂会吸附产品造成损失，
所以干燥剂的使用应适量，要在振摇下分批加人至液体澄清透明为止。
一般加入干燥
剂后需要放置30min左右，以确保干燥效果。
有些实验所须时间较长，可将干燥静置
这一步作为实验的暂停阶段。
抽滤前，应将吸滤瓶洗涤干净，一旦透滤，可将滤液倒
出，重新抽滤。
热过滤时，要使漏斗夹套中的水保持沸腾，以避免结晶在滤纸上析出
而影响收率。
总之，要在实验的全过程中，对各个环节考虑周全，细心操作。
只有在每一步操
作中都有效地保证收率，才能使实验最终有较高的收率。
实验4-11—溴丁烷的制备
一、实验目的
1、学习以醇为原料制备卤代烃的原理和方法；
2、练习带有吸收有害气体装置的回流加热操作。
二、实验原理
本实验中1—溴丁烷由正丁醇与溴化钠、浓硫酸共热制得。
主反应：
NaBr+H2SO4HBr+NaHSO4
H+
CH3CH2CH2CH2OH+HBrCH3CH2CH2CH2Br+H2O
副反应：
H2SO4
CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH=CH2+H2O
2CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O
2HBr+H2SO4Br2+SO2↑+2H2O
主反应为可逆反应，为使反应向右移动，提高产率，本实验采用增加溴化钠和硫酸
的用量，即保证溴化氢有较高的浓度，以加速正反应的进行。
三、仪器与试剂
试剂
正丁醇10ml
无水溴化钠12.5g
浓硫酸（比重1.84）15ml
碳酸钠溶液（10%）10ml
无水氯化钙2g
仪器圆底烧瓶（100ml）2个球形冷凝管1个
温度计1支直形冷凝管1个
玻璃漏斗1个分液漏斗2个
应接管1个蒸馏头1个
烧杯（200ml）2个锥形瓶（100ml）3个
电热套1个
四、实验步骤:
1、在100ml圆底烧瓶中，放入15ml水[1]，慢慢地加入15ml浓硫酸，混合均匀并
冷却至室温。
然后加入10ml正丁醇、12.5g研细的无水溴化钠，充分振摇[2]，再投入
几粒沸石。
装上球形冷凝管及气体吸收装置[3]（参见图4-1）。
用电热套加热，缓慢升
温，使反应呈微沸，并经常振摇烧瓶，回流约1h。
2、冷却后，改为蒸馏装置（参见图3-1），添加沸石，加热蒸馏至无油滴落下为止[4]。
烧瓶中的残液趁热倒入废液缸中，防止硫酸氢钠冷却后结块，不易倒出。
3、将蒸出的粗1-溴丁烷转入分液漏斗中，用15ml水洗涤[5]，小心地将下层粗产品
转入另一干燥的分液漏斗中，用5ml浓硫酸洗涤[6]。
仔细分去下层酸液，有机层依次用
水、碳酸钠溶液和水各10ml洗涤。
将下层产品放入一干燥的小锥形瓶中。
4、加入2g无水氯化钙干燥，配上塞子，充分摇动至液体澄清，并静止30min。
5、安装好干燥的普通蒸馏装置，通过长颈漏斗用倾滗法将液体倒入100ml蒸馏烧
瓶中，投入1-2粒沸石，加热蒸馏，收集99~103℃的馏分。
称重并计算产率。
6、纯1-溴丁烷为无色透明液体，沸点101.6℃，密度1.2758g/ml。
注释：
[1]采用1:
1硫酸，一方面减少副产物正丁醇和丁烯的生成，另一方面吸收来不及反应的溴化氢气体，尽量避免其逸出。
[2]如在加料过程中及反应回流时不摇动，将影响产量。
[3]吸收液用水即可。
漏斗口恰好接触到水面，切勿浸入水中，以免倒吸。
[4]溴丁烷是否蒸完，可以从下列三方面来判断：
a、馏液是否由混浊变为澄清；
b、蒸馏烧瓶中上层油层是否蒸完；
c、取一支试管收集几滴馏液，加入少许水摇动，如无油珠出现，则表示有机物已
被蒸完。
[5]用水洗去溶在溴丁烷中的溴化氢。
否则滴加浓硫酸后，溶液会变为红色并有白
烟产生。
[6]浓硫酸洗去粗产品中的正丁醚和丁烯等杂质。
五、思考题
[1]本实验根据哪种原料的用量计算产率？
计算结果是多少？
[2]加热后反应液呈红色是何缘故？
它是如何产生的？
[3]粗溴丁烷中的少量正丁醚和丁烯等杂质是如何除去的？
然后依次用水、10%碳
酸钠溶液洗涤
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