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常用试剂的性质与制备纯化(二)

2020.6.16

9.N,N-二甲基甲酰胺(DMF) 

沸点149~156℃,密度d=0.9487,折光率n 20D =1. 4305,无色液体,能与多数有机溶剂和水互溶,是优良的有机溶剂。市售的DMF含有少量水、胺和甲醛等杂质。在常压蒸馏时有些分解,产生二甲胺与一氧化碳,若有酸或碱存在时,分解加快,在加入固体氢氧化钾或氢氧化钠后,在室温放置数小时,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(36mmHg)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。

10.二甲亚砜

沸点189℃,熔点18.5℃,密度d=1.100,折光率n 20D =1.4783。二甲亚砜能与水互溶,可用分子筛长期放置加以干燥。然后减压蒸馏,收集76℃/1.6 kPa馏分。蒸馏时温度不可超过90℃,否则会发生歧化反应生成二甲砜和二甲硫醚。也可用氧化钙、氧化钡或无水硫酸钡等来干燥,然后减压蒸馏。二甲亚砜与某些物质混合时可能发生爆炸,如氢化钠、高碘酸或高氯酸镁等,使用时应注意。

11.二氧化碳

在启普发生器中用碳酸钙和稀盐酸(1﹕1)可以制备二氧化碳。将气体通过装有碳酸氢钠的洗气瓶中可除去酸雾,如果需要干燥,再将气体通入另外两个装有浓硫酸的洗气瓶除去。

大量的二氧化碳可用商品的钢瓶气,气体可通过两个装有浓硫酸的洗气瓶干燥,在二氧化碳气体中存在少量的空气。

为了达到某种实验目的(如格氏反应),可用固态二氧化碳(干冰),注意不能在没有保护的情况下直接用手拿固态二氧化碳,否则会冻伤。如果要用干冰粉末,可将大块的干冰用布包起来再砸碎。干冰挥发时可以稳定地提供二氧化碳气体,可在烧瓶中装入大小合适的干冰块,产生的气体经过浓硫酸洗气瓶、安全瓶与反应器相连。

12.二氧化锰

二氧化锰在有机合成方面的主要用途是将含有烯丙基、苄基的1o和2o醇选择性的氧化成相应的羰基化合物,二氧化锰的活性随制备方法的不同而不同,高活性的二氧化锰可以通过用过量高锰酸盐在碱性条件下氧化二价锰离子得到:

将223 g(1 mol)四水合硫酸锰溶于300 mL水中,形成溶液(a),配制240 mL 40%的氢氧化钠的水溶液(b),然后在1200 mL水中溶解190 g(1.2 mol)高锰酸钾并加热搅拌,在1小时内向其中同时加入(a)和(b),最后分离出纯的二氧化锰褐色沉淀。二氧化锰很细,离心分离,并用水彻底洗涤至溶液无色,在100~120℃干燥。也可以尽可能延长抽滤时间以除去大部分水分,再用150 mL苯与25 g滤饼混合蒸馏除去剩余的水。通过沉淀法得到的二氧化锰反应活性已足够直接用于氧化反应。要评价一种二氧化锰试样的反应活性,可在50 mL干燥的石油醚中(b.p.30~60℃)溶解0.25 g纯苯丙稀醇,加入2 g预先用P2O5干燥的MnO2试样,在室温下振荡该溶液2小时。过滤,挥发溶剂,将产物在甲醇中用2,4-二硝基苯肼的磺酸盐处理。收集得到的肉桂醛2,4-二硝基苯腙并用乙酸乙酯重结晶,高活性的二氧化锰生成的衍生物的产量应超过0.35 g(60%),熔点255℃。

13.二氧六环

沸点104.5℃,密度d=1.0336。与水互溶,无色,易燃,能与水形成共沸物(含量为81.6%,沸点87.8℃),一般含有少量二乙醇缩醛与水,可加入10%的浓盐酸回流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其不再溶解,分去水层,再用粒状氢氧化钾干燥一天。过滤,加入金属钠回流数小时,蒸馏。放久的二氧六环中可能含有过氧化物,要注意除去,然后再处理。

14.N,N-二环己基碳二酰亚胺(DCC;C6H11N=C=NC6H11)

熔点33~35℃,为蜡状低熔点的固体,该试剂对皮肤具有强腐蚀性,还会引起过敏,使用时必须小心。可以买到质量很高的DCC(纯度99%),可将试剂瓶置于少量热水中使之液化以便称重。

该试剂常用作脱水剂,反应后以二环己基脲形式除去。回收的二环己基脲(m.p. 234℃)可用乙醇重结晶,然后在吡啶溶液中与对甲苯磺酰氯、三氯氧磷或五氧化二磷反应转化为DCC:搅拌下,将17.1 g(47 mL,0.11 mol)三氯氧磷滴加到溶有22.5 g(0.1 mol)二环己基脲的50 mL吡啶溶液中,然后加热到60~90℃保持1.5小时,将反应产物倒在碎冰上,用石油醚(b.p.60~80℃)萃取,用无水硫酸钠干燥萃取物,再用旋转蒸发仪蒸出溶剂,剩余的油状物减压蒸馏。二酰亚胺的产量约为14 g(68%),b.p.157~159℃/2.0 kPa(131℃/0.5 kPa)。

15.氟化钾

无水氟化钾可通过下列的步骤制备:氟化钾晶体研细,用加热套加热到180~210℃,存放在干燥器中。在使用前,将氟化钾干燥三小时,然后在加热的研钵(50℃)中研磨。  

16.铬氧化剂

在有机化学中Cr(VI)   广泛的用作氧化剂。氧化铬是一种易潮解的红色晶体,易溶于水和硫酸,为强氧化剂,处理时必须小心。通常用它的乙酸或乙酐溶液。将氧化铬加到冰冷的乙酐中可配成氧化铬的乙酐溶液,切记不要将酸酐加到氧化铬上,将酸酐加到大量的氧化铬上会引起爆炸性分解。在将简单一级醇氧化为醛、二级醇氧化为酮、烷基硼烷氧化为酮的反应中,也可用重铬酸钠的硫酸水溶液作为氧化剂。由于一级醇氧化生成的醛会被继续氧化为羧酸,因此一般不用酸性铬酸盐来氧化一级醇制醛。而在惰性介质中Cr(VI)可以进行选择性氧化,目前Cr(VI) 的吡啶配合物(重铬酸吡啶盐和氯铬酸吡啶盐)广泛用于一级醇和含有酸敏感基团醇的选择性氧化。

用重铬酸吡啶盐氧化一级醇和二级醇的步骤为:在磁力搅拌下,向150 mL含吡啶9.49 g(12 mmol)的二氯甲烷中加入6 g(60 mmol)的三氧化铬,然后用已装有干燥剂的干燥管将烧瓶塞上,溶液为深紫色,搅拌15 min,在搅拌后期加入一部分溶于少量二氯甲烷的醇溶液(10 mmol),立即有焦油状黑色沉淀产生,溶液温度保持在室温,继续搅拌15 min,此时溶液和残渣分层,用200 mL乙醚洗残渣。有机层用三份100 mL 5%的NaOH水溶液洗三次,100 mL 5%的HCl水溶液洗一次,100 mL 5%的NaHCO3水溶液洗一次,100 mL的NaCl饱和水溶液洗一次,然后用硫酸镁进行干燥,最后将分层的二氯甲烷浓缩,用乙醚将残渣萃出,滤出不溶的铬盐,用稀碱溶液和饱和盐水洗涤,用硫酸镁干燥,减压蒸馏溶液得到醛和酮的粗产品。可用这样的步骤氧化的醇有2-辛醇(羰基化合物的产率为97%),1-辛醇(90%),苯甲醇(89%),冰片醇(89%),肉桂醇(96%)。

氯铬酸吡啶盐是在有盐酸存在的条件下由三氧化铬和吡啶作用形成的,它具有弱酸性,易和碱性基团反应,它可替代氧化剂重铬酸吡啶盐。可用下面的方法制备氯铬酸吡啶盐:在搅拌的过程中向184 mL 6mol?L-1 HCl(1.1 mol)中快速加入100 g(1 mol)氧化铬(VI),5 min后将溶液冷却到0℃,小心加入79.1 g(1 mol)吡啶(至少用10 min),重新冷却到0℃,得到一种橙黄色固体,将固体置于磨砂玻璃漏斗中过滤,真空干燥1小时,得产物188.8 g(84%)。用水分测定仪不易测出该固体是否完全干燥,因此需在室温下放置一段时间。氯铬酸吡啶盐可将1-庚醇氧化为庚醛。

在一些反应中吸附在氧化铝上的氯铬酸吡啶盐的反应效果更好。40℃时,6 g三氧化铬溶于11 mL盐酸(6 mol?L-1)中,10 min内加入4.75 g吡啶,将溶液降温到10℃以下,直到形成橙黄色固体,再升温到40℃,使固体溶解,在搅拌下加入50 g氧化铝,保持温度为40℃,蒸出溶剂,得橙色固体,真空干燥2小时。该试剂在避光条件下可在真空干燥器中保存几周,其活性不变。

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