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常用试剂的性质与制备纯化(四)

2020.6.16

21.钾

在处理钾时必须非常小心,要在装有石油醚的研钵中切金属钾,不要用易碎的烧杯或培养皿。切开外面的氧化层,然后用镊子将碎屑放入另一装有石油醚的研钵中。用镊子将刚切的钾夹到滤纸上,快速吸干,然后加到已知质量的装有石油醚的烧杯中,称量。将称量后的钾加到反应物中。钾碎屑不应久置,应立即分解掉,可将装有钾碎屑的研钵转移到通风橱内,用移液管分批加入少量叔丁醇(不能用甲醇或乙醇),控制滴加速度使反应不是很剧烈。准备一个防热挡板,如果溶液着火,可用挡板盖住熄灭。粘在刀上和研钵中的钾屑也要在通风橱中用叔丁醇小心处理。

22.甲醛

商品福尔马林是含37~40% 甲醛的水溶液(每毫升含甲醛0.37~0.40 g),加入12%的甲醇作稳定剂。当需要干燥的气态甲醛时,可通过180~200℃多聚甲醛的解聚得到。
23.金属氢化物

金属氢化物应用广泛,处理简单,常被选作很多有机官能团的还原剂。下面几种金属氢化物的氘代物可以通过商业途径得到,它们能在有机化合物的已知位置引入一个氘原子,因而这类化合物在推测反应途径和反应机理上是非常有用的。

氢化铝锂(LiALH4)是一种很强的还原剂,能迅速还原许多官能团。一个典型的例子就是把酯还原成醇。这种试剂通常以粉末形式密封在塑料袋里,置于金属筒中。也可以以溶液形式溶于乙醚、二甲醚、四氢呋喃或者甲苯中。氢化铝锂与水剧烈反应,放出氢气,也必须避免与痕量的水蒸气接触,因为随即产生的热量能引燃氢化铝锂。因此在处理该试剂时要特别小心。剩余的粉末试剂要安全销毁,方法是在安全隔板后放一容器,内置石油醚(b.p.60~80℃)。将氢化铝锂粉末悬浮其中,小心搅拌滴加乙酸乙酯直到明显的反应停止,然后将混合物静置过夜,用乙醇,再用水重复上述步骤。最后水层倒入下水道,有机层回收。

氢化铝锂的还原通常在醚的溶剂中进行,如严格干燥过的乙醚或四氢呋喃,它在这两种溶剂中的溶解度分别是25~30g/kg和13g/kg。这些溶液中常含有大量的不溶物,可能是操作过程中氢化物与水气反应生成的杂质所致,但这些成分不到1%,不会影响下一步的还原反应。

硼氢化钠(NaBH4)相对于氢化铝锂来说是一种温和的还原剂。在羰基化合物中,它一般只还原醛类和酮类,而且硼氢化钠比氢化铝锂的选择性要好,可以买到固体的NaBH4或者溶于乙二醇二甲醚、丙三醇三甲醚中的溶液。与氢化铝锂不同,硼氢化钠不溶于乙醚(但可溶于二氧六环),作还原剂时,一般溶于水或乙醇溶液中。     

24.磷酸

市售磷酸的含量为85%,d=1.75;每毫升含磷酸1.57 g,相当于65% P2O5。同样也可以买到100%的磷酸(无水磷酸,相当于72% P2O5),将90%的磷酸与P2O5按质量比4﹕1混合也可制备100%的磷酸。

多聚磷酸(近似分子式2P2O5.3H2O)含82~84%的磷酸,为粘稠液体,取用时可用蒸气浴加热形成流动的液体。也可将P2O5溶于88~90%的磷酸(质量比为1.8﹕1)来制备,相当于含87% 的P2O5。

25.硫化氢

硫化氢有毒,应在通风良好的通风橱中进行反应和制备,一般采用硫化亚铁与稀盐酸(1﹕3)在启普发生器中制备,用水洗除去少量酸气,因市售硫化亚铁含有少量单质铁,所以制得的硫化氢含有少量氢气。也有高纯度的钢瓶气,纯度一般为99.6%。

26.硫酸二烷基酯

硫酸二甲酯为液体,沸点188.5℃,几乎没有气味。气态和液态的硫酸二甲酯均有剧毒,应在通风橱中使用,并戴上胶皮手套。吸入气态的硫酸二甲酯会导致头晕,甚至中毒,液态的硫酸二甲酯会渗透皮肤导致中毒。如果不小心将液态硫酸二甲酯洒在手上,应立即用浓氨水冲洗,将它在未渗透皮肤之前分解,然后用浸有氨水的棉团轻轻擦拭。

硫酸二乙酯的毒性比硫酸二甲酯的弱,但在使用和处理时同样要采取相应的预防措施,所有的操作都应戴上胶皮手套在通风橱中进行。如果硫酸二乙酯为黑色,应该放在分液漏斗中用冰水洗涤,再用碳酸氢钠洗涤,直到不显酸性,最后用氧化钙干燥,分馏,收集93℃/1.7 kPa的馏分。

27.氯气

氯是具有剧毒的刺激性气体,制备和使用必须在通风良好的通风橱中进行操作。对于使用大量的氯,可用市售的钢瓶氯气。气体可通过两个装有浓硫酸的洗气瓶进行干燥,然后通过一个装有玻璃棉的洗气瓶以除去酸雾。少量的氯可在如图2所示的装置中由浓盐酸和高锰酸钾反应制得。根据所需氯气的质量计算出高锰酸钾的量(1 g Cl2约需0.9 g KMnO4),加入圆底烧瓶。将稍过量的浓盐酸置于恒压滴液漏斗中(1 g KMnO 4需6.2 mL浓盐酸)然后将恒压漏斗塞上,活塞用橡皮筋套上。将氯通过一装有水的洗气瓶以除去HCl,然后通过另一装有浓硫酸的洗气瓶进行干燥,最好在反应器和干燥装置之间装一安全瓶。盐酸应慢慢地滴加到高锰酸盐晶体上,并不断震荡烧瓶。当酸加入一半时,气体的挥发速度逐渐降低,此时应稍微加热烧瓶,酸加完后将混合物加热到微沸,将氯全部挥发出来。

28.氯仿

氯仿的沸点61.2℃,密度d=1.4916,不溶于水,在日光下易分解为Cl2、HCl、CO2和光气(剧毒),故应保存在棕色瓶中,市场上供应的氯仿多加有1%的乙醇以消除光气,氯仿中的乙醇的检验可用碘仿反应,游离氯化氢的检验可用AgNO3的醇溶液。

氯仿的纯化:先用浓硫酸除去乙醇,再用无水氯化钙干燥,最后进行蒸馏。氯仿遇金属钠会发生爆炸,不可用金属钠干燥。

29.氯磺酸(ClSO3H)

处理氯磺酸时必须非常小心,它对皮肤和衣服的腐蚀性很强,与水发生剧烈反应。如果试剂不纯,可以在全玻璃的装置中进行蒸馏,收集沸点在148~150℃/100kPa的馏分,应对馏分采取防潮措施。

30.氯化亚锡

无水氯化亚锡易溶于丙酮和1-戊醇,溶于无水甲醇和无水乙醇;不溶于苯,甲苯,二甲苯和氯仿。只要有微量的水就立即水解,形成一种乳状沉淀。

用油浴在195~200℃对结晶氯化亚锡(SnCl2?2H2O)加热1小时,熔融物冷却后变为粉末状,可保存在干燥器或塞紧的瓶中,所得产物在许多实验中都可满足要求。

用下面的步骤可得到更好的无水氯化亚锡:在400 mL的烧杯中加入102 g(89.5 mL,1 mol)新蒸的乙酸酐,123 g分析纯的SnCl2?2H2O(0.5 mol),结晶立即脱水,放热,乙酐沸腾。1小时后,用布氏漏斗或磨砂玻璃漏斗过滤无水氯化亚锡,用两份30 mL的无水醚洗涤除去乙酐,然后在干燥器中干燥过夜。可保存在干燥器中或塞紧的瓶中。

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