實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>
1. 了解歧化反應(yīng)(Cannizzaro反應(yīng))的原理,掌握苯甲醇和苯甲酸的制備方法。
2. 進(jìn)一步熟悉分液漏斗的使用,掌握萃取、洗滌、干燥等實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)。
3. 鞏固重結(jié)晶法和蒸餾等基本實(shí)驗(yàn)操作。
實(shí)驗(yàn)原理
芳醛和其它無a一活潑氫的醛(如甲醛、三甲基乙醛等)與濃的強(qiáng)堿溶液作用時(shí),發(fā)生自身氧化還原反應(yīng),一分子醛被還原為醇,另一分子醛被氧化為酸,此反應(yīng)稱為 Cannizzaro 反應(yīng)。例如:

Cannizzaro 反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是羰基的親核加成。反應(yīng)涉及了羥基負(fù)離子對一分子芳香醛的親核加成,加成物的負(fù)氫向另一分子苯甲醛的轉(zhuǎn)移和酸堿交換反應(yīng),其機(jī)理可表示如下:

苯甲醛在低溫和過量堿存在下,產(chǎn)物可分離出苯甲酸芐酯,這可能是由于苯甲醇在堿溶液中形成芐氧負(fù)離子(C6H5CH2O-)對苯甲醛發(fā)生親核加成反應(yīng)的結(jié)果。

在 Cannizzaro 反應(yīng)中,通常使用50%的濃堿,其中堿的物質(zhì)的量比醛的物質(zhì)的量多一倍以上。否則反應(yīng)不完全,未反應(yīng)的醛與生成的醇混在一起,通過一般蒸餾很難分離。芳醛與甲醛在濃堿存在下發(fā)生交叉的 Cannizzaro反應(yīng),更活潑的甲醛作為氫的受體。當(dāng)使用過量甲醛時(shí),芳醛幾乎可全部轉(zhuǎn)化為芳醇,過量的甲醛被轉(zhuǎn)化為甲酸鹽和甲醇。
實(shí)驗(yàn)步驟
1.在 100mL 錐形杯中加入18 g 氫氧化鉀,18 mL 水,充分振蕩,使其完全溶解[1]。
2.將 20 mL 苯甲醛分批加入,充分搖動(dòng),使其成蠟狀[2]。
3.放置過夜后,加入 60 mL 水,充分搖動(dòng),如還不溶,補(bǔ)加少量水或溫?zé)崾谷躘3]。
4.冷卻后混合物倒入分液漏斗中,分別用 20 mL 乙酸乙酯分三次萃取。水相備用。合并乙酸乙酯相,分別用 5mL 飽和NaHSO3洗滌、10 mL 10%Na2CO3 和10 mL 冷水洗滌。乙酸乙酯提取液用無水硫酸鎂干燥。
5.蒸餾除去乙酸乙酯。然后蒸餾收集 198-204℃餾分,即為苯甲醇。純苯甲醇為無色液體,b.p.205.3℃,d2 241.0419, nD 201.5396。
6.稱重,計(jì)算產(chǎn)率。
7.在攪拌下將保留的水層用濃鹽酸酸化至使剛果紅試紙變藍(lán),充分冷卻析出苯甲酸。
8.抽濾,洗滌,干燥,稱重,計(jì)算產(chǎn)率。純苯甲酸為無色針狀晶體, m.p.122.13℃。
注意事項(xiàng)
[1] 這里為濃堿,操作需小心,盡量不要沾到皮膚上,若沾上,則及時(shí)沖洗。
[2] 苯甲醛必須是新蒸餾過的,且分批加入,每加一次都應(yīng)用軟木塞塞緊瓶塞,用力振蕩,若溫度過高,可將反應(yīng)瓶放入冷水浴中冷卻,如此反復(fù)至反應(yīng)物成白色蠟狀,可放置過夜。
[3] 將燒瓶安置在鐵架臺(tái)上,在微熱條件下加水,使瓶內(nèi)蠟狀物溶解,如不溶,則繼續(xù)邊攪拌邊加水,至到所有的固體溶解。
[4] 乙酸乙酯回收后剩下的溶液則改用空氣冷凝管,蒸餾收集198-204℃餾分(苯甲醇b.p.205.4℃)。