呋喃甲醇和呋喃甲酸的制備——化學(xué)實(shí)驗(yàn)示范教學(xué)中心呋喃甲醇和呋喃甲酸的制備——化學(xué)實(shí)驗(yàn)示范教學(xué)中心1一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)呋喃甲醛在濃堿條件下進(jìn)行Cannizzaro反應(yīng)制得相應(yīng)的醇和酸的原理和方法掌握減壓蒸餾和重結(jié)晶等基本操作

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)呋喃甲醛在濃堿條件下進(jìn)行Cannizzaro二、實(shí)驗(yàn)原理在濃的強(qiáng)堿作用下，不含-活潑氫的醛類(lèi)可以發(fā)生分子間自身氧化還原反應(yīng)，一分子醛被氧化成酸，而另一分子醛則被還原為醇，此反應(yīng)稱為坎尼查羅(Cannizzaro)反應(yīng)。二、實(shí)驗(yàn)原理在濃的強(qiáng)堿作用下，不含二、實(shí)驗(yàn)原理反應(yīng)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(duì)一分子不含-H的醛的親核加成，加成物的負(fù)氫向另一分子醛的轉(zhuǎn)移和酸堿交換反應(yīng)，其反應(yīng)機(jī)理表示如下：二、實(shí)驗(yàn)原理反應(yīng)實(shí)質(zhì)是羰基的親核加成三、基本操作與技術(shù)減壓蒸餾

原理減壓蒸餾即是在降低壓力的條件下進(jìn)行的蒸餾。高沸點(diǎn)的有機(jī)物（一般沸點(diǎn)≥200℃）或在常壓下蒸餾易發(fā)生分解、氧化或聚合的有機(jī)化合物，?？捎脺p壓蒸餾進(jìn)行分離和提純。沸點(diǎn)與壓力的關(guān)系經(jīng)驗(yàn)規(guī)則：若系統(tǒng)的壓力接近大氣壓時(shí)，壓力每降低1.33KPa

(10mmHg)，則沸點(diǎn)下降0.5℃，若系統(tǒng)在較低壓力狀態(tài)時(shí)，壓力降低一半，沸點(diǎn)下降10℃。三、基本操作與技術(shù)減壓蒸餾三、基本操作與技術(shù)裝置①蒸餾部分：

克氏蒸餾頭（或Y型管加普通蒸餾頭）可減少由于液體暴沸而濺入冷凝管的可能性；

氣化中心：毛細(xì)管的作用是作為氣化中心，使蒸餾平穩(wěn)，避免液體過(guò)熱而產(chǎn)生暴沸沖出現(xiàn)象。毛細(xì)管口距瓶底約1～2mm，為了控制毛細(xì)管的進(jìn)氣量；也可以用一根上端粗、下端細(xì)的兩端開(kāi)口玻璃管從蒸餾頭直管上伸入蒸餾燒瓶液面下，上端用膠管連接并用螺旋夾控制；還可以用磁力攪拌器帶動(dòng)攪拌子形成氣化中心。減壓蒸餾時(shí)不能用碎瓷片、一端封口的斷毛細(xì)管等形成氣化中心。三、基本操作與技術(shù)裝置蒸出液接受部分，通常用多尾接液管連接兩個(gè)或三個(gè)梨形或圓形燒瓶，有時(shí)接收燒瓶需用冷卻裝置強(qiáng)制冷卻。切勿使用有裂縫或薄鄙的玻璃儀器，尤其不能用不耐壓的平底瓶，以防止內(nèi)向爆炸。減壓蒸餾的關(guān)鍵是裝置密封性要好，因此在安裝儀器時(shí)，應(yīng)在磨口接頭處涂抹少量真空油脂，以保證裝置密封和潤(rùn)滑。②抽氣部分：最常見(jiàn)的減壓泵有水泵和油泵兩種。③安全保護(hù)部分：一般有安全瓶。若使用油泵，還必須有冷阱、及分別裝有粒狀氫氧化鈉、塊狀石蠟及活性炭或硅膠、無(wú)水氯化鈣等吸收干燥塔，以避免低沸點(diǎn)溶劑，特別是酸和水汽進(jìn)入油泵而降低泵的真空效能。所以在油泵減壓蒸餾前必須在常壓或水泵減壓下蒸除所有低沸點(diǎn)液體和水以及酸、堿性氣體。④測(cè)壓部分：采用測(cè)壓計(jì)，通常利用水銀壓力計(jì)來(lái)測(cè)量減壓系統(tǒng)的壓力。水銀壓力計(jì)又有開(kāi)口式水銀壓力計(jì)、封閉式水銀壓力計(jì)。三、基本操作與技術(shù)蒸出液接受部分，通常用多尾接液管連接兩個(gè)或三個(gè)梨形或圓形燒瓶三、基本操作與技術(shù)水泵減壓裝置油泵減壓裝置三、基本操作與技術(shù)水泵減壓裝置油泵減壓裝置三、基本操作與技術(shù)操作①安裝好儀器安裝，檢查系統(tǒng)的氣密性。先旋緊毛細(xì)管上的螺旋夾子，打開(kāi)安全瓶上的二通活塞，然后開(kāi)泵抽氣，逐漸關(guān)閉二通活塞，系統(tǒng)壓力達(dá)到所需真空度且保持不變，說(shuō)明系統(tǒng)密閉。若壓力有變化，說(shuō)明漏氣，分別檢查各接口，必要時(shí)加涂少量真空脂密封。②加入需蒸餾的液體，占燒瓶容積的1/3-1/2，關(guān)閉安全瓶上的活塞，開(kāi)泵抽氣，通過(guò)螺旋夾調(diào)節(jié)毛細(xì)管導(dǎo)入空氣，使能冒出一連串小氣泡為宜。三、基本操作與技術(shù)操作

三、基本操作與技術(shù)③當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到所需壓力且穩(wěn)定后，開(kāi)啟冷凝水，熱浴加熱，蒸餾，控制餾出速度為1~2滴/秒。④蒸餾完畢后，撤熱源，慢慢打開(kāi)毛細(xì)管上的螺旋夾，并緩慢打開(kāi)安全瓶上的活塞，平衡系統(tǒng)內(nèi)外壓力，然后關(guān)泵。拆除裝置，清洗儀器。三、基本操作與技術(shù)③當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到所需壓力且穩(wěn)定后三、基本操作與技術(shù)重結(jié)晶

原理用適當(dāng)?shù)娜軇┌押须s質(zhì)的晶體物質(zhì)溶解，配制成接近沸騰的濃熱溶液，趁熱濾去不溶性雜質(zhì)，使濾液冷卻析出結(jié)晶，濾集晶體并做干燥處理的聯(lián)合操作過(guò)程叫做重結(jié)晶(recrys-tallization)或再結(jié)晶，有時(shí)也簡(jiǎn)稱結(jié)晶。重結(jié)晶是純化晶態(tài)物質(zhì)的普適的、最常用的方法之一。三、基本操作與技術(shù)重結(jié)晶三、基本操作與技術(shù)操作①選擇溶劑應(yīng)具備的條件：

溶劑對(duì)純化物高溫時(shí)有較高溶解性，低溫時(shí)溶解性較差；重結(jié)晶后能得到的固體晶型較好（但不是晶體越大越好）；對(duì)雜質(zhì)要有很好的溶解性或基本不溶解；重結(jié)晶后溶劑應(yīng)能很容易從純化物中移除；溶劑不能和被提純物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)；溶劑不能是不易揮發(fā)的或燃點(diǎn)太高的有機(jī)溶劑（如二乙醚和二硫化碳等）

三、基本操作與技術(shù)操作②飽和溶液的配制

制飽和溶液時(shí)，溶劑可分批加入，邊加熱邊攪拌，至固體完全溶解后，再多加20％左右（這樣可避免熱過(guò)濾時(shí)，晶體在漏斗上或漏斗頸中析出造成損失）。切不可再多加溶劑，否則冷后析不出晶體。

如需脫色，待溶液稍冷后，加入活性炭（用量為固體1－5％），煮沸5－10min（切不可在沸騰的溶液中加入活性炭，那樣會(huì)有暴沸的危險(xiǎn)。）三、基本操作與技術(shù)②飽和溶液的配制三、基本操作與技術(shù)三、基本操作與技術(shù)③乘熱過(guò)濾

先熟悉熱水漏斗的構(gòu)造，放入菊花濾紙（要使菊花濾紙向外突出的棱角，緊貼于漏斗壁上），先用少量熱的溶劑潤(rùn)濕濾紙（以免干濾紙吸收溶液中的溶劑，使結(jié)晶析出而堵塞濾紙孔），將溶液沿玻棒倒入，過(guò)濾時(shí)，漏斗上可蓋上表面皿（凹面向下）減少溶劑的揮發(fā)，盛溶液的器皿一般用錐形瓶（只有水溶液才可收集在燒杯中）。三、基本操作與技術(shù)③乘熱過(guò)濾三、基本操作與技術(shù)④抽濾

濾紙的直徑切不可大于漏斗底邊緣，否則濾紙會(huì)折過(guò)，濾液會(huì)從折邊處流過(guò)造成損失，將濾紙潤(rùn)濕后，可先倒入部分濾液（不要將溶液一次倒入）啟動(dòng)水循環(huán)泵，通過(guò)緩沖瓶（安全瓶）上二通活塞調(diào)節(jié)真空度，開(kāi)始真空度可低些，這樣不致將濾紙抽破，待濾餅已結(jié)一層后，再將余下溶液倒入，此時(shí)真空度可逐漸升高些，直至抽“干”為止。

停泵時(shí)，要先打開(kāi)二通活塞，再停泵，可避免倒吸。三、基本操作與技術(shù)④抽濾三、基本操作與技術(shù)⑤結(jié)晶的洗滌和干燥

用溶劑沖洗結(jié)晶再抽濾，除去附著的母液。抽濾和洗滌后的結(jié)晶，表面上吸附有少量溶劑，因此尚需用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行干燥。固體的干燥方法很多，可根據(jù)重結(jié)晶所用的溶劑及結(jié)晶的性質(zhì)來(lái)選擇，常用的方法有以卞幾種：空氣晾干的；烘干（紅外燈或烘彩）；用濾紙吸干；置于干燥器中干燥。三、基本操作與技術(shù)⑤結(jié)晶的洗滌和干燥四、主要儀器與試劑儀器:

減壓蒸餾裝置（套）、攪拌回流裝置（套）、電熱套、蒸餾裝置(套)、分液漏斗等試劑:呋喃甲醛、氫氧化鈉、乙醚、鹽酸、無(wú)水硫酸鎂、pH試紙四、主要儀器與試劑儀器:減壓蒸餾裝置（套）、攪拌回流裝五、實(shí)驗(yàn)裝置圖控溫-滴液–攪拌回流裝置

五、實(shí)驗(yàn)裝置圖控溫-滴液–攪拌回流裝置六、實(shí)驗(yàn)流程圖六、實(shí)驗(yàn)流程圖七、實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵及注意事項(xiàng)反應(yīng)溫度若高于12℃，則反應(yīng)難以控制，致使反應(yīng)物變成深紅色；若溫度過(guò)低，則反應(yīng)過(guò)慢，可能積累一些氫氧化鈉。一旦發(fā)生反應(yīng)，則過(guò)于猛烈，增加副反應(yīng)，影響產(chǎn)量及純度。氧化還原是在兩相間進(jìn)行的，必須充分?jǐn)嚢?。酸要加夠，以保證pH=3左右