有機(jī)合成實驗設(shè)計.doc

第六部分有機(jī)化學(xué)設(shè)計性實驗 6.1設(shè)計性實驗總體要求 為了鞏固學(xué)生基本操作技能訓(xùn)練和所學(xué)習(xí)的各種有關(guān)知識，進(jìn)一步培養(yǎng)面向21世紀(jì)的學(xué)生所必備的獨立地綜合運用所學(xué)知識和技能進(jìn)行科學(xué)研究的能力我們安排了多個設(shè)計實驗的內(nèi)容。這些實驗的內(nèi)容是要求學(xué)生運用已學(xué)習(xí)過的知識，通過查閱文獻(xiàn)，借鑒前人的經(jīng)驗教訓(xùn)，設(shè)計出常量或半微量或微型實驗的方案，在教師認(rèn)可后并在教師指導(dǎo)下，自己動手合成某些有實用價值的中間體或化合物。也可以結(jié)合教師科學(xué)研究的需要，合成一些原料或中間體，通過設(shè)計實驗進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生獨立進(jìn)行研究和創(chuàng)新的能力。 學(xué)會查閱文獻(xiàn)，包括從多媒體計算機(jī)的光盤及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中查閱并利用古今中外的各種書籍、資料及具代表性的期刊、雜志。但是，要注意的是，各種文獻(xiàn)中記載的實驗步驟和條件往往彼此不同，有些內(nèi)容出于保密等原因而不詳實，這就要求學(xué)生能運用已獲得的知識和技能獨立地進(jìn)行正確的判斷、綜合。通過透徹掌握目標(biāo)分子的合成原理、主副反應(yīng)、產(chǎn)物（含副產(chǎn)物）的有關(guān)性能（如溶解度、熔點、沸點），設(shè)計出可行的實驗方案（包括合成路線、使用的原料與試劑、儀器的選用、操作條件的控制、主副產(chǎn)物的分離、產(chǎn)品的精制、鑒定等）。 設(shè)計方案經(jīng)教師審定后，學(xué)生獨立進(jìn)行實驗。實驗用量最好半微量或進(jìn)行微型實驗。 實驗后除了要交出產(chǎn)品還應(yīng)寫出設(shè)計實驗報告。設(shè)計實驗報告應(yīng)按小論文形式撰寫。其格式可參照一般化學(xué)、化工雜志的論文，應(yīng)當(dāng)包括題目、作者、提要（摘要）、關(guān)鍵詞、實驗內(nèi)容、結(jié)果討論、主要參考文獻(xiàn)等欄目。要簡要地介紹題目的背景、實驗的目的意義，要有實驗步驟的精確描述（包括原料的配比和用量、工藝流程和實驗條件、有關(guān)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象等等），要有實驗結(jié)果的有關(guān)數(shù)據(jù)（包括產(chǎn)物的產(chǎn)量和收率、產(chǎn)品質(zhì)量的有關(guān)物理參數(shù)及文獻(xiàn)值、圖表、波譜及其他有關(guān)數(shù)據(jù)，等等），要有討論（包括對實驗結(jié)果的評價、對實驗的改進(jìn)意見、意外情況的分析及自己的心得體會等）。 教師在設(shè)計實驗實施的過程中要始終起指導(dǎo)作用。對各設(shè)計實驗必須都心中有數(shù)，為學(xué)生獨立完成實驗提供必要的軟硬件支持。在審查學(xué)生制定的設(shè)計方案時，切不可忽略對安全因素的審查，在安全上要做到萬無一失。在實驗過程中要觀察和評價學(xué)生的操作技術(shù)正確與否，必要時及時予以糾正。要隨時準(zhǔn)備解答學(xué)生實驗中出現(xiàn)的各種問題。總之，在充分體現(xiàn)學(xué)生的主體作用的同時，要充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。 6.2 雙酚A的合成（一）提示 1雙酚A的化學(xué)名稱是2，2一雙（4一羥基苯基）丙烷。該化合物是一個用途很廣的化工原料。它是雙酚A型環(huán)氧樹脂及聚碳酸酯等化工產(chǎn)品的合成原料，還可用作聚氯乙烯塑料的熱穩(wěn)定劑，電線防老劑，油漆、油墨等的抗氧劑和增塑劑。2從文獻(xiàn)看，雙酚A的制備方法主要是通過苯酚和丙酮的縮合反應(yīng)：反應(yīng)在CCl4，CHCl3，CH2Cl2，C6H5Cl等有機(jī)溶劑中進(jìn)行。鹽酸、硫酸等質(zhì)子酸作催化劑。3還有其他的合成方法。（二）要求 1查閱有關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計并確定一種可行的制備實驗方案。2制備25g的雙酚A產(chǎn)品。（三）參考文獻(xiàn) 1周科衍、呂俊民主編，有機(jī)化學(xué)實驗（第二版），高等教育出版社，1984年。2其他。6.3芐叉丙酮的合成（一）提示1芐叉丙酮的化學(xué)名稱是4-苯基一3一丁烯一2一酮。它是一個用途廣泛的有機(jī)化合物，尤其是在香料工業(yè)和電鍍工業(yè)中。它本身是肉桂醛香料系列中的一個香料，以它為原料得到的一系列衍生物也很重要；在電鍍工業(yè)中，它和其他成分一起被配成溶液，用作一些合金的光亮劑，例如鉛錫合金、鉛鋅合金的光亮劑。除此以外，它還具有一定的殺蟲活性和驅(qū)蟲功效。能用作殺蟲劑中的穩(wěn)定劑。2主要合成方法a 醛酮縮合反應(yīng)b 與酸化試劑反應(yīng)此外，還有其他合成方法。（二）要求 1查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計并確定一種切實可行的實驗方案（最好是半微量或微型）。 2合成0 .52g左右的產(chǎn)品。條件許可前提下，可以探討各合成方法的特點。（三）參考文獻(xiàn) 1韓廣甸、趙樹緯、李述文等編譯，有機(jī)化學(xué)制備手冊（第一版），中卷，化學(xué)工業(yè)出版社，1985年。 2趙何為、朱承炎主編，精細(xì)化工實驗，華東化工學(xué)院出版社，1992年。 3其他。 6.4乙?；F的合成（一）提示 1二茂鐵是一個非常穩(wěn)定的化合物。它的化學(xué)穩(wěn)定性是由于分子中最高成鍵軌道和最低反鍵軌道之間的能壘較大（約為4eV），同時也由于軌道之間成鍵時交蓋較好。Fe2+中心原子的所有最外層價鍵軌道（3d，4S，4p）與兩個環(huán)戊二烯的p軌道交疊，使得二茂鐵比游離的環(huán)戊二烯負(fù)離子具有更大的“芳香性”，因此二茂鐵可以發(fā)生典型的親電取代反應(yīng)，進(jìn)行Friedel-Crafts反應(yīng)的相對難易程度與其他化合物比較如下： PhOHPhFePhPhOCH3PhOsPhPhH 所以，從二茂鐵制備乙?；F容易進(jìn)行。2該化合物制備的基本反應(yīng)3反應(yīng)粗產(chǎn)物可以用柱層析分離法進(jìn)行提純。（二）要求1查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計并確定一種可行的半微量制備或微型實驗方案。 2合成產(chǎn)品0.52g，測定產(chǎn)品熔點。3注意催化劑的選用。（三）參考文獻(xiàn) 1吳世暉、周景堯、林子森等編著，中級有機(jī)化學(xué)實驗（第三版），高等教育出版社，1986年。 6.5 DielsAlder的環(huán)加成反應(yīng)（一）提示 1共軛二烯與帶有強(qiáng)吸電子基烯烴的環(huán)加成反應(yīng)很容易進(jìn)行，甚至需要冰水冷卻以控制反應(yīng)平穩(wěn)地進(jìn)行。環(huán)戊二烯與順丁烯二酸酐的反應(yīng)可表達(dá)為：2亦可以用呋喃與順丁烯二酸酐的環(huán)加成反應(yīng)進(jìn)行設(shè)計實驗。（二）要求 1查閱文獻(xiàn)后，設(shè)計出合理可行的半微量制備或微型實驗方案；2制備0.52g產(chǎn)品，測定其熔點。（三）參考文獻(xiàn) 1吳世暉、周景堯、林子森編著，高等教育出版社。1986年。 2華南師范大學(xué)等五校合編，曾昭瓊主編，有機(jī)化學(xué)實驗（第2版），高等教育出版社，1987年。 3谷瑯瑯、賈韻儀、姚子鵬編著，有機(jī)化學(xué)實驗，復(fù)旦大學(xué)出版社，1991年。6.6西佛堿及其銅配合物合成（一）提示 1人們?yōu)榱搜芯可矬w內(nèi)蛋白質(zhì)與過渡金屬離子配合物所產(chǎn)生的生命活動，常合成一些結(jié)構(gòu)類似但又簡單的配合物，從對這些模擬化合物的研究中可以觀察到類似的生命現(xiàn)象。合成Cosalen或Cusalen就是這項研究工作的一部分。Salen是水楊醛（鄰羥基苯甲醛）與乙二胺縮合形成的產(chǎn)物西佛堿，通常將醛類與有機(jī)胺類縮合的產(chǎn)物統(tǒng)稱為西佛堿。2. 合成的基本反應(yīng)是：（二）要求 1設(shè)計出合理的半微量或微型實驗方案。 2制備 0.52g的 salen。3制備 0.52g的Cusalen。（三）參考文獻(xiàn) 1樊能廷編著，有機(jī)合成事典，北京理工大學(xué)出版社，1992年。 2中國化學(xué)會編，最近奧林匹克化學(xué)竟賽題及解答，科學(xué)普及出版社，1993年。6.7以甲苯為原料的三步合成（一）提示1這個設(shè)計實驗是多步合成的訓(xùn)練。例如，以甲苯為原料，通過FriedelCrafts酰基化反應(yīng)制得p-CH3PhCOCH3再與苯甲醛進(jìn)行ClaisenSchmidt縮合得到，不飽和酮p-CH3PhCOCH=CHPh（Z， E兩種），進(jìn)而與溴進(jìn)行1,2和1,4親電加成，從而制得最終產(chǎn)物：2鑒于多步合成的產(chǎn)品越來越少，制定方案時可以先做常量實驗，而后是半微量實驗，最后是微型實驗。（二）要求 1在制定完整的多步合成設(shè)計實驗方案之后，原則上應(yīng)按方案進(jìn)行實驗。 2如果由于主客觀原因，自制的產(chǎn)品（或得不到產(chǎn)品）不可能繼續(xù)進(jìn)行下一步實驗，允許用實驗室提供的原料（如果可能的話）繼續(xù)進(jìn)行實驗。但實驗室提供的不得多于兩步合成的原料（含初始原料）。