二茂鐵制備過程中的分離與提純(臺州市公開課)

1、二茂鐵制備過程中的二茂鐵制備過程中的分離與提純分離與提純2012.3.30二茂鐵是最重要的金屬茂基配合物，也是最早二茂鐵是最重要的金屬茂基配合物，也是最早被發(fā)現(xiàn)的夾心配合物被發(fā)現(xiàn)的夾心配合物,它掀開了有機金屬化學新它掀開了有機金屬化學新的帷幕，的帷幕，1973年慕尼黑大學的恩斯特年慕尼黑大學的恩斯特奧托奧托菲菲舍爾及倫敦帝國學院的杰弗里舍爾及倫敦帝國學院的杰弗里威爾金森爵士因威爾金森爵士因此被授予諾貝爾化學獎此被授予諾貝爾化學獎 Fe二茂鐵及其衍生物已廣泛地被用二茂鐵及其衍生物已廣泛地被用作火箭燃料添加劑、汽油的抗震作火箭燃料添加劑、汽油的抗震劑、硅樹脂和橡膠的熱化劑、紫劑、硅樹脂和橡膠的熱化

2、劑、紫外光的吸收劑等。外光的吸收劑等。 知識預備知識預備熔點熔點 173174 , 沸點沸點 249,當當溫度高于溫度高于100時容時容易升華易升華，不溶于水不溶于水，能，能溶溶于于乙醚乙醚等大多數(shù)有等大多數(shù)有機溶劑，對堿和非氧化性酸穩(wěn)定機溶劑，對堿和非氧化性酸穩(wěn)定 。乙醚乙醚不溶于水不溶于水,沸點沸點 34.6， 液體密度（液體密度（20）為）為0. 7135g/mLFe實驗原理實驗原理 二茂鐵的制備方法較多，本實驗采用二茂鐵的制備方法較多，本實驗采用非水非水溶劑法，是實驗室合成二茂鐵的一種較為溶劑法，是實驗室合成二茂鐵的一種較為簡單易行的方法。其制備反應如下簡單易行的方法。其制備反應如下K

3、OH + C5H6 C5H5K+ H2O 2 C5H5K + FeCl2 (C5H5)2 Fe + 2KCl C5H6 久存后會聚合為二聚體。久存后會聚合為二聚體。 從環(huán)戊二烯二聚體制備環(huán)戊二烯單體從環(huán)戊二烯二聚體制備環(huán)戊二烯單體實驗步驟一實驗步驟一如何從環(huán)戊二烯二聚體制備環(huán)戊二烯單體？如何從環(huán)戊二烯二聚體制備環(huán)戊二烯單體？得到的產物如何分離？得到的產物如何分離？分餾法分餾法制備環(huán)戊二烯單體制備環(huán)戊二烯單體實驗步驟一實驗步驟一接收瓶中放入接收瓶中放入少量少量CaCl2 , 加加熱，收集熱，收集41 42 餾分約餾分約50 mL,備用備用 圓底燒瓶圓底燒瓶水冷凝管水冷凝管ab冷凝水應由冷凝水應由

4、 口流入口流入溫度計溫度計 分餾柱分餾柱b固體干燥劑：固體干燥劑：Na2SO4、MgSO4CaCl2 6H2ONa2SO4 10H2OMgSO4 7H2O氯化亞鐵晶體氯化亞鐵晶體(FeCl24H2O)的制備的制備實驗步驟二實驗步驟二1、取一只小燒杯，放入約、取一只小燒杯，放入約4g鐵屑，向其中注入鐵屑，向其中注入 15mL1molL-1 溶液，浸泡數(shù)分鐘后，溶液，浸泡數(shù)分鐘后， 用用 法分離并洗滌鐵屑，晾干。法分離并洗滌鐵屑，晾干。傾析傾析Na2CO32、在小燒杯中放入上述鐵屑，并注入、在小燒杯中放入上述鐵屑，并注入15mL濃鹽濃鹽 酸和酸和15mL水，加熱至水，加熱至70，數(shù)分鐘后過濾，數(shù)分

5、鐘后過濾， 將濾液轉入將濾液轉入 中蒸發(fā)濃縮至溶液表面出現(xiàn)中蒸發(fā)濃縮至溶液表面出現(xiàn) 為止，為止， 、 ，并用少量，并用少量 洗滌晶體，取出晶體用干凈的洗滌晶體，取出晶體用干凈的 吸干。吸干。蒸發(fā)皿蒸發(fā)皿晶膜晶膜冷卻結晶冷卻結晶抽濾抽濾酒精酒精濾紙濾紙HCl3、FeCl24H2O FeCl2？氯化亞鐵晶體氯化亞鐵晶體(FeCl24H2O)的制備的制備實驗步驟二實驗步驟二1、取一只小燒杯，放入約、取一只小燒杯，放入約4g鐵屑，向其中注入鐵屑，向其中注入 15mL1molL-1 溶液，浸泡數(shù)分鐘后，溶液，浸泡數(shù)分鐘后， 用用 法分離并洗滌鐵屑，晾干。法分離并洗滌鐵屑，晾干。傾析傾析Na2CO32、在

6、小燒杯中放入上述鐵屑，并注入、在小燒杯中放入上述鐵屑，并注入15mL濃鹽濃鹽 酸和酸和15mL水，加熱至水，加熱至70，數(shù)分鐘后，數(shù)分鐘后趁熱過趁熱過濾濾，將濾液轉入，將濾液轉入 中蒸發(fā)濃縮至溶液表面出現(xiàn)中蒸發(fā)濃縮至溶液表面出現(xiàn) 為止，為止， 、 ，并用少量，并用少量 洗滌晶體，取出晶體用干凈的洗滌晶體，取出晶體用干凈的 吸干。吸干。蒸發(fā)皿蒸發(fā)皿晶膜晶膜冷卻結晶冷卻結晶抽濾抽濾酒精酒精濾紙濾紙3、FeCl24H2O FeCl2？HCl二茂鐵的制備二茂鐵的制備N2接液封裝置接液封裝置實驗步驟三實驗步驟三思考思考1、與普通漏斗、與普通漏斗相比從恒壓滴液漏斗相比從恒壓滴液漏斗中滴加液體的好處有中滴加

7、液體的好處有哪些？哪些？恒壓滴液漏斗恒壓滴液漏斗思考思考1、與普通漏斗相比從恒壓滴液漏斗中滴、與普通漏斗相比從恒壓滴液漏斗中滴加液體的好處有哪些？加液體的好處有哪些？恒壓滴液漏斗恒壓滴液漏斗答：可以控制液體的流速，平衡氣壓有利答：可以控制液體的流速，平衡氣壓有利于液體順利下滴。于液體順利下滴。分液漏斗分液漏斗旋塞旋塞旋塞旋塞普通漏斗普通漏斗支管支管使內外氣體相通使內外氣體相通二茂鐵的制備二茂鐵的制備N2接液封裝置接液封裝置實驗步驟三實驗步驟三恒壓滴液漏斗恒壓滴液漏斗思考思考2、制備環(huán)戊二、制備環(huán)戊二烯鉀的過程中通氮氣烯鉀的過程中通氮氣與接液封裝置的作用與接液封裝置的作用是什么？是什么？答：是為

8、了防止環(huán)戊二烯鉀被空氣中的氧答：是為了防止環(huán)戊二烯鉀被空氣中的氧氣氧化而變質。氣氧化而變質。二茂鐵的制備二茂鐵的制備N2接液封裝置接液封裝置實驗步驟三實驗步驟三恒壓滴液漏斗恒壓滴液漏斗思考思考3、洗滌的目的、洗滌的目的是什么？如何判斷產是什么？如何判斷產品已用水洗滌干凈？品已用水洗滌干凈？答：除去二茂鐵中易溶于水的雜質。答：除去二茂鐵中易溶于水的雜質。取最后一次洗滌液，向其中滴入硝酸酸化取最后一次洗滌液，向其中滴入硝酸酸化的硝酸銀溶液，若無沉淀產生，則說明產品的硝酸銀溶液，若無沉淀產生，則說明產品已洗滌干凈。已洗滌干凈。二茂鐵的制備二茂鐵的制備N2接液封裝置接液封裝置實驗步驟三實驗步驟三恒壓滴

9、液漏斗恒壓滴液漏斗思考思考4、每次洗滌后、每次洗滌后乙醚層在哪層乙醚層在哪層？如何？如何從中分離出乙醚層？從中分離出乙醚層？如何從乙醚層中分離如何從乙醚層中分離出產品？出產品？答：上層、分液操作。答：上層、分液操作。將分液漏斗中的乙醚層轉入到將分液漏斗中的乙醚層轉入到 中中 (或采用或采用 結晶的方法結晶的方法)。 蒸發(fā)結晶蒸發(fā)結晶冷卻冷卻蒸發(fā)皿蒸發(fā)皿升華法提純二茂鐵升華法提純二茂鐵實驗步驟四實驗步驟四二茂鐵的提純二茂鐵的提純思考思考:二茂鐵的進一步提純方法有哪些？二茂鐵的進一步提純方法有哪些？或重結晶法提純二茂鐵或重結晶法提純二茂鐵3 3、某混合溶液中某混合溶液中NH4ClO4和和NaCl的

10、質量分數(shù)分的質量分數(shù)分別為別為0.300.30和和0.l50.l5（相關物質的溶解度曲線見圖（相關物質的溶解度曲線見圖9 9）。）。從混合溶液中獲得較多從混合溶液中獲得較多NH4ClO4晶體的實驗操作依晶體的實驗操作依次為（填操作名稱）次為（填操作名稱） 、干燥。、干燥。蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、抽濾、洗滌蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、抽濾、洗滌變式、變式、某混合溶液中某混合溶液中NH4ClO4和和NaCl的質量分數(shù)的質量分數(shù)分別為分別為0.300.30和和0.400.40（相關物質的溶解度曲線見圖（相關物質的溶解度曲線見圖9 9）。從混合溶液中獲得較多）。從混合溶液中獲得較多NH4ClO4晶體的實驗晶體的實

11、驗操作依次為（填操作名稱）操作依次為（填操作名稱） 、干燥。干燥。蒸發(fā)濃縮、蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、趁熱過濾、冷卻結晶、抽濾、洗滌冷卻結晶、抽濾、洗滌4、正丁醛經催化劑加氫得到含少量正丁醛的正丁醛經催化劑加氫得到含少量正丁醛的1丁醇粗品，為純化丁醇粗品，為純化1丁醇，該小組查閱文獻丁醇，該小組查閱文獻得知：得知：RCHO+NaHSO3（飽和）（飽和）RCH(OH)SO3Na；沸點：乙醚沸點：乙醚34，1丁丁醇醇118，并設計出如下提純路線：，并設計出如下提純路線：試劑試劑1為為_，操作，操作1為為_，操作，操作2為為_，操作，操作3為為_。飽和飽和NaHSO3溶液溶液過濾過濾萃取萃取蒸餾蒸餾思考思

12、考:已知實驗室制得的粗溴苯中含有已知實驗室制得的粗溴苯中含有少量的雜質溴化氫、溴化鐵、溴、苯，少量的雜質溴化氫、溴化鐵、溴、苯，試設計分離和提純溴苯的實驗方案？試設計分離和提純溴苯的實驗方案？試劑試劑操作操作粗溴苯粗溴苯回歸課本回歸課本有機化學基礎有機化學基礎第第50頁頁思考思考:已知實驗室制得的粗溴苯中含有已知實驗室制得的粗溴苯中含有少量的雜質溴化氫、溴化鐵、溴、苯，少量的雜質溴化氫、溴化鐵、溴、苯，試設計分離和提純溴苯的實驗方案？試設計分離和提純溴苯的實驗方案？水水下層液體下層液體萃取、分液萃取、分液濾液濾液下層液體下層液體NaOH溶液溶液萃取、分液萃取、分液無水無水CaCl2過濾過濾溴苯

13、溴苯粗溴苯粗溴苯蒸餾蒸餾 水水萃取、分液萃取、分液下層液體下層液體回歸課本回歸課本1、已知已知NaOH 能溶于乙醇，能溶于乙醇，K2FeO4難溶于乙醇，難溶于乙醇，在水溶液中易水解：在水溶液中易水解：4FeO42- +10H2O 4Fe(OH)3 + 8OH- +3O2提純提純K2FeO4 (含含少量少量NaOH)時最好選用的洗滌劑時最好選用的洗滌劑是是A、水、水 B、KOH溶液、乙醇溶液、乙醇C、氯化銨溶液、乙醇、氯化銨溶液、乙醇 D、乙醇、乙醇D下列選項中，最適合作為下列選項中，最適合作為C u(NH3)4SO4H2O（含少量（含少量（NH4）2SO4 ）的洗滌液是的洗滌液是 。A.乙醇乙醇 B. 蒸餾水蒸餾水 C. 乙醇和水的混合液乙醇和水的混合液 D. 飽和硫酸鈉溶液飽和硫酸鈉溶液2、已知（已知（NH4）2SO4在水中可溶，在乙醇中難溶。在水中可溶，在乙醇中難溶。 C u(NH3)4SO4H2O在乙醇在乙醇水混合溶劑中的溶解水混合溶劑中的溶解度隨乙醇體積分數(shù)的變化曲線示意圖如下：度隨乙醇體積分數(shù)的變化曲線示意圖如下： C晶體洗滌方法小