中级化学实验教案.pdf

中 级 化 学 实 验 教 案 1 实验一 水杨醛缩邻苯二胺 与 Cu( Ⅱ) 、Ni( Ⅱ)配合物的微波液/ 固相合成 一、实验目的： 熟悉微波反应的基本原理及探索液/ 固相合成的条件。 掌握配位化合物的基本合成方法及配位化合物基本性质的测定。 二、实验原理： 8 11 微波是包含电场和磁场的电磁波，其频率大约为 3 ×10 ~3 ×10 Hz （波长1m到 1mm）， 9 其电场对于带电粒子产生作用力使之迁移或旋转。由于微波中的电磁场以每秒 2.4 ×10 的 频率变换方向，通常的分子集合体如液体或固体根本跟不上如此快速的方向切换，因此产生 磨擦而发热。微波加热的频率可以是 918MHz和 2.45GHz 。 物体在微波加热中受热程度可以用下表示[1] ： tan δ= ε+ ε’ 式中ε是分子或分子集合体能被电场极化的程度，ε’是介质将电能转化为热能的效率，而 tan δ则表征物体在给定频率和温度下将电磁场能转化为热能的效率，取决于其物理状态、 电磁波的频率、温度和混合物的成分。实验表明，微波介电加热的效果除了取决于物体本身 [2] 的tan δ值之外，还与反应物的粒度、数量及介质的热容量有关 。 Liu和Wightman最旱将微波技术用于有机物分解反应。自从 1986 年Cedye发现微波可以 显著加快有机化学合成以来，微波技术在化学元素中的应用倍受重视。因为微波介电加热可 以直接在普通家用微波炉进行，具有时短、低能和高效率等特点。如果选用tan值大而沸点 高的溶剂如DMF并采用微波加热快速升温，（应注意使最高温度低于溶剂沸点以避免挥发。） 变不仅可以要敞开体系中反应，而且不会污染环境[1] 。 微波介电热中的能量大约为几个J ·mol-1不，不能激发分子进入高能级，但是可以通过 在分子中储存微波能量即通过改变分子排列等焓或熵效应来降低活化中的自由能[6] 。实验发 现，采用微波介电加热可使反庆物体中某些热点产温度高于体相 50℃，活化了反应物分子 并缩短了反应的：诱导期”，从而加快了反应。 由于微波介电加热是对反应物直接加热，因此，如果反应物的值足够大而双包含有偶极运动 的分子，就右以采用：干反应”（不用溶剂传导热），从而避免发溶剂挥发造成的污染以及封 闭体系反应中产生的压力过高等现象。 三、仪器和药品 微波炉，循环式真空泵，熔点测定仪，摩尔电导仪，红外干燥器，1/100 电子天平，研 2 钵，抽虑瓶，1000ml 圆底烧瓶，直接管，冷凝管，滴液漏斗，铁架台，100ml 烧杯（4 个）， 10ml 量筒（2 个），布式漏斗。 邻苯二胺，水杨醛，无水乙醇，DMF ，CuAc ▪H O，NiAc ▪4H O，均为分析纯。 2 2 2 2 四、实验步骤： 1. 配体的微波液相合成： （1）将圆底烧瓶、直接管、冷凝管在微波炉中装配好反应系统，注意密封性。 （2 ）称取 0.22 克邻苯二胺，放入 100ml 烧杯中，再加入 10ml 无水乙醇，搅拌至全溶 （约5min ）。然后，缓慢滴加0.5 ml （约4 mmol ）水杨醛（观察现象）。 （3 ）将所得溶液转入圆底烧瓶中，通循环水冷却，低火加热2~3 分钟。 （4 ）将所得混合物用布氏漏斗抽滤，得粗产品。再将所的产品放入 100ml 烧杯中，加 入 20ml 乙醇，用电炉加热至沸，趁热过滤。所得产物用红外干燥仪干燥，称量。 2. 配合物的微波固相合成： （1）Ni(II) 配合物的合成 ① 称取所制配体 0.13 克(0.5 mmol)，NiAc ▪