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常用有機溶劑的蒸餾法純化

[2013/8/6]

  二硫化碳

  沸點46.25℃,折光率1.631 9,相對密度1.2632。

  二硫化碳為有毒化合物,能使血液神經組織中毒。具有高度的揮發性和易燃性,因此,使用時應避免與其蒸氣接觸。

  對二硫化碳純度要求不高的實驗,在二硫化碳中加入少量無水氯化鈣干燥幾小時,在水浴55℃~65℃下加熱蒸餾、收集。如需要制備較純的二硫化碳,在試劑級的二硫化碳中加入0.5%高錳酸鉀水溶液洗滌三次。除去H2S再用汞不斷振蕩以除去硫。最后用2.5%sulfuric acid汞溶液洗滌,除去所有的H2S(洗至沒有惡臭為止),再經氯化鈣干燥,蒸餾收集。

  DMF

  N,N-二甲基甲酰胺沸點149~156℃,折光率1.430 5,相對密度0.948 7。無色液體,與多數有機溶劑和水可任意混合,對有機和無機化合物的溶解性能較好。

  N,N-二甲基甲酰胺含有少量水分。常壓蒸餾時有些分解,產生二甲胺和一氧化碳。在有酸或堿存在時,分解加快。所以加入固體氫氧化鉀(鈉)在室溫放置數小時后,即有部分分解。因此,最常用sulfuric acid鈣、sulfuric acid鎂、氧化鋇、硅膠或分子篩干燥,然后減壓蒸餾,收集76℃/4800Pa(36mmHg)的餾分。其中如含水較多時,可加入其1/10體積的苯,在常壓及80℃以下蒸去水和苯,然后再用無水sulfuric acid鎂或氧化鋇干燥,最后進行減壓蒸餾。純化后的N,N-二甲基甲酰胺要避光貯存。

  N,N-二甲基甲酰胺中如有游離胺存在,可用2,4二硝基氟苯產生顏色來檢查。

  DMSO

  沸點189℃,熔點18.5℃,折光率1.4783,相對密度1.100。二甲基亞砜能與水混合,可用分子篩長期放置加以干燥。然后減壓蒸餾,收集76℃/1600Pa(12mmHg)餾分。蒸餾時,溫度不可高于90℃,否則會發生歧化反應生成二甲砜和二甲硫醚。也可用氧化鈣、氫化鈣、氧化鋇或無水sulfuric acid鋇來干燥,然后減壓蒸餾。也可用部分結晶的方法純化。

  二甲基亞砜與某些物質混合時可能發生爆炸,例如氫化鈉、高碘酸或HClO4鎂等應予注意。

  乙醇

  沸點78.5℃,折光率1.361 6,相對密度0.789 3。

  制備無水乙醇的方法很多,根據對無水乙醇質量的要求不同而選擇不同的方法。

  若要求98%~99%的乙醇,可采用下列方法:

  ⑴利用苯、水和乙醇形成低共沸混合物的性質,將苯加入乙醇中,進行分餾,在64.9℃時蒸出苯、水、乙醇的三元恒沸混合物,多余的苯在68.3與乙醇形成二元恒沸混合物被蒸出,最后蒸出乙醇。工業多采用此法。

  ⑵用生石灰脫水。于100mL95%乙醇中加入新鮮的塊狀生石灰20g,回流3~5h,然后進行蒸餾。

  若要99%以上的乙醇,可采用下列方法:

  ⑴在100mL99%乙醇中,加入7g金屬鈉,待反應完畢,再加入27.5g鄰苯二甲酸二乙酯或25g草酸二乙酯,回流2~3h,然后進行蒸餾。

  金屬鈉雖能與乙醇中的水作用,產生氫手和氫氧化鈉,但所生成的氫氧化鈉又與乙醇發生平衡反應,因此單獨使用金屬鈉不能完全除去乙醇中的水,須加入過量的高沸點酯,如鄰苯二甲酸二乙酯與生成的氫氧化鈉作用,抑制上述反應,從而達到進一步脫水的目的。

  ⑵在60mL99%乙醇中,加入5g鎂和0.5g碘,待鎂溶解生成醇鎂后,再加入900mL99%乙醇,回流5h后,蒸餾,可得到99.9%乙醇。

  由于乙醇具有非常強的吸濕性,所以在操作時,動作要迅速,盡量減少轉移次數以防止空氣中的水分進入,同時所用儀器必須事前干燥好。

  Diethyl ether

  沸點34.51℃,折光率1.352 6,相對密度0.713 78。普通Diethyl ether常含有2%乙醇和0.5%水。久藏的Diethyl ether常含有少量過氧化物

  過氧化物的檢驗和除去:在干凈的試管中放入2~3滴濃sulfuric acid,1mL2%碘化鉀溶液(若碘化鉀溶液已被空氣氧化,可用稀亞sulfuric acid鈉溶液滴到黃色消失)和1~2滴淀粉溶液,混合均勻后加入Diethyl ether,出現藍色即表示有過氧化物存在。除去過氧化物可用新配制的sulfuric acid亞鐵稀溶液(配制方法是FeSO4?H2O60g,100mL水和6mL濃sulfuric acid)。將100mLDiethyl ether和10mL新配制的sulfuric acid亞鐵溶液放在分液漏斗中洗數次,至無過氧化物為止。

  醇和水的檢驗和除去:Diethyl ether中放入少許高錳酸鉀粉末和一粒氫氧化鈉。放置后,氫氧化鈉表面附有棕色樹脂,即證明有醇存在。水的存在用無水sulfuric acid銅檢驗。先用無水氯化鈣除去大部分水,再經金屬鈉干燥。其方法是:將100mLDiethyl ether放在干燥錐形瓶中,加入20~25g無水氯化鈣,瓶口用軟木塞塞緊,放置一天以上,并間斷搖動,然后蒸餾,收集33~37℃的餾分。用壓鈉機將1g金屬鈉直接壓成鈉絲放于盛Diethyl ether的瓶中,用帶有氯化鈣干燥管的軟木塞塞住。或在木塞中插一末端拉成毛細管的玻璃管,這樣,既可防止潮氣浸入,又可使產生的氣體逸出。放置至無氣泡發生即可使用;放置后,若鈉絲表面已變黃變粗時,須再蒸一次,然后再壓入鈉絲。

  乙酸乙酯

  沸點77.06℃,折光率1.372 3,相對密度0.9003。

  乙酸乙酯一般含量為95%~98%, 含有少量水、乙醇和乙酸。可用下法純化:于1000mL乙酸乙酯中加入100mL乙酸酐,10滴濃sulfuric acid,加熱回流4h,除去乙醇和水等雜質,然后進行蒸餾。餾液用20~30g無水碳酸鉀振蕩,再蒸餾。產物沸點為77℃,純度可達以上99%。

  甲醇

  沸點64.96℃,折光率1.328 8,相對密度0.791 4。

  普通未精制的甲醇含有0.02%丙酮和0.1%水。而工業甲醇中這些雜質的含量達0.5%~1%。

  為了制得純度達99.9%以上的甲醇,可將甲醇用分餾柱分餾。收集64℃的餾分,再用鎂去水(與制備無水乙醇相同)。甲醇有毒,處理時應防止吸入其蒸氣。

  石油醚

  石油醚為輕質石油產品,是低相對分子質量烷烴類的混合物。其沸程為30~150℃,收集的溫度區間一般為30℃左右。有30~60℃,60~90℃,90~120℃等沸程規格的石油醚。其中含有少量不飽和烴,沸點與烷烴相近,用蒸餾法無法分離。

  石油醚的精制通常將石油醚用其體積的濃sulfuric acid洗滌2~3次,再用10%sulfuric acid加入高錳酸鉀配成的飽和溶液洗滌,直至水層中的紫色不再消失為止。然后再用水洗,經無水氯化鈣干燥后蒸餾。若需絕對干燥的石油醚,可加入鈉絲(與純化無水ether相同)。

  吡啶

  沸點115.5℃,折光率1.509 5,相對密度0.981 9。

  分析純的吡啶含有少量水分,可供一般實驗用。如要制得無水吡啶,可將吡啶與粒氫氧化鉀(鈉)一同回流,然后隔絕潮氣蒸出備用。干燥的吡啶吸水性很強,保存時應將容器口用石蠟封好。

  二氧六環

  沸點101.5℃,熔點12℃,折光率1.442 4,相對密度1.033 6。

  二氧六環能與水任意混合,常含有少量二乙醇縮醛與水,久貯的二氧六環可能含有過氧化物(鑒定和除去參閱ether)。二氧六環的純化方法,在500mL二氧六環中加入8mL濃hydrochloric acid和50mL水的溶液,回流6~10h,在回流過程中,慢慢通入氮氣以除去生成的乙醛。冷卻后,加入固體氫氧化鉀,直到不能再溶解為止,分去水層,再用固體氫氧化鉀干燥24h。然后過濾,在金屬鈉存在下加熱回流8~12h,最后在金屬鈉存在下蒸餾,壓入饑絲密封保存。精制過的1,4-二氧環己烷應當避免與空氣接觸。

  四氯化碳

  沸點76.8℃,折光率1.460 3,相對密度1.595。

  四氯化碳中二硫化碳達4%。純化時,可1000mL將四氯化碳與60g氫氧化鉀溶于60mL水和100mL乙醇的溶液混在一起,在50~60℃時振搖30min,然后水洗,再將此四氯化碳按上述方法重復操作再一次(氫氧化外的用量減半)。四氯化碳中殘余的乙醇可以用氯化鈣除掉。最后將四氯化碳用氯化鈣干燥,過濾,蒸餾收集76.7℃餾分。四氯化碳不能用金屬鈉干燥,因有爆炸危險。

  四氫呋喃

  沸點67℃(64.5℃),折光率1.405 0,相對密度0.889 2。

  四氫呋喃與水能混溶,并常含有少量水分及過氧化物。如要制得無水四氫呋喃,可用氫化鋁鋰在隔絕潮氣下回流(通常1000mL約需2~4g氫化鋁鋰)除去其中的水和過氧化物,然后蒸餾,收集66℃的餾分(蒸餾時不要蒸干,將剩余少量殘液即倒出)。精制后的液體加入鈉絲并應在氮氣氛中保存。

  處理四氫呋喃時,應先用小量進行試驗,在確定其中只有少量水和過氧化物,作用不致過于激烈時,方可進行純化。

  四氫呋喃中的過氧化物可用酸化的碘化鉀溶液來檢驗。如過氧化物較多,應另行處理為宜。

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