《有机化学实验复习》课件

有机化学实验复习这是一套面向高三和大学生的综合复习资料，涵盖有机化学实验的核心内容课程内容包含基础知识、实验技能与典型反应的深入讲解课程目录基础知识模块实验室安全规范、常见试剂特性、实验记录要求等基础理论知识操作技能模块分离纯化方法、有机合成基本操作、产物表征技术等实验技能综合应用模块常见有机实验、仪器分析方法、综合实验与应用等实践内容考试准备模块第一部分有机化学实验基础实验室安全规范掌握实验室基本安全要求常见试剂特性了解试剂性质与使用方法实验记录要求实验室安全规则防火防爆要求防毒措施严格控制明火使用，远离易燃使用有毒试剂时必须在通风橱易爆物质实验室必须配备灭内操作，佩戴适当的防护用火器材，掌握正确的灭火方品了解常见有机试剂的毒性法进行高温反应时要特别注特征，掌握中毒急救的基本方意温度控制，避免过热引起危法险废物处理有机试剂分类与特性溶剂分类试剂纯度与保存极性溶剂如甲醇、乙醇适用于极性化合物的溶解和反应非分析纯试剂用于一般分析实验，化学纯试剂用于AR CP极性溶剂如正己烷、苯用于非极性化合物的处理质子性溶一般合成光谱纯试剂用于光谱分析，色谱纯试剂用于色谱剂能够提供或接受质子分析非质子性溶剂在某些反应中能提供特殊的反应环境选择溶试剂保存要求避光、密封、低温，某些试剂需要惰性气体保剂时需考虑溶解度、沸点、毒性等因素护定期检查试剂质量，及时更换变质试剂实验数据记录规范记录本使用使用固定的实验记录本，按时间顺序记录每页编号，不得撕毁页面记录用碳素笔书写，保证字迹清晰持久数据记录格式记录实验目的、原理、试剂用量、操作步骤详细记录实验现象、数据测量值计算过程要完整，结果要有单位和有效数字现象描述要点客观描述实验现象，包括颜色变化、状态改变、气体产生等记录反应时间、温度变化等关键参数避免主观推测，只记录观察到的事实第二部分基础操作技能有机合成基本操作学习加热、冷却、搅拌等合成技术分离纯化方法掌握蒸馏、萃取、结晶等分离技术产物表征技术运用光谱、色谱等方法表征产物加热与冷却技术水浴加热油浴加热冷却技术适用于以下的适用于冰浴用于左右的100°C100-200°C0°C反应，温度控制稳的高温反应，温度控低温反应，干冰丙-定，安全性好操作制精确使用硅油或酮浴可达冷-78°C简单，广泛用于回石蜡油作为传热介却有助于提高反应选流、蒸馏等实验注质注意油温不可过择性，抑制副反应意水位控制，避免干高，避免分解产生有操作时注意防冻伤烧害气体蒸馏技术分馏技术减压蒸馏使用分馏柱提高分离效率，适用于沸点相常压蒸馏适用于高沸点或热敏性化合物的分离通近的化合物分离分馏柱填料增加传质面适用于沸点差异较大的液体混合物分离过降低压力来降低沸点，避免高温分解积，提高理论塔板数操作时需要良好的装置包括蒸馏瓶、蒸馏头、冷凝管和接收装置需要真空泵和压力控制系统操作时保温和合适的回流比瓶加热要缓慢均匀，收集馏分时注意温注意安全，防止装置内爆度范围蒸馏速度控制在每秒滴1-2萃取技术萃取原理基于分配系数差异进行分离操作技术正确使用分液漏斗进行萃取溶剂选择根据物质性质选择合适溶剂萃取是利用化合物在两种不混溶溶剂中溶解度的差异进行分离的方法分配系数有机相水相，值越大，萃取效果越K=C/C K好常用萃取溶剂包括乙醚、氯仿、二氯甲烷等结晶与重结晶溶剂选择选择在高温时溶解度大，低温时溶解度小的溶剂溶解过程在溶剂沸点附近加热溶解，控制溶剂用量结晶析出缓慢冷却使晶体析出，过滤收集产物重结晶是最常用的固体化合物纯化方法理想的重结晶溶剂应该对杂质的溶解性与目标化合物显著不同结晶过程要缓慢进行，急剧降温会导致晶体细小，纯度降低干燥方法氯化钙无水硫酸镁强效干燥剂，不能用于醇类快速干燥，适用于醚类和烃和酚类化合物类化合物无水硫酸钠分子筛中性干燥剂，适用于大多数高效干燥剂，可重复使用，有机化合物适用于精密实验过滤技术常压过滤减压过滤热过滤技术使用普通漏斗和滤纸进行重力过使用布氏漏斗和抽滤瓶进行快速过在高温下进行过滤，防止溶质结晶滤适用于颗粒较大的固体分离，滤真空泵提供负压，大大提高过堵塞滤纸使用热水漏斗或加热装操作简单但速度较慢选择合适孔滤速度适用于大量固体的快速分置保持温度适用于重结晶过程中径的滤纸，避免固体穿透离，注意安全操作的杂质除去色谱技术基础薄层色谱柱色谱快速简便的分析分离方法，用于化合物纯度检验和组分分制备性分离技术，适用于较大量样品的分离纯化硅胶作为析硅胶板作为固定相，有机溶剂作为流动相常用的固定相，根据化合物极性差异进行分离值计算公式化合物移动距离溶剂前沿移动距离装柱要求填料均匀紧密，避免产生气泡和裂缝洗脱剂的选Rf Rf=/不同化合物具有特征的值，可用于定性分析择和梯度洗脱是关键技术要点Rf第三部分常见有机实验经典有机合成实验掌握基础合成反应的操作技能和机理理解重要官能团转化学习各类官能团之间的相互转化反应多步合成实验练习复杂分子的逐步构建过程卤代烃类实验氯代烷制备亲核取代反应通过自由基取代反应制备氯代研究和反应机理的差SN1SN2烷反应需要光照或高温引发，异一级卤代烷倾向于机SN2控制反应条件避免多元取代产理，三级卤代烷倾向于机SN1物通过蒸馏分离纯化，注意收集理反应条件如溶剂极性、温度正确的馏分温度范围对反应机理有重要影响格氏试剂制备在无水条件下制备有机镁试剂反应需要严格控制水分，使用干燥的溶剂和仪器格氏试剂是重要的有机合成中间体，可进行多种亲核加成反应醇醛酮类实验32氧化态反应类型醇、醛、酮的不同氧化态转化氧化反应和还原反应的主要类型5常用试剂、、等KMnO4K2Cr2O7NaBH4氧化还原试剂醇的氧化反应是有机化学中的重要反应类型一级醇氧化生成醛，进一步氧化生成羧酸二级醇氧化生成酮，三级醇一般不发生氧化反应条件的控制决定产物的选择性羧酸及衍生物实验羧酸制备通过醇或醛的氧化反应制备羧酸使用强氧化剂如高锰酸钾或重铬酸钾反应在酸性条件下进行，产物通过酸化析出酯化反应羧酸与醇在酸催化下形成酯键反应是可逆的，需要除去生成的水推动反应进行常用浓硫酸作为催化剂和脱水剂水解反应酯在酸性或碱性条件下水解生成羧酸和醇碱性水解称为皂化反应，反应不可逆产物分离需要酸化处理芳香族化合物实验亲电取代反应重氮化反应芳环上的典型反应类型，包括硝化、芳胺与亚硝酸反应生成重氮盐，用于磺化、卤化等制备偶氮化合物官能团转化硝化反应通过各种反应实现芳环上官能团的相使用混酸进行芳环硝化，制备硝基化4互转化合物阿司匹林的制备纯化与表征操作步骤粗产品用乙醇水混合溶剂重结晶纯化测定-反应原理将水杨酸、醋酸酐和磷酸在圆底烧瓶中混产品的熔点范围判断纯度，理论熔点为135-水杨酸与醋酸酐在磷酸催化下发生酰化反合，在水浴中加热反应反应完成后冷却至计算产率并与理论值比较，分析影137°C应，生成乙酰水杨酸阿司匹林反应温度控室温，加入冰水使产物析出过滤收集粗产响产率的因素制在85-90°C，反应时间约20分钟催化剂品，用冷水洗涤除去杂质用量要适中，过多会导致副反应乙酸乙酯的合成温度控制反应温度维持在，使用油浴加热保证温度稳定温度过高会导致醇的消去反应，温度过低反应速率缓慢115-125°C水分除去使用分水器不断除去反应生成的水，推动酯化平衡向右进行定期检查分水器中水的体积，计算反应进度产物分离反应液先用碳酸钠溶液洗涤除去未反应的醋酸，再用饱和食盐水洗涤最后用无水硫酸钠干燥，蒸馏收集的馏分77-78°C苯酚的制备与纯化重氮化反应水解反应产物分离在低温下将苯胺与亚硝酸钠将重氮盐溶液加热至沸腾进行水用氢氧化钠溶液处理反应液，苯酚0-5°C和盐酸反应生成重氮盐温度控制解，生成苯酚反应过程中有氮气转化为苯酚钠溶于水分离水层后至关重要，温度过高重氮盐会分逸出，需要在通风橱中操作反应用盐酸酸化析出苯酚，过滤收集产解反应过程中要不断搅拌，保持完成后溶液呈酸性，含有苯酚品最后重结晶纯化得到纯净苯温度稳定酚氧化反应实验氧化能力选择性还原反应实验氢化铝锂强还原剂，能还原多种羰基化合物硼氢化钠温和还原剂，选择性还原醛酮催化氢化使用钯碳等催化剂进行氢化还原还原反应是有机合成中降低化合物氧化态的重要方法氢化铝锂是最强的还原剂，能在无水条件下还原酯、酰胺等硼氢化钠相对温和，主要用于醛酮的还原催化氢化适用于不饱和键的还原第四部分仪器分析方法光谱分析和光谱的原理与应用UV-Vis IR核磁共振技术在结构鉴定中的作用NMR质谱分析分子量测定和结构解析方法紫外可见光谱分析-光谱原理样品制备有机分子中的电子和电子在紫外可见光照射下发生跃选择在测定波长范围内透明的溶剂，如甲醇、乙醇、水等πn-迁，产生特征吸收共轭体系的延长会使吸收峰红移样品浓度要适中，吸光度控制在范围内

0.2-

1.0吸收强度与化合物浓度符合朗伯比尔定律，其中使用石英比色皿进行测定，避免使用玻璃器皿测定前要校-A=εbc为摩尔吸光系数，为光程，为浓度正仪器基线，使用空白溶剂作为参比εb c红外光谱分析基本原理分子振动能级跃迁产生红外吸收特征吸收不同官能团具有特征的吸收频率谱图解析根据吸收峰位置和强度确定结构红外光谱是鉴定有机化合物官能团的重要方法伸缩振动在，伸缩振动在O-H3200-3600cm⁻¹C=O1650-1750cm⁻¹C-伸缩振动在区域，指纹区提供分子整体结构信息H2800-3000cm⁻¹400-1500cm⁻¹核磁共振分析基本原理化学位移核自旋在强磁场中的能级分裂和共振不同化学环境下质子的共振频率差异现象积分面积偶合常数峰面积与质子数目成正比关系相邻质子相互作用产生的峰裂分质谱分析基础电离原理裂解规律分子在高能电子轰击下失去电分子离子的裂解遵循一定规子形成分子离子电子轰击能律，优先在较弱的化学键处断量通常为，足以使大多裂裂解是最常见的裂解70eVα-数有机分子电离分子离子进方式，杂原子邻位的键容C-C一步裂解产生各种碎片离子易断裂稳定的碎片离子强度较大分子量确定分子离子峰的质荷比直接给出化合物的分子量同位素峰提供分子式信息，峰强度与碳原子数相关高分辨质谱能准确测定分子式M+1色谱分析技术5-101-50分离度压力GC HPLC气相色谱典型的理论塔板数范围高效液相色谱的工作压力MPa

0.1-1样品用量色谱分析所需的样品量μL气相色谱适用于挥发性化合物的分离分析，载气常用氮气或氦气高效液相色谱适用于非挥发性和热敏性化合物，流动相可以是各种有机溶剂色谱条件的优化包括柱温、流速、检测器选择等参数调节第五部分综合实验与应用多步合成策略学习复杂分子的逆向合成分析方法，掌握反应路线设计的基本原则了解保护基的使用和官能团兼容性问题练习从简单原料出发构建复杂分子骨架天然产物提取掌握从天然原料中提取有机化合物的方法学习溶剂提取、蒸汽蒸馏、升华等分离技术了解天然产物的结构特点和生物活性结构鉴定实践综合运用各种光谱技术确定未知化合物结构培养从光谱数据推断分子结构的能力学习结构确认的逻辑思路和验证方法多步合成策略目标分析确定目标分子的结构特征，识别关键官能团和立体化学要求分析分子的对称性和可能的断裂点逆向设计从目标分子开始逆向分析，寻找合适的前体化合物考虑反应的兼容性和选择性问题路线优化比较不同合成路线的优劣，选择步数最少、收率最高的路线考虑试剂成本和反应条件的实用性实施验证按照设计的路线进行实验验证，记录实际收率和遇到的问题根据实验结果调整优化合成方案天然产物提取实验溶剂提取法蒸汽蒸馏法升华纯化法根据化合物极性选择合适的提取溶适用于挥发性天然产物的提取，如精利用化合物升华特性进行分离纯化剂非极性化合物用石油醚或正己烷油成分水蒸气携带挥发性化合物一适用于能够升华且杂质不升华的化合提取，极性化合物用甲醇或乙醇提起蒸出，冷凝后分离有机层操作温物操作在减压或常压下进行，收集取索氏提取器适用于固体样品的连度低，避免热敏性化合物分解升华产物续提取结构鉴定综合实践官能团识别碳骨架分析利用红外光谱识别主要官能通过确定碳原子13C-NMR团类型类型和数目分子式确定结构组装通过质谱确定分子量，结合利用确定氢原子环1H-NMR元素分析确定分子式境和连接关系第六部分重点实验详解高频实验重点掌握考试和实际应用中最常见的实验项目问题分析深入分析实验过程中可能遇到的各种问题及解决方案结果评价学习科学评价实验结果和数据处理的标准方法重点实验酯的合成与水解合成反应条件水解反应对比正丁酯合成需要在酸催化下进行，常用浓硫酸作催化剂反酸催化水解是可逆反应，需要大量水推动平衡向右进行碱应温度控制在，使用分水器除去生成的水反应催化水解皂化反应是不可逆的，生成羧酸盐和醇115-120°C时间通常需要小时才能达到平衡2-3碱性水解反应更彻底，但需要后续酸化才能得到自由的羧原料摩尔比影响产率，通常使用过量的醇来提高酯的产率酸反应温度通常在沸腾下进行，确保反应完全反应过程中要定期检查分水器中水的体积，判断反应进度重点实验醛酮的鉴别二硝基苯肼试验银镜反应2,4-Tollens只有醛类化合物能发生银醛酮都能与二硝基苯镜反应，酮类不反应反2,4-肼反应生成黄色或橙色沉应在碱性条件下进行，醛淀反应在弱酸性条件下被氧化为羧酸银，银离子进行，生成的腙类化合物被还原为金属银试管壁熔点不同，可用于区分不出现光亮的银镜是阳性反同的醛酮沉淀的颜色深应的标志浅与羰基的活性有关试验Fehling脂肪醛和芳香醛的行为不同，脂肪醛能使试剂产生砖Fehling红色沉淀芳香醛由于共轭效应降低了还原性，一般不与试剂反应反应需要加热条件Fehling重点实验卤代烃的合成合成方法比较自由基取代、亲电加成、亲核取代反应条件控制温度、光照、催化剂的选择选择性问题区域选择性和立体选择性控制卤代烃的合成方法多样，需要根据底物结构和目标产物选择合适的方法自由基卤化适用于饱和烷烃，亲电加成适用于不饱和化合物反应条件的精确控制是获得高选择性和高产率的关键重点实验重结晶纯化溶剂选择理想溶剂应对目标化合物热时易溶，冷时难溶溶解控制在接近沸点温度下最少量溶剂完全溶解样品2结晶析出缓慢冷却使晶体有序析出，得到高纯度产品3重结晶是最重要的固体纯化方法，溶剂选择遵循相似相溶原理混合溶剂重结晶法适用于单一溶剂效果不佳的情况结晶过程要避免震动和急剧温度变化，确保晶体质量重点实验有机波谱解析分子离子峰确定通过质谱确定化合物分子量，观察同位素峰模式判断杂原子存在计算不饱和度指导结构推断官能团识别利用红外光谱特征吸收峰识别主要官能团、、O-H N-H、等关键吸收提供结构信息C=O C=C氢谱分析提供氢原子数目、化学环境和相互偶合信息化学1H-NMR位移、积分比和峰裂分模式共同确定结构碳谱验证确认碳原子数目和类型，验证推断的结构13C-NMR DEPT实验区分、、和季碳原子CH3CH2CH第七部分实验技能提升实验设计能力故障排除技能培养独立设计实验方案的能力快速诊断和解决实验中的问题2持续改进意识数据分析能力4不断优化实验条件和方法科学处理和评价实验结果实验设计方法对照实验原则变量控制策略设计空白对照和阳性对照验采用单因素变量法研究各因证实验结果的可靠性空白素对反应的影响固定其他对照排除溶剂和试剂的干条件，只改变一个变量如温扰，阳性对照确认反应体系度、时间、催化剂用量等的有效性每个实验至少需建立因素与结果的定量关要三组平行实验保证数据可系，找出最优反应条件重复性可重复性保障详细记录实验条件和操作细节，确保他人能够重复实验标准化操作程序，使用校准的仪器设备建立质量控制体系，定期检验实验方法的准确性和精密度实验故障排除现象观察仔细观察异常现象，如颜色变化、沉淀生成、气体逸出等记录偏离预期的实验现象，分析可能的原因原因分析系统分析可能的故障原因，包括试剂纯度、仪器状态、操作失误等建立故障树分析复杂问题的多种可能性解决方案根据分析结果制定相应的解决措施优先采用简单易行的方法，逐步排除复杂因素验证解决方案的有效性预防措施4总结经验教训，建立故障预防机制完善实验操作规程，提高实验成功率定期维护仪器设备实验数据处理与分析产率%纯度%第八部分习题与自测理论知识题设计应用题计算分析题综合运用题检验实验原理和机理的理解考查实验设计和问题解决能训练数据处理和结果分析技综合考查知识运用和创新能程度力能力。