二茂铁和乙酰二茂铁的分离

化学与环境学院有机化学实验报告实验名称二茂铁与乙酰二茂铁的分离学生姓名王君学号20132401160专业化学（师范）年级、班级13化六指导老师曾卓日期11月17日实验报告书写要求1．实验报告应妥善保存，避免水浸、墨污、卷边，保持整洁、完好、无破损、不丢失。不得缺页或挖补；如有缺、漏页，详细说明原因。2．实验报告应用字规范，字迹工整，须用蓝色或黑色字迹的钢笔或签字笔书写，不得使用铅笔或其它易褪色的书写工具书写（实验装置图除外）。3．实验现象必须做到及时、真实、准确、完整记录，防止漏记和随意捏造。实验结果必须如实记录，严禁伪造数据。4．实验前必须做好实验预习。【实验目的】1.了解二茂铁及乙酰二茂铁的合成方法和有关性质。2.学习柱色谱分离技术和掌握柱色谱的操作方法。3.学会用色谱分离法分离提纯目标化合物的方法。4.理解色谱分离法的基本原理。【实验原理】（包括反应机理）硅胶层析法的分离原理是根据物质在硅胶上的吸附力不同而得到分离，一般情况下极性较大的物质易被硅胶吸附，极性较弱的物质不易被硅胶吸附，整个层析过程即是吸附、解吸、再吸附、再解吸过程。利用不同物质被吸附剂吸附能力的差异以及不同物质在流动相中溶解度的差异实现混合组分完全分离的过程。二茂铁是一种新型的夹心过渡金属有机配合物。其茂环具有芳香性能进行亲电取代反应，可以制得二茂铁的多种衍生物，二茂铁的乙酰化形成乙酰二茂铁，根据反应条件，可以生成单乙酰二茂铁（C5H5Fe（C5H4COCH3））或双乙酰二茂铁（Fe（C5H4COCH3）2）。二茂铁的一种乙酰化反应如下：在此反应条件下，主要生成单乙酰二茂铁，双乙酰二茂铁很少，但同时有未反应的二茂铁。本实验用柱色谱分离提纯产品。柱色谱分离提纯是根据二茂铁和乙酰二茂铁对硅胶吸附能力的差异而进行分离提纯。柱层析是在层析柱中装入作为固定相的吸附剂，把试样流经固定相而被吸附，然后利用薄层层析中探索到的能分离组分的溶剂流经层析柱，试样中的各组在固定相和溶剂间重新分配，分配比大的组分先流出，分配比小的组分后流出，对于不易流出的组分可另选择合适的溶剂再进行洗脱，这样就可以达到各组分的分离提纯。柱色谱（柱上层析）常用的有吸附色谱和分配色谱两类。吸附色谱常用氧化铝和硅胶作固定相；而分配色谱中以硅胶、硅藻土和纤维素作为支持剂，以吸收较大量的液体作固定相，而支持剂本身不起分离作用。吸附柱色谱通常在玻璃管中填入表面积很大经过活化的多孔性或粉状固体吸附剂。当待分离的混合物溶液流过吸附柱时，各种成分同时被吸附在柱的上端。当洗脱剂流下时，由于不同化合物吸附能力不同，往下洗脱的速度也不同，于是形成了不同层次，即溶质在柱中自上而下按对吸附剂的亲和力大小分别形成若干色带，再用溶剂洗脱时，已经分开的溶质可以从柱上分别洗出收集；或将柱吸干，挤出后按色带分割开，再用溶剂将各色带中的溶质萃取出来。【主要试剂及物理性质】名称分子量熔点/℃沸点/℃外观二茂铁186.03172-174249橙色针状晶体乙酰二茂铁228.0781-86160-163橙黄色固体石油醚-7340～80无色透明液体，有煤油气味。乙酸乙酯88.11-8377无色液体硅胶粉白色粉末石英砂白色颗粒【仪器装置】1、主要仪器：旋转蒸发仪、柱色谱管、量筒、锥形瓶、圆底烧瓶等2、实验装置：【实验步骤及现象】反应时间实验步骤实验现象10分钟1、装柱使用干法装柱，将色谱柱洗净，干燥，柱底铺一层棉花，再铺一层约1cm厚的石英砂，填平。将适量硅胶通过漏斗装入柱管内，轻敲柱管，使之填均匀。用石油醚洗柱后，将0.9g二茂铁和乙酰二茂铁的混合固体装入柱内，顶部盖一层约1cm厚的石英砂，使硅胶顶端和砂子上层保持水平。通过装柱过程中的轻敲柱管和用真空泵在色谱柱下端吸一下的方法使色谱柱装填得紧密均匀、无断层、无裂缝，可获得较好的分离效果。色谱柱的三分之二被装填。色谱柱装填得较紧密均匀，无断层，无裂缝。约半小时2、洗脱首先用石油醚：乙酸乙酯（体积比）=2:3（大约）作洗脱剂从柱顶加入，控制洗脱剂的滴速在1～2滴/秒，逐渐展开得到黄色、橙色分离的色谱带。黄色的二茂铁带首先从柱下流出，用干燥的锥形瓶收集洗脱溶液。当黄色谱带完全洗脱下来时，橙色谱带往下移动，用另一只已干燥的锥形瓶收集洗脱液。两种谱带都有比较明显的拖尾现象。随着洗脱剂的洗脱，逐渐出现两种颜色深浅不同的黄色色带，其中，速度较快的色带（下方的)颜色较浅，速度较慢的（上方的)颜色较深。3、收集产品收集到的黄色洗脱液中是有二茂铁；橙色洗脱液中主要是乙酰二茂铁。将黄色洗脱液合并倒入已称重的干燥茄形瓶中，旋转蒸发除去溶液。将橙色洗脱液合并倒入已称重的干燥茄形瓶中，旋转蒸发除去溶液。收集到的颜色较浅的为二茂铁，而颜色较深的为乙酰二茂铁。由于二茂铁的极性弱于乙酰二茂铁，二茂铁首先向下移动，极性较强的乙酰二茂铁则留在柱的上端，形成不同的色带。由于二茂铁的极性弱于乙酰二茂铁，二茂铁首先被洗脱下来。【实验结果】颜色较浅的为二茂铁，而颜色较深的为乙酰二茂铁。由于二茂铁的极性弱于乙酰二茂铁，二茂铁首先向下移动，极性较强的乙酰二茂铁则留在柱的上端，形成不同的色带。由于二茂铁的极性弱于乙酰二茂铁，二茂铁首先被洗脱下来。【实验讨论】（1）控制流出速度，流速保持在1-2滴/s。（2）（2）在装柱、洗脱过程中，应始终保持有洗脱剂覆盖吸附剂。（3）装柱要紧密，要求无断层、无缝隙。（4）一个色带与另一色带的洗脱液的接收不要交叉。（5）棉花装的松紧程度应合适。（6）柱体中不可以出现大的气泡，如出现气泡应赶掉。（7）装石英砂时应慢慢加入，不可一次加入造成柱层破坏。【思考题】一、本实验的分离效果与哪些因素有关？答：1.色谱柱的装填质量：色谱柱装填得紧密均匀、无断层、无裂缝，可获得较好的分离效果，否则会影响分离效果，无法进行有效的分离。2.洗脱的流速：流速太快，无法进行有效的分离；流速太慢，实验时间太久。3.洗脱剂的极性：极性太大，无法进行有效的分离；极性太小，洗脱速度太慢。为了提高洗脱效果，可采取梯度洗脱和用混合溶剂洗脱。二、本实验采用柱色谱分离二茂铁和乙酰二茂铁的原理是什么？答：柱色谱分离提纯是根据二茂铁和乙酰二茂铁对硅胶吸附能力的差异而进行分离提纯。化合物的吸附性与它们的极性成正比，化合物极性越强，其吸附性越强。由于二茂铁的极性弱于乙酰二茂铁，二茂铁首先向下移动，被洗脱下来。加强洗脱剂的极性，乙酰二茂铁也被洗脱下来，从而将乙酰二茂铁和二茂铁分离开。【实验成绩】指导老师签名：