呋喃甲醇和呋喃甲酸的制备-

呋喃甲醇和呋喃甲酸的制备临沂师范学院化学与资源环境学院有机化学教研室一、实验目的学习呋喃甲醛在浓碱条件下进行Cannizzaro反应制得相应的醇和酸的原理和方法。了解芳香杂环衍生物的性质。二、实验原理在浓的强碱作用下，不含a-活泼氢的醛类可以发生分子间自身氧化还原反应，一分子醛被氧化成酸，而另一分子醛则被还原为醇，此反应称为Cannizzaro反应。反应实质是羰基的亲核加成。反应涉及了羟基负离子对一分子不含a-H的醛的亲核加成，加成物的负氢向另一分子醛的转移和酸碱交换反应，其反应机理表示如下：反应的机理：HCOOH-OHO-HC亲核加成+OHCOOHO-HC+HCOHO-HC负氢转移+O-COHOHHC酸碱交换+Cannizzaro反应中，通常使用50%的浓碱，其中碱的物质的量比醛的物质量多一倍以上，否则反应不完全，未反应的醛与生成的醇混在一起，通过一般蒸馏很难分离。三、主要仪器与试剂烧杯、滴液漏斗、分液漏斗、三角烧瓶、蒸馏装置3.28mL(3.8g，0.04mol)呋喃甲醛、1.6g(0.04mol)氢氧化钠、乙醚、盐酸、无水硫酸镁、刚果红试纸四、实验步骤1.在50mL烧杯中加入3.28mL(3.8g，0.04mol)呋喃甲醛，并用冰水冷却；另取1.6g氢氧化钠溶于2.4mL水中，冷却。在搅拌下滴加氢氧化钠水溶液于呋喃甲醛中。滴加过程必须保持反应混合物温度在8～12℃之间，加完后，保持此温度继续搅拌40min，得一黄色浆状物。2.在搅拌下向反应混合物加入适量水（约5mL）使其恰好完全溶解得暗红色溶液，将溶液转入分液漏斗中，用乙醚萃取（3mL×4），合并乙醚萃取液，用无水硫酸镁干燥后，先在水浴中蒸去乙醚，然后在石棉网上加热蒸馏，收集169～172℃馏分，产量约1.2～1.4g，纯粹呋喃甲醇为无色透明液体，沸点171℃。3.在乙醚提取后的水溶液中慢慢滴加浓盐酸，搅拌，滴至刚果红试剂变蓝（约1mL），冷却，结晶，抽滤，产物用少量冷水洗涤，抽干后，收集粗产物，然后用水重结晶，得白色针状呋喃甲酸，产量约1.5g，熔点130～132℃。五、实验关键及注意事项1.反应温度若高于12℃，则反应难以控制，致使反应物变成深红色；若温度过低，则反应过慢，可能积累一些氢氧化钠。一旦发生反应，则过于猛烈，增加副反应，影响产量及纯度。由于氧化还原是在两相间进行的，因此必须充分搅拌。2.呋喃甲醇也可用减压蒸馏收集88℃/4.666kPa的馏分。3.酸要加够，以保证pH=3左右，使呋喃甲酸充分游离出来，这是影响呋喃甲酸收率的关键。4.蒸馏回收乙醚，注意安全。蒸馏乙醚应使用水浴进行加热，用通水直形冷凝管。5.蒸馏呋喃甲醇用电热套加热，使用空气冷凝管。在加热蒸馏时，应确保所有接头紧密且无张力。蒸馏时接引管的出口应远离火源，用橡皮管引入下水道。六、思考题1、乙醚萃取后的水溶液用盐酸酸化，为什么要用刚果红试纸？如不用刚果红试纸，怎样知道酸化是否恰当？2、本实验根据什么原理来分离呋喃甲酸和呋喃甲醇？