呋喃甲醇呋喃甲酸的制备

呋喃甲醇呋喃甲酸的制备 化学与生命科学学院 学生实验 科目名称: 有 机 化 学 实 验 实验名称: 呋喃甲醇和呋喃甲酸的制备 专 业 班 级: 2010级化学 (一)班 小组成员: 向西(1008040540045) 成卫(1008040540044) 指导教师: 冉 晓 燕 呋喃甲醇和呋喃甲酸的制备 【摘 要】 呋喃甲酸用于合成甲基呋喃，糠酰胺及糠酸酯和盐。 在塑料工业中可用于增塑剂，热固性树脂等。在食品工业中用作防腐剂，也用作涂料添加剂、医药、香料等的中间体。呋喃甲醇用于有机合成，经水解制得乙酰丙酸(果酸)是营养药物果糖酸钙的中间体。由呋喃甲醇可制得各种性能的呋喃型树脂，及增塑剂的耐寒性优于丁、辛醇酯类。此外还用于合成纤维，橡胶，农药和铸造工业等。该品易燃，有毒。本实验是呋喃甲醛在强碱的作用下，自身进行氧化还原反应，一分子醛被氧化成酸，另一分子醛被还原为醇的反应。 [关键词] 呋喃甲酸和呋喃甲醇的制备 还原 氧化 蒸馏 萃取 重结晶 【前言】 呋喃甲醛,别名糠醛,由农副产品 玉米芯加10%硫酸高温水解后、所含聚 戊糖裂解后脱水而得。糠醛是生产糠醇呋喃甲醛 原料。为无色至黄色液体,在光、热、空气和无机酸的作用下很快变为黄褐色并发生树脂化,有杏仁气味。密度1,16g/cm3。熔点-36,5?。沸点161,7?。稍溶于水,溶于乙醇、乙醚、苯。易与蒸汽一起挥发。受高热放出有毒有刺激性气体能刺激眼睛、粘膜,易经皮肤吸收引起中毒。糠醛是制备许多药物和工业产品的原料,呋喃经电解还原,还可制成丁二醛,为生产药物阿托品的原料。糠醛的一些衍生物具有很强的杀菌能力,抑菌谱相当宽广。 呋喃甲醇,别名糠醇。其分子式为 CHO,是无色易流动液体,具有特殊的562 苦辣气味。遇空气变为黑色,具有特殊呋喃甲醇 的苦辣气味,对人体健康有危害。别名糠醇。遇明火、高热可燃。与氧化剂可发生反应。与强酸接触能发生强烈反应,引起燃烧或爆炸。其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火源会着火回燃。若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。是一种重要的有机化工原料。主要用于生产糠醛树脂、呋喃树脂、糠醇-尿醛树脂、酚醛树脂等。也用于制备果酸、增塑剂、溶剂和火箭燃料等。另外,在染料、合成纤维、橡胶、农药和铸造等工业部门也有广泛的用途。 呋喃甲酸,别名糠酸。白色单斜长 呋喃甲酸 梭形结晶。1g该品可溶于26ml冷水或 4ml沸水,易溶于乙醇和乙醚。在130-140?,6.65-8kPa,升华。呋喃甲酸是抗菌素的一种,是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素,是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。糠酸用于合成甲基呋喃,糠酰胺及糠酸酯和盐。在塑料工业中可用于增塑剂,热固性树脂等。在食品工业中用作防腐剂,也用作涂料添加剂,医药。香料等的中间体。 呋喃甲酸,呋喃甲醇,呋喃甲醛三种试剂在一定条件具有毒性,遇火,高温情况下可燃。故在实验中要多加小心,并且掌握实验原理及其要领。 实验部分 【实验目的】 1.了解通过Cannizzaro反应由呋喃甲醛制备呋喃甲醇和呋喃甲酸的基本原理和方法。 2.进一步熟悉巩固洗涤、萃取、简单蒸馏、减压过滤和重结晶操作。 【实验原理及方法】 原理 :坎尼扎罗(Cannizzaro)反应是指不含活泼氢的醛在强碱的作用下，自身进行氧化还原反应，一分子醛被氧化成酸，另一分子醛被还原为醇的反应。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，此反应称为坎尼查罗 (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。 方法:以呋喃甲醛和氢氧化钠作用，通过氧化还原制得呋喃甲酸和呋喃甲醇。 反应机理如下: 浓NaOH+CHOOHCHCOONa2OOO，H COOHO 机理: H,OCHOH-O,CHOOC+OCHCO2OOOOOHOH 质子转移 +CHOHCO2OOO 【实验的准备】 仪 器:圆底烧瓶(50 ml、100 ml各1个);球形冷凝管(1支);空气冷凝管(1支);蒸馏头(1个);温度计套管(1个);接引管(1个);锥形瓶(2个);分液漏斗(1个);吸滤瓶(1个);布氏漏斗(1个),烧杯(250ml)。 药 品: 呋喃甲醛 11.6g 10 ml (0.12 mol); 43%氢氧化钠 9ml (0.275 mol);2g聚乙二醇 浓盐酸、乙醚、无水硫酸镁。 【物理常数】 化合沸 溶 解 度 比 熔 折 物 点 分子性 重 点 光 乙 乙 量 状 率 水 名 (? (d ) (?) (,) 醇 醚 称 ) 无 色 呋喃1.15-31611.52 96.09 油状0.084 溶 溶 甲醛 63 6.5 .8 61 液 体 易潮 氢 解的易 不 0氧 2.13318.13942 40.00 白色, 100化 0 4 0 347 晶 溶 溶 钠 体 无 易 呋喃色 1.121.48 98.10 ,29 170 微溶 ? 甲醇 液 82 52 溶 体 1g/26 白 ml(15 呋喃112(色 133-230?) 溶 ? 甲酸 08 晶 134 -231g/4m 体 2 l(100 ?) 【仪器安装要点】 6655774488331119922110 通下水道 乙醚蒸馏装置 【实验操作】 另取3gNaOH溶于12ml水中16.4ml呋喃甲醛250ml烧杯中 冷却后，搅拌下，慢慢d入呋喃甲醛中冰水浴中冷却 必须保持温度在8-12?之间搅拌下18ml水，使沉淀溶解(暗红色)加完后，继续搅拌1h，得黄色浆状物分液漏斗中，乙醚提取(4×15ml)提取液用无水KCO干燥后，蒸去乙醚23水溶液，搅拌下慢HCl(PH,3)收集169-172?馏分(醇)(约5ml)，冷却，过滤，水洗(3次)抽干。将粗品溶于20-30ml水中冷却，过滤。晾干呋喃甲酸加活性炭，煮沸10min，趁热过滤 【操作要点】 1.控制反应温度8,12?。< 8?反应慢(反应中积存NaOH)，>12? 反应温度易升高而难以控制，致使反应物变成深红色，影响产 率 2.反应终点的控制:反应液已变成一粘稠浆状物以致无法搅拌。 3.黄色浆状物中加水不宜过多，否则将损失一部分产品 4.加酸要够，保证PH,3，使呋喃甲酸充分游离，这步是影响呋喃甲酸收率的关键。 5.在蒸馏乙醚时，因其沸点低，易挥发，易燃，蒸气可使人失去知觉，故: (1)蒸馏前首先要检查仪器各接口安装的是否严密。 (2)应在水浴上进行蒸馏，切忌直接用火焰加热。 6.重结晶呋喃甲酸时，不要长时间加热回流，否则部分呋喃甲酸 将被破坏，出现焦油状物。 【本实验的成败关键】 反应温度的控制。 【实验总结部分】 本实验是以呋喃甲醛为原料，通过与氢氧化钠作用，自身氧化还原合成得到呋喃甲酸和呋喃甲醇。本实验的原理坎尼扎罗(Cannizzaro)反应，通过一系列反应，在经过萃取、蒸馏、重结晶 等操作，得到所要合成的产物。通过本实验的学习，我们基本上了解呋喃甲醛、呋喃甲酸、呋喃甲醇的一些性质和用途，进一步巩固萃取、蒸馏、重结晶等的基本操作，熟悉了呋喃甲醇和呋喃甲酸的分离纯化。虽然一两个实验不能让我们很熟练的掌握大多数药物合成实验，但我们可以从已做的实验中了解药物合成实验的基本方向及相关操作，对以后进行此方面的实验打下了较好的基础。 [参考文献] [1].王清廉, 沈凤嘉编. 有机化学实验[M]. 北京: 高等教育出版社,第二版, p210 [2].曾昭琼主编. 有机化学实验[M]. 北京: 高等教育出版社,第二版, p146 [3].姜梅，林海波等.呋喃甲酸直接电氧化合成呋喃甲酸 吉林大学学报 [4].周宁怀,王德琳,微型有机化学实验[M].北京:出版社, 2000: 1, 97-98 [5].冉晓燕 呋喃甲醇和呋喃甲酸合成的半微量实验.贵州教育学院 [6].严峰.年产百万吨呋喃甲醇高科技产业项目.中国创业投资与科技报 [7].赵志勇.负载型催化剂上呋喃甲酸加氢反应研究 .大连理工大学 [8].华南师大编《有机化学实》 高等教育出版社