含氮化合物的制备与表征实验报告.docx

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含氮化合物的制备与表征实验报告

实验报告

——含氮化合物的制备与表征

指导老师:

组员：

2012年11月

六苄基六氮杂异伍兹烷（HBIW）的合成

组员：

指导老师：

实验目的

合成HBIW了解醛胺缩合原理及操作了解重结晶原理及操作

在乙腈-水为溶剂的体系中以甲酸为催化剂由苄胺与乙二醛经醛胺缩合反应制得HBIW，反应见下式：

HBIW由40%乙二醛水溶液与苄胺缩合而成。

其反应历程首先涉及苄胺与乙二醛缩合成二甲醇苄胺I（二元醇），接着是二元醇质子化为二亚胺II。

I和II都是十分活泼的化合物，在室温下，几天内即可转变为胶状物，不过从中可分离出3%~5%的HBIW。

但在少量酸的某些溶剂中，二亚胺II通过自身1,2—偶极加成生成无环二聚物III，后者再环化和质子化为一个五元环化合物IV，IV又与II反应并质子化形成双环三聚物V，最后是V通过分子内环化同时失去一个质子而转变为HBIW。

反应式如下图-1。

该反应的副反应是二亚胺II的聚合反应。

图-1

三、实验步骤及现象

1、缩合

在100ml三口瓶中，加入乙腈55ml，蒸馏水4ml，苄胺6ml，甲酸（88%）0.50ml。

搅拌20min之后，由滴液漏斗往三口瓶中滴加40%乙二醛水溶液3ml。

滴加乙二醛的过程中，滴加速度应该控制在反应温度不超过25℃。

乙二醛滴入1/3左右时，即出现白色固体，并逐渐增多。

2h加完。

滴液漏斗以1ml水洗涤，洗涤水也加入反应瓶中。

加料毕，然后令其在室温下搅拌20h，最后过滤反应物，并用20ml冷乙腈分两次洗涤滤饼，晾干，得到稍带淡黄色粗品的HBIW4.452g

2、精制

在100ml烧瓶中加入上述HBIW粗品及10ml丙酮，将三口瓶置于60℃的水浴中，搅拌，HBIW全部溶解。

冷却约100min至室温进行重结晶，过滤，用10mL乙腈洗涤结晶，晾干后得白色针状晶体2.624g。

四、思考题

1、甲酸用量对合成HBIW的实验结果有什么影响？

答：

根据反应机理，一开始，甲酸作为外加催化剂催化反应的进行，但最后一步需脱去氢离子，根据化学平衡原理，如果甲酸用量过大，溶液中氢离子浓度过高，将抑制最后一步反应，使得产率较低。

因此，加入适量的甲酸可以作为外加催化剂提供氢离子，催化反应，而甲酸过量将使得产率降低。

2、实验过程中温度对合成HBIW的实验结果有什么影响？

答：

实验温度对反应速率影响很大。

温度升高，分子运动速率加快，动力学因素占主导，容易促进副反应发生。

温度过低，反应速率过慢。

因此，本实验应控制反应温度于室温。

3、粗品HBIW的纯度和重结晶所用溶剂的用量有什么关系？

答：

纯度越高用的溶剂应该越多。

因为HBIW高温时易溶于丙酮，低温难溶于丙酮，随温度升高溶解度变化很大；而杂质在高温和低温都易溶于丙酮。

这样，纯度高的粗品应该比纯度低的更加难溶一些，需要更多溶剂。

组员：

孙良刘昭

红外光谱图

高效液相色谱分析HBIW产品纯度

组员：

指导老师：

五、实验目的

1.理解高效液相色谱原理；

2.了解高效液相色谱站工作原理；

3.掌握HBIW的纯度分析方法。

六、实验原理

高效液相色谱（highperformanceliquidchromatography，HPLC）是20世纪60年代末，在经典也想色谱和气象色谱的基础上发展起来的一种具有高灵敏度、高选择性的高效快速分离分析技术。

与经典液相色谱相比较，HPLC采用微球填料（5-10μm），使用了高压输液泵，所以传质快、柱效高（可达20000-80000塔板/米），能分离多组分复杂混合物或性质及相近的同分异构体，并可实现快速分离。

高效液相色谱还可以称为高压液相色谱（highpressureliquidchromatography），高速液相色谱（highspeedliquidchromatography）、高分力度液相色谱（highresolutionliquidchromatography）或现代液相色谱（modernliquidchromatography）。

HPLC法原理：

一固液色谱法为例。

固定相是固相吸附剂，它们是一些多孔性的极性微粒物，如硅胶、氧化铝等。

它们的表面存在着分散的吸附中心，溶质分子流动相分子在吸附剂表面呈现的吸附活性中心上进行竞争吸附，这种作用还存在于不同荣哲分子间，以及同一溶质分子中不同官能团之间。

由于这些竞争作用，便形成不同溶质在吸附剂表面的吸附、解吸平衡，这就是液相色谱具有选择性分离能力的基础。

本实验所采用的HPLC就是液相色谱。

HPLC色谱仪简介：

高效液相色谱仪分为分析型和制备型，虽然它们的性能各异，应用范围不同，但其基本组件类似。

主要部件如下：

储液罐、高压输液泵、进样装置、色谱柱、检测器数据处理装置等。

HPLC法的特点：

高效液相色谱采用液体流动相，流动相也影响分离过程，这对分离的控制和改善提供了额外的因素，它能分析气象色谱不能分析的高沸点有机物、高分子和热稳定性差的化合物以及具有生物活性的物质。

在全部有机化合物中，仅有20%的样品可用气相

色谱分析，其它80%的样品可用高效液相色谱分析。

HPLC易于对样品定量回收，这对任何规模的植被突然别有利。

在很多情况下，HPLC不仅是作为分析方法，更多的是作为一种分离

手段，用以提纯和制备具有足够纯度的单一物质。

HPLC谱有多种定量分析方法，如：

峰面积（高峰）百分比法；校正归一化法；外标法和内标法。

HBIW纯度分子方法：

本实验采用反相液相色谱法，它是以极性物质做流动相，非极性物质作固定相的一种色谱方法。

反相液相色谱分析中常用的流动相有甲醇、乙腈、四氢呋喃和水。

本实验采用四氢呋喃/水为流动相。

七、实验步骤

实验材料：

纯净水（用前须过滤）；甲醇（分析纯，用前须过滤）；四氢呋喃（分析纯，用前须过滤）；HBIW（自制）。

仪器设备：

高效液相色谱；色谱柱：

填料SinoChromODS-BP，不锈钢柱φ4.6mmＸ

200mm,粒径5μm；检测器：

UV230+紫外-可见检测器，波长连续可调；P230型高压恒流泵：

流量范围0.001mL/min-9.999mL/min，设定步长0.001mL/min，最高工作压力40MPa（0.001mL/min-5.000mL/min）、20MPa（5.000mL/min-9.999mL/min）。

株箱：

具有恒温装置。

实验条件：

流动相为四氢呋喃/水=90/10，流速1.000mLmin，进样量10μl，柱温

40℃,波长254mm。

具体操作步骤：

1.采用纯甲醇或者纯乙腈冲洗色谱柱（本实验采用纯甲醇）30-60min，至基线水平。

2.停止高压输液泵的运行，将纯甲醇换成流动相（本实验四氢呋喃/水）冲洗色谱柱

30-60min至基线水平。

3.清洗注样针3-4次，配制待测样品溶液（本实验采用四氢呋喃溶液）。

4.注样5-10μl，触发数据采集，记录数据，分析。

5.待测样品测试完毕，采用纯甲醇冲洗色谱柱30-60min，至基线水平。

八、实验结果

材料:

Hyper0DS2C18

流速:

1.0ml/min

流动相:

85%MeOH

压力:

10.0MPa

柱长:

250mm

检测器:

UV254nm

柱径:

4.6mm

进样量:

10ul

200

160

#

组分名

保留时间（min）

峰高

（mv）

峰面积

（mv.sec）

面积百分比（%）

分离度

1

Unknown

3.09

157.24

7466.19

100.0000

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

6.00

7.00

8.00

9.00

0.00

5.00

[Minutes]

-50

10.00

九、思考题

1.针对高效液相色谱法，色谱定量分析方法有哪些？

各有什么优点和缺点？

答：

（1）峰面积（高峰）百分比法；计算各杂质峰面积及其总和，并求出占总峰面积的百分率。

要求检测器对各组分均有相应，且相应校正因子较为接近。

操作较为简单，但测定误差较大，一般只用于粗略考察产品中杂质含量，且不宜用于微量杂质检查。

（2）校正归一化法；优点是简便准确，当操作条件如进样量、流速改变时对结果影响不大，缺点是要求各组分都能流出色谱柱且检测器均有相应，各组分的相对校正因子已知，条件较为苛刻。

（3）内标法；内标法是以待测组分和内标物的峰高比或峰面积比求算试样含量的方法。

使用内标法可以抵消仪器稳定性差、进样量不够准确等原因带来的定量分析误差，且不像归一化法受限。

但是每次分析必须准确称量内标物和被测物，不适合做快速分析。

（4）外标法；外标法是以对照品的量对比求算试样含量的方法。

只要待测组分出峰、无干扰、保留时间适宜即可用外标法进行定量分析。

优点：

操作简单，计算方便。

缺点：

结果的准确性取决于进样量的重现性和操作条件的稳定性。

2.本实验采用的定量分析方法是什么？

答：

峰面积百分比法。

3.为什么本实验采用纯甲醇冲洗色谱柱？

答：

一方面为冲掉流动相中的水溶性杂质，这些杂质可能来源于合成过程中的副产物，杂质的存在会损害色谱柱；另一方面防止纯水破坏色谱柱。

4.查阅高效液相色谱的分类以及检测器的种类？

答：

（1）高效液相色谱可依据溶质（样品）在固定相和流动相的分离过程的物理化学原理分类，也可按照溶质在色谱柱中的洗脱动力学过程分类。

按照溶质在两相分离过程的物理化学原理分类，可分为吸附色谱、分配色谱、离子色谱、体积排阻色谱以及亲和色谱等。

按照溶质在色谱柱中的洗脱动力学过程，可分为洗脱法（淋洗法）、前沿法和置换法。

（2）高效液相色谱仪中的常用检测器为紫外吸收检测器（UVD）、折光指数检测

器（RID）、电导检测器（ECD）和荧光检测器（FLD）。

按照检测对象分类可分为整体性质检测器和溶质性质检测器。

其中，折光指数检测器（RID）及电导检测器（ECD）属于整体性质检测器；紫外吸收检测器（UVD）及荧光检测器（FLD）属于溶质性质检测器。

按照适用性分类则可分为选择性检测器和通用型检测器。

选择性检测器包括UVD、FLD及ECD等，RID则属于通用型检测器。

熔点测定

组员：

指导老师：

一、实验目的

熟悉提勒管测熔点的试验方法并能熟练用此方法测试样品的熔点；

熟悉显微镜熔点仪操作并能熟练用此方法测样片的熔点。

二、实验原理

一般来说，将一个结晶固体加热，由固态转变为液态时温度叫做该化合物的熔点。

实验室测熔点的常用仪器有熔点仪和提勒管。

下面将分别介绍熔点仪和提勒管测熔点的方法。

三、实验步骤

（一）熔点仪方法称为熔点

（1）安装仪器将热台放置在Ф100孔上，并使放入盖玻片的端口位于右侧；将传感器插入热孔台；接通光源和调压测温仪的电源。

（2）装样用蘸有乙醚的脱脂棉将两片载玻片擦拭干净，晾干备用；取少量待测样品放入研钵中，研细；去不大于10mg样品放在载玻片上，使其分布薄而均匀，盖上另一片载玻片，轻轻压实，放置于热台中心，并盖上隔热玻璃。

（3）调焦

松开显微镜升降论，参考显微镜