Hướng dẫn thực hành hóa hữu cơ dược

Người làm việc trong phòng thí nghiệm phải biết những tính chất chính của các hóa chất đem dùng, đặc biệt phải biết mức độ độc hại của chúng và khả năng tạo thành các hỗn hợp dễ nổ, dễ c

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

THỰC HÀNH HÓA HỮU CƠ DƯỢC

Ấn bản 2017

Các ý kiến đóng góp về tài liệu học tập này, xin gửi về e-mail của ban biên tập: tailieuhoctap@hutech.edu.vn

MỤC LỤC I

MỤC LỤC

MỤC LỤC I HƯỚNG DẪN III

KỸ THUẬT AN TOÀN TRONG THÍ NGHIỆM HÓA V PHƯƠNG PHÁP CỨU CHỮA SƠ BỘ VII

KỸ THUẬT CƠ BẢN TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 9

1.1 MỞ ĐẦU 9

1.2 PHƯƠNG PHÁP CHIẾT (TRÍCH LY) 9

1.3 PHƯƠNG PHÁP LÀM KHÔ (LÀM KHAN) 11

1.3.1 Làm khô chất lỏng 11

1.3.2 Làm khô chất rắn 11

1.3.3 Lựa chọn chất làm khô 11

1.4 PHƯƠNG PHÁP KẾT TINH 12

1.5 PHƯƠNG PHÁP LỌC 13

1.5.1 Lọc thường 13

1.5.2 Lọc dưới áp suất thấp (lọc chân không) 13

1.5.3 Lọc nóng 14

1.6 THĂNG HOA 14

1.7 ĐUN HOÀN LƯU (ĐUN HỒI LƯU) 15

1.8 CHƯNG CẤT 15

1.8.1 Chưng cất thường 15

1.8.2 Chưng cất phân đoạn 16

1.8.3 Chưng cất lôi cuốn hơi nước 17

1.8.4 Chưng cất dưới áp suất thấp 17

CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN 19

2.1 NGUYÊN TẮC 19

2.2 THỰC HÀNH 19 KHẢO SÁT NHÓM CHỨC HỮU CƠ Error! Bookmark not defined 3.1 CHỨC HYDROXYL: Error! Bookmark not defined.

3.1.1 Nhóm –OH của alcol: Error! Bookmark not defined 3.1.2 Nhóm –OH của phenol: Error! Bookmark not defined.

3.2 CHỨC CARBONYL: (-C=O) Error! Bookmark not defined.

3.2.1 Phản ứng phân biệt nhóm carbonyl Error! Bookmark not defined 3.2.2 Phân biệt aldehyd và aceton: Error! Bookmark not defined.

3.3 CHỨC AMIN: Error! Bookmark not defined.

3.3.1 Phản ứng với acid nitrơ: Error! Bookmark not defined 3.3.2 Phản ứng tạo sản phẩm rắn của amin: Error! Bookmark not defined.

3.4 CÂU HỎI Error! Bookmark not defined TỔNG HỢP ETHYL ACETAT Error! Bookmark not defined 4.1 NGUYÊN TẮC Error! Bookmark not defined.

4.2 THỰC HÀNH Error! Bookmark not defined.

4.2.1 Giai đoạn 1: Đun hồi lưu Error! Bookmark not defined 4.2.2 Giai đoạn 2: Chưng cất ethyl acetat thô Error! Bookmark not defined 4.2.3 Giai đoạn 3: Tinh chế Error! Bookmark not defined.

4.3 KIỂM ĐỊNH Error! Bookmark not defined.

4.3.1 Lý tính: Error! Bookmark not defined 4.3.2 Hóa tính: Error! Bookmark not defined.

4.4 CÂU HỎI Error! Bookmark not defined PHẨM MÀU DA CAM Error! Bookmark not defined 5.1 NGUYÊN TẮC: Error! Bookmark not defined 5.2 THỰC HÀNH Error! Bookmark not defined.

5.2.1 Giai đoạn diazo hóa acid sulfanilic: Error! Bookmark not defined 5.2.2 Phản ứng ghép đôi: Error! Bookmark not defined 5.2.3 Giai đoạn tinh chế: Error! Bookmark not defined.

5.3 KIỂM ĐỊNH Error! Bookmark not defined.

5.3.1 Lý tính: Error! Bookmark not defined 5.3.2 Hóa tính: Error! Bookmark not defined.

5.4 CÂU HỎI Error! Bookmark not defined TỔNG HỢP ACETANILID Error! Bookmark not defined 6.1 NGUYÊN TẮC: Error! Bookmark not defined 6.2 THỰC HÀNH: Error! Bookmark not defined 6.3 KIỂM ĐỊNH: Error! Bookmark not defined.

6.3.1 Lý tính: Error! Bookmark not defined 6.3.2 Hóa tính: Error! Bookmark not defined.

6.4 CÂU HỎI Error! Bookmark not defined TỔNG HỢP ETHYLBROMID Error! Bookmark not defined 7.1 NGUYÊN TẮC: Error! Bookmark not defined 7.2 THỰC HÀNH: Error! Bookmark not defined 7.3 KIỂM ĐỊNH Error! Bookmark not defined.

7.3.1 Lý tính: Error! Bookmark not defined 7.3.2 Hóa tính: Error! Bookmark not defined.

7.4 CÂU HỎI: Error! Bookmark not defined PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined.

NỘI DUNG MÔN HỌC

- Bài 1: Kĩ thuật cơ bản trong phòng thí nghiệm

- Bài 2: Chưng cất phân đoạn

- Bài 3: Khảo sát nhóm chức hữu cơ

Môn thực hành hóa hữu cơ đòi hỏi sinh viên đã học các môn: hóa vô cơ và hóa hữu

cơ, đồng thời đã làm quen với các thao tác và dụng cụ cơ bản trong phòng thí nghiệm

YÊU CẦU MÔN HỌC

Người học phải dự đầy đủ các buổi thực hành, cần chuẩn bị và nắm vững các kiến thức lý thuyết liên quan đến bài thực hành trước khi vào buổi học

Nghiêm túc, cẩn thận khi thao tác, thực hành trong phòng thí nghiệm

Hoàn thành nội dung bài thực hành trong phòng thí nghiệm

Viết báo cáo thu hoạch và nộp bài trong thời hạn một tuần sau khi bài thực hành kết thúc

CÁCH TIẾP NHẬN NỘI DUNG MÔN HỌC

HƯỚNG DẪN IV

Để học tốt môn này, trước khi vào mỗi giờ thực hành, người đọc cần ôn tập các kiến thức lien quan đến lý thuyết được đề cập trong bài, đọc trước và nghiên cứu kĩ bài thực hành, tìm thêm các thông tin liên quan đến bài học, nắm được quy trình tổng hợp một hợp chất hữu cơ

Trong giờ học, người học cần hợp tác tốt với giảng viên hướng dẫn và thành viên khác trong nhóm để thực hiện đúng yêu cầu và mục đích của từng bài thực hành, đảm bảo hiểu và giải thích được lý do thực hiện và các kết quả nhận được Viết báo cáo sau khi kết thúc bài thực hành

PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC

Hình thức và nội dung đánh giá môn học do bộ môn quyết định, phù hợp với quy chế đào tạo và tình hình thực tế tại nơi tổ chức học tập

KỸ THUẬT AN TOÀN TRONG THÍ NGHIỆM HÓA V

Sự an toàn trong phòng thí nghiệm là một vấn đề phải được đặt lên hàng đầu Các hóa chất trong phòng thí nghiệm đều có khả năng gây độc, gây dị ứng hoặc cháy nổ

Vì vậy, người làm thí nghiệm phải tuyệt đối tuân thủ các kỹ thuật an toàn cơ bản sau:

1 Bàn làm việc phải hoàn toàn sạch sẽ, không được để ngổn ngang những dụng

cụ thừa, không cần thiết

2 Trường hợp đun nóng ống nghiệm: Phải dùng kẹp để kẹp ống nghiệm và phải lắc khi đun, không được đun nóng ngay tại đáy ống nghiệm, cần tránh chỗ nhiệt

độ quá nóng của ngọn lửa vì có thể sẽ làm nứt ống nghiệm

3 Không nên đun cốc thủy tinh trên ngọn lửa trần mà chỉ được đun nóng qua lưới amiăng hoặc dùng bình cách thủy

4 Người làm việc trong phòng thí nghiệm phải biết những tính chất chính của các hóa chất đem dùng, đặc biệt phải biết mức độ độc hại của chúng và khả năng

tạo thành các hỗn hợp dễ nổ, dễ cháy với các thuốc thử khác Ví dụ: nước đổ

vào acid sẽ gây ra hiện tượng nổ

5 Trên các lọ hóa chất nhất thiết phải có nhãn ghi ký hiệu của hóa chất trong lọ

6 Khi cân hóa chất khô, không nên cho hóa chất trực tiếp lên đĩa cân vì có thể làm hỏng cân mà phải dùng vật chứa như mặt kính đồng hồ, bercher,…

7 Các hóa chất dễ cháy phải được để riêng và bảo quản trong điều kiện đặc biệt

8 Không nên để chung các hóa chất mà khi tương tác có khả năng bốc cháy hoặc cho thoát ra một lượng nhiệt lớn

9 Không nên nhầm lẫn nút của những bình đựng hoặc dùng chung các dụng cụ hút các hóa chất khác nhau để tránh làm bẩn các hóa chất đó

10 Khi bảo quản những chất dễ hút ẩm hoặc dễ biến đổi khi tiếp xúc với không khí thì phải đậy lọ thật kín và gắn nút lọ bằng parafin

11 Lấy, chiết rót acid, hóa chất dễ bay hơi, hóa chất độc hại phải được thực hiện trong tủ hút

KỸ THUẬT AN TOÀN TRONG THÍ NGHIỆM HÓA VI

12 Không đổ trực tiếp các chất dễ bay hơi, chất độc (như benzene, anilin, nitrobenzene, chloroform…) trực tiếp xuống bồn rửa mà phải cho vào chai thu hồi Không đổ trực tiếp acid đậm đặc xuống bồn rửa mà chưa được làm loãng hoặc trung hòa

PHƯƠNG PHÁP CỨU CHỮA SƠ BỘ VII

PHƯƠNG PHÁP CỨU CHỮA SƠ BỘ

1 KHI BỊ THƯƠNG

Tuyệt đối không được sờ mó và dùng nước lã rửa vết thương; xung quanh vết thương, dùng bông ngấm thuốc sát trùng lau sạch và bôi iốt vào, băng kín vết thương lại

2 KHI BỊ BỎNG

2.1 Bỏng vì nhiệt

Khi bị nạn, bỏng đang lan, thì lập tức và hết sức cẩn thận lấy bộ quần áo đang bị cháy ra (không được cởi mà chỉ được cắt để khỏi chạm vào vết bỏng)

Không lau chỗ bị bỏng (vì càng chạm vào thì càng nổi nốt bỏng nhiều lên)

Bất cứ trường hợp nào cũng không được dùng vaselin hoặc chất béo để bôi chỗ bỏng

mà chỉ được dùng băng ngấm thuốc (dung dịch kalipecmanganat KMnO4)

2.2 Bỏng bởi acid hoặc kiềm

Lập tức trong vòng 5 – 10 phút dùng nước lạnh rửa chỗ bị bỏng, nên đội nước vào (đặt dưới vòi nước)

Sau đó dùng các dung dịch trung hòa:

- dd NaHCO3 2% (hoặc bằng dung dịch amôniắc yếu) cho trường hợp bị bỏng acid

- dd acid acetic/ acid citric 1% cho trường hợp bỏng kiềm

Trường hợp bị acid hoặc kiềm rơi vào mắt:

- Dùng chậu nước đầy rửa mắt hoặc rửa bằng vòi rửa mắt

- Rửa bằng dung dịch loãng NaHCO3 (khi bị acid rơi vào)

- Rửa bằng dung dịch bão hòa acid boric (khi bị kiềm rơi vào)

3 KHI BỊ ĐIỆN GIẬT

Ngắt điện bằng một trong những phương pháp sau tùy thuộc vào hoàn cảnh:

- Ngắt dòng điện

- Cắt dây dẫn điện

PHƯƠNG PHÁP CỨU CHỮA SƠ BỘ VIII

- Kéo dây dẫn ra khỏi người bị nạn (dùng gỗ hoặc dây khô)

- Kéo người bị nạn ra khỏi dây dẫn (cầm lấy đoạn áo khô hoặc dùng dây khô để kéo), đưa người bị nạn tách khỏi lên trên mặt đất bằng cách đặt xuống dưới chân một vật cách điện: gỗ khô, quần áo khô

Sau đó làm hô hấp nhân tạo người bị nạn

Người giúp đỡ phải bảo vệ mình khỏi bị điện giật trước lúc lưới điện bị ngắt, phải dùng găng cao su hoặc vải len, tơ lụa để bảo vệ tay, chân đi ống cao su hoặc bọc bằng quần áo khô để tránh tai nạn

PHƯƠNG PHÁP CỨU CHỮA SƠ BỘ IX

KỸ THUẬT CƠ BẢN TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM

Sau khi học xong bài này, sinh viên có thể:

 Nhận dạng và biết cách sử dụng một số dụng cụ, thiết bị thông thường trong

phòng thí nghiệm, đặc biệt là các dụng cụ thường được sử dụng trong tổng

Để tách riêng sơ bộ các chất ta có thể dùng phương pháp chiết Sau đó tùy theo tính chất của sản phẩm mà có thể dùng các phương pháp khác như:

- Phương pháp kết tinh, thăng hoa,…để tinh khiết hóa chất rắn

- Phương pháp chưng cất,…để tinh khiết hóa chất lỏng

1.2 PHƯƠNG PHÁP CHIẾT (TRÍCH LY)

Chiết là chuyển một chất đang tan trong pha này (pha A) sang pha khác (pha B) Trong phương pháp chiết, cần quan tâm đến hệ số phân bố K

Để tách hoàn toàn cấu tử cần thiết ra khỏi pha A với một hiệu suất cao, người

ta phải chiết đi chiết lại nhiều lần Vì vậy, với một lượng dung môi xác định thì

PHƯƠNG PHÁP CỨU CHỮA SƠ BỘ X

không nên chiết ngay bằng toàn bộ thể tích dung môi trong 1 lần mà phải chia ra nhiều lần để có hiệu quả cao hơn

Dụng cụ chiết: dùng bình chiết (phễu chiết) với các thể tích khác nhau

Cách lựa chọn dung môi:

- Dung môi A và B càng ít tan lẫn vào nhau càng tốt

- Cấu tử muốn chiếu phải hòa tan trong dung môi dùng để chiết nhiều hơn khả năng hòa tan trong dung môi đang chứa nó

- Sau khi chiết thường dùng biệt pháp chưng cất để thu chất chiết được nên dùng dung môi có nhiệt độ sôi thấp sẽ tốt hơn

Trong quá trình chiết thường hay xuất hiện hiện tượng nhũ hóa Hiện tượng này thường xảy ra khi hai dung môi có tỷ trọng gần bằng nhau Hiện tượng nhũ hóa làm cho hai chất lỏng không tách lớp hoàn toàn, dẫn đến khó khăn trong bước tách hai pha ra với nhau sau khi chiết Cách xử lý hiện tượng nhũ:

- Thổi 1 luồng không khí khô qua phễu chiết

- Bão hòa dung dịch trong phễu chiết bằng muối NaCl

- Thêm vài giọt dung môi có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt như rượu, benzene, acetone…

Bình chiết các loại

PHƯƠNG PHÁP CỨU CHỮA SƠ BỘ XI

1.3 PHƯƠNG PHÁP LÀM KHÔ (LÀM KHAN)

Sản phẩm hữu cơ vừa điều chế được thường lẫn một ít nước Loại bỏ nước ra khỏi sản phẩm gọi là quá trình làm khô (làm khan)

1.3.1 Làm khô chất lỏng

Để làm khô, chất lỏng được cho vào 1 bình nón và cho thêm những chất vô cơ hút nước Chất vô cơ hút nước được trãi đều khắp bề mặt đáy bình Thỉnh thoảng lắc đều để tăng khả tăng tiếp xúc của sản phẩm với chất hút ẩm Sau một thời gian, lọc hoặc lắng để loại bỏ chất hút ẩm

Chú ý: nên sử dụng một lượng ít nhất có thể chất làm khô (nhưng vẫn phải đạt được hiệu quả làm khô theo mong muốn) vì sau khi làm khô, có một ít sản phẩm bị hấp phụ trên bề mặt chất làm khô và sẽ bị mất đi tách bỏ chất làm khô Trường hợp nước hòa tan được trong sản phẩm chất hữu cơ thì việc làm khô rất khó khăn

1.3.2 Làm khô chất rắn

Đối với chất rắn không hút nước, có thể làm khô bằng cách đặt ở nơi thoáng khí, ở nhiệt độ thường Trải chất cần làm khô lên một miếng giấy lọc hoặc mặt kính thủy tinh, sau đó để ở nơi thoáng khí

Nếu hợp chất chịu được nhiệt, có thể dùng phương pháp sấy Cho chất cần làm khô vào tủ sấy và sấy ở một nhiệt độ nhất định với thời gian nhất định Cần phải thử trước với một lượng nhỏ sản phẩm cần làm khô để đảm bảo rằng sản phẩm không bị chảy hoặc biến tính trong khi sấy

Có thể đặt sản phẩm vào bình hút ẩm Để tăng tốc độ làm khô, có thể dùng bình hút ẩm có hút chân không

1.3.3 Lựa chọn chất làm khô

Chất làm khô phải:

- Không có tác dụng hóa học với hợp chất hữu cơ

- Không được hòa tan trong chất hữu cơ

- Có khả năng hút nước hiệu quả

Có thể lựa chọn chất làm khô thuận nghịch hoặc bất thuận nghịch Chất làm khô thuận nghịch là dạng kết hợp với nước tạo hydrate, sau khi hút nước sẽ được

PHƯƠNG PHÁP CỨU CHỮA SƠ BỘ XII

đun nóng để loại nước và tái sử dụng Chất làm khô không thuận nghịch là các chất phản ứng với nước như Na kim loại, P2O5…

Bảng sau đây chỉ dẫn một số chất làm khô thích hợp:

Hydrocarbon (paraffin, ethylene,…), ete,

hydrocarbon thơm

CaCl2 khan, Na, P2O5, MgSO4

1.4 PHƯƠNG PHÁP KẾT TINH

Trong điều chế ở phòng thí nghiệm, các tinh thể rắn sau khi tách khỏi hỗn hợp phản ứng thường chứa một lượng nhỏ chất bẩn Sự tinh khiết hóa những tinh thể này thường được thực hiện bởi sự kết tinh Đôi khi, cần thực hiện phương pháp

”kết tinh lại” mới thu được sản phẩm tinh khiết

Phương pháp kết tinh gồm các giai đoạn sau:

- Hòa tan hợp chất trong dung môi ở nhiệt độ cao

- Gây ra sự kết tinh bằng cách làm lạnh ở nhiệt độ thấp

- Tách tinh thể ra khỏi hỗn hợp nước cái

Dung môi được lựa chọn trong phương pháp kết tinh phải thỏa mãn các điều kiện sau đây:

- Không được có phản ứng với hợp chất cần tinh sạch

- Có khả năng hòa tan một lượng hợp chất khá lớn ở nhiệt độ cao và chỉ hòa tan một lượng nhỏ hợp chất đó ở nhiệt độ thấp

- Hòa tan dễ dàng các chất bẩn

- Có thể được loại khỏi tinh thể một cách dễ dàng

PHƯƠNG PHÁP CỨU CHỮA SƠ BỘ XIII

Ngoài ra, khi lựa chọn dung môi cần phải chú ý đến một số yếu tố như: tính

dễ cháy, giá tiền, dễ mua, dễ sử dụng, ít độc hại…

Trong quá trình kết tinh, có thể kết hợp một số phương pháp lại bỏ tạp chất

(ví dụ như dùng than hoạt tính để khử màu) trong giai đoạn hòa tan ở nhiệt độ

cao Sau đó lọc nóng (lọc khi hỗn hợp còn nóng) để loại bỏ các tạp chất rắn trước

khi hạ nhiệt độ để kết tinh

Trường hợp có sự chậm kết tinh, có thể dùng một trong phương pháp sau để

khơi mào cho sự kết tinh:

- Dùng đũa thủy tinh cạ vào thành cốc ở vị trí ngang mặt thoáng của chất

lỏng

- Cho vào dung dịch một vài tinh thể dạng tinh khiết của hợp chất cần kết

tinh (tạo mầm kết tinh)

- Thêm vào cốc một dung môi thứ 2 không hòa tan hợp chất

1.5.2 Lọc dưới áp suất thấp (lọc chân không)

Dụng cụ gồm có: Phễu Buchner, Bình lọc hút, Hệ thống tạo áp suất thấp, Hệ

thống đảm bảo an toàn

PHƯƠNG PHÁP CỨU CHỮA SƠ BỘ XIV

Hệ thống lọc dưới áp suất thấp

1.5.3 Lọc nóng

Mục đích của lọc nóng là để loại các chất rắn không tan nhưng vẫn giữ được

dung dịch còn ở nhiệt độ nóng nhằm tránh hiện tượng kết tinh xảy ra khi đang

lọc

Trong thao tác lọc nóng, cần sử dụng phễu thủy tinh có đuôi ngắn để phòng

ngừa sự kết tinh xảy ra trong cuống phễu Giấy lọc được sử dụng trong lọc nóng

phải có kích thước vừa đủ, không được ló ra khỏi bờ phễu lọc Có thể ngăn ngừa

sự kết tinh trên giấy lọc bằng cách tẩm ướt phễu và giấy lọc bằng một ít dung

môi nóng trước khi lọc

Lọc nóng được thực hiện dưới áp suất thường

1.6 THĂNG HOA

Thăng hoa là hiện tượng biến đổi một chất từ trạng thái rắn sang trạng thái

hơi mà không cần qua trạng thái lỏng Sau khi làm lạnh, hơi có thể trở về trạng

thái rắn mà cũng không cần thông qua trạng thái lỏng

Dụng cụ để thực hiện sự thăng hoa gồm 1 chén sứ và 1 phễu (đã bịt kín cuống

phễu bằng gòn) được úp ngược lên trên (đường kính của phễu nhỏ hơn đường

kính của chén) Để tránh cho chất thăng hoa rơi trở lại vào chén, có thể dùng giấy

lọc (đã được đục lỗ) để đậy chén