乙酸的结构简式

巯基乙酸稳定的CdSe_ZnS核壳结构量子点的制备与表征

第35卷第7期 2007年7月

硅 酸 盐 学 报

JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY

Vol. 35,No. 7 July,2007

巯基乙酸稳定的CdSe/ZnS核壳结构量子点的制备与表征

郁美娟,刘维学,王德平,黄文 1,周 萘1,王 璐2

(1. 同济大学材料科学与工程学院,上海 200092;2. 圣戈班研发(上海)有限公司,上海 200245)

摘 要:用非均相成核原理,在水溶液中制备CdSe/ZnS核壳结构量子点, 并研究合成工艺,包括前驱物的滴加方式和用量、CdSe核的水浴反应时间、CdSe与ZnS的摩尔比等因素对CdSe/ZnS核壳结构量子点荧光性能的影响。用透射电子显微镜和X射线衍射仪测试核壳结构量子点的形貌和结构。用紫外吸收光谱与荧光光谱表征CdSe/ZnS核壳结构量子点的荧光性能。结果表明:ZnS壳层在CdSe核量子点表面外延生长,形成了核壳结构;CdSe/ZnS核壳结构量子点的荧光性能明显高于单一的CdSe量子点;合成的工艺条件会显著影响CdSe/ZnS核壳结构量子点的荧光性能。

111

关键词:量子点;硒化镉/硫化锌核壳结构;水相制备;荧光

中图分类号:TN304.054;O613.5;O614.24;O614.43 文献标识码:A 文章编号:0454–5648(2007)07–0822–06

PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF CdSe/ZnS CORE–SHELL QUANTUM DOTS

STABILIZED BY THIOGLYCOLLIC ACID

YU Meijuan,LIU Weixue,WANG Deping,HUANG Wenhai1,ZHOU Nai1,WANG Lu2

(School of Material Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092;Saint-Gobain Research (Shanghai)

Corporation Limited, Shanghai 200245, China)

Abstract: Based on the heterogeneous nucleation theory, the CdSe/ZnS core/shell quantum dots were prepared in aqueous phase us-ing the co-precipitation method. The influence of various factors, such as injection methods and dosages of precursors, water-bathing reaction duration of CdSe and the initial mole ratio of CdSe to ZnS, on the fluorescence properties of the obtained CdSe/ZnS quantum dots was investigated. The morphology and structure of the samples were characterized by transmission electron microscopy and X-ray diffraction. The photoluminescence properties of the CdSe/ZnS core/shell quantum dots were characterized by ultravio-let–visible absorption spectra and photoluminescence spectra. The results showed that epitaxial ZnS shells grow on the surface of CdSe quantum dots and form CdSe/ZnS core/shell quantum dots. The core/shell quantum dots have superior fluorescence properties in comparison to the CdSe plain core quantum dots. The technical conditions of preparation have a strong influence on the photolu-minescence of the CdSe/ZnS core-shell quantum dots.

Key words: quantum dots; cadmium selenide/zinc sulfide core–shell; synthesis of aqueous phase; fluorescence

1

1

1

纳米半导体量子点具有量子尺寸效应和介电限域效应,呈现出非常独特的光学特性,被广泛运用于生物荧光探针、生物芯片、激光器、光电子器件、光催化等领域,尤其在生命科学研究中起到了定性和定量标识生物分子和细胞的作用[1]。有关纳米半导体量子点的合成方法、物理化学特征,及其在生物医学和光电子领域等方面的应用已有较多的报道[2–3]。目前研究较多的纳米半导体量子点主要是CdSe纳

收稿日期:2006–10–16。 修改稿收到日期:2007–03–09。 基金项目:国家自然科学基金(50572072);上海市科委纳米专项基金

(0452nm059)资助项目。

第一作者:郁美娟(1981~),女,硕士研究生。 通讯作者:王德平(1961~),男,博士,教授。

米半导体量子点。王璐等[4]已成功地在水溶液中制备了CdSe纳米半导体量子点,但是,单纯的CdSe纳米颗粒表面缺陷较多,荧光效率较低,光致氧化的稳定性也较差。

将2种或2种以上的半导体材料在纳米尺度上复合,获得核壳结构的纳米半导体量子点是获得尺寸均一,荧光效率高,光致氧化稳定性好的高性能量子点的重要方法。由于CdSe比ZnS具有更低的

Received date: 2006–10–16. Approved date: 2007–03–09.

First author: YU Meijuan (1981—), female, graduate student for master

degree.

E-mail: y5761981@yahoo.com.cn

Correspondent author: WANG Deping (1961—), male, doctor, professor. E-mail: wdpshk@mail.tongji.edu.cn

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郁美娟 等:巯基乙酸稳定的CdSe/ZnS核壳结构量子点的制备与表征

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导带和更高的价带,因此,当构成核壳结构时,在量子点内的光生电子和空穴大部分将被约束在核内,使这种核壳结构量子点能显示出强的光致发光。作为一种尝试,企图用化学共沉淀法,在水溶液中合成了CdSe/ZnS核壳结构的纳米半导体量子点,并讨论了合成工艺对其性质的影响。

1 实 验

1.1 试 剂

氯化镉、醋酸锌、硫代乙醇酸、亚硫酸钠、硼氢酸钠、丙酮、氨水均为中国医药(集团)上海化学试剂公司生产的化学纯试剂。单质硒为上海兴塔美兴化工厂生产的化学纯试剂。硫化钠为上海宣治化工厂生产的分析纯试剂。实验用水均为二次蒸馏水。 1.2 CdSe/ZnS核壳结构量子点的水相制备

CdSe量子点的制备参见文献[4]。在室温,分别将醋酸锌和硫化钠溶于蒸馏水中,加热,磁力搅拌至完全溶解,得到无色澄清溶液,即为Zn和S的前驱体水溶液。这两种溶液均新鲜配制。在通Ar保护下,向CdSe量子点溶液中缓慢加入Zn前驱体与S前驱体,磁力搅拌,100 ℃水浴回流,充分反应后,即可得到黄色至粉红色胶状CdSe/ZnS核壳结构量子点。样品经洗涤、离心沉降和冷冻干燥后,即可得到粉末状的物质。 1.3 样品性能测试

用日本HITACHI公司的H–800透射电子显微镜(transmittance electron microscope, TEM)测定样品低分辨率TEM的图像以及选区电子衍射(selected area electron diffraction, SAED)图像。用日本Rigaku公司的D/max 2550型号的X射线衍射(X-ray dif-fraction, XRD)仪测定样品的XRD谱。用上海第三分析仪器厂760CRT型双光束紫外–可见(ultraviolet– visible, UV–Vis)分光光度计测得样品的UV–Vis吸收光谱。用Perkin Eimer公司的LS–55荧光分光光度计测得样品的光致发光(photoluminenscence, PL)光谱。

ZnS后,对于CdSe核的晶型并未有明显的改变。从TEM照片中可以观察到CdSe/ZnS核壳结构量子点多呈球形或椭圆形。对CdSe/ZnS核壳结构量子点的TEM照片中颗粒进行统计,可得到平均粒径约为7.0 nm,其尺寸略大于相同条件下制备的单个CdSe量子点尺寸,表明通过ZnS包裹在CdSe量子点晶核上形成了核壳结构量子点。

图1 CdSe/ZnS核壳结构量子点的TEM照片和SAED图样 Fig 1 Transmittance electron microscope (TEM) photograph

and selected area electron diffraction (SAED) pattern of the CdSe/ZnS core–shell quantum dots

n(CdSe):n(ZnS)=1:4

2 结果与讨论

2.1 核壳结构量子点的形貌表征及分析

图1为CdSe/ZnS核壳结构量子点[n(CdSe): n(ZnS)=1:4]的TEM照片和SAED图样。SAED图样为衍射环,表明在水相中合成的纳米半导体量子点为多晶结构,这个结果与相同条件下合成的CdSe量子点的结果[4]一致。这表明在CdSe核外包裹上

2.2 量子点的晶体结构

将CdSe/ZnS核壳结构量子点、CdSe量子点的溶液样品抽真空冷冻干燥得到的固体粉末,进行XRD测试,结果见图2。为便于比较,在图2中列出闪锌矿结构的CdSe晶体和ZnS晶体的标准粉末衍射花样(标准PDF卡片号为:CdSe,88–2346;ZnS,77–2100)。将CdSe量子点粉末样品的XRD谱与CdSe晶体的标准粉末衍射花样比对,两者的3个强峰有较好的对应,表明合成的CdSe量子点为闪锌矿结构。CdSe/ZnS核壳结构量子点的粉末样品的XRD谱介于CdSe晶体和ZnS晶体的XRD谱之间。CdSe和ZnS摩尔比减小时,CdSe/ZnS核壳结构量子点的XRD谱从与CdSe晶体的XRD谱相似演变成与ZnS晶体的XRD谱相似,表明在包裹反应中,ZnS壳层是通过外延生长包裹在CdSe量子点的表面上[5],因此合成的CdSe/ZnS核壳结构量子点具有闪锌矿结构。当CdSe和ZnS摩尔比减小到1:40时,得到的核壳结构量子点的XRD谱与ZnS晶体的XRD谱非常接近。

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图2 CdSe量子点和CdSe/ZnS核壳结构量子点的XRD谱 Fig 2 X-ray diffraction (XRD) patterns for CdSe and CdSe/ZnS

core–shell quantum dots

The patterns of standard samples are obtained from the corre-sponding crystals

图3 CdSe量子点与CdSe/ZnS核壳结构量子点的UV–Vis

吸收光谱

Fig.3 Ultraviolet–visible (UV–Vis) absorption spectra for

CdSe and CdSe/ZnS core–shell quantum dot

利用XRD谱的数据,用Scherrer公式可以进行微晶尺寸的估算:

D=

(1)

其中:D为晶粒尺寸(nm);λ为X射线波长(λ= 0.154 06 nm);θ为入射线束与某一晶面所成的掠射角(°);ω为测得的半峰宽度(rad);ω0为标准半峰宽度(ω0=0.1 rad)。通过晶面衍射峰的半峰宽、掠射角分别计算各个方向上的晶粒尺寸。根据Scherrer公式,算出CdSe量子点的平均粒径为7.6 nm,CdSe/ZnS核壳结构量子点[n(CdSe):n(ZnS)=1:4]的平均粒径约为8.2 nm。

2.3 核壳结构量子点的UV–Vis吸收光谱

图3为CdSe/ZnS核壳结构量子点、CdSe量子点的UV–Vis光谱。CdSe量子点的紫外吸收边始于532 nm,与CdSe体材料在675 nm处的本征吸收峰相比明显蓝移,显示出明显的量子尺寸效应[6],吸收肩峰的出现表明合成的CdSe量子点尺寸分布较均匀,1s–1s电子跃迁分辨率较好[7]。往CdSe量子点溶液中加入Zn和S前驱体水溶液,制得CdSe/ZnS核壳结构量子点,其吸收边与包裹之前CdSe量子点相比红移18 nm,始于550 nm,而其吸收肩峰红移了7 nm,位于509 nm,表明了纳米颗粒的量子尺寸效应。同时在图3中可以观察到,CdSe/ZnS核壳结构量子点的1s–1s峰变宽,且未出现ZnS的特征吸收峰,说明CdSe量子点经过ZnS包裹,表面电子缺陷态被少量修饰,也表明了ZnS主要是在CdSe量子点表面外延生长,而不是大量形成ZnS纳米团簇。

2.4 影响CdSe/ZnS核壳结构量子点PL性能的因素

图4为采用不同的Zn和S前驱物滴加方式制备的CdSe/ZnS核壳结构量子点的PL光谱。

制备CdSe/ZnS核壳结构量子点的实验,采用了2种滴加Zn和S前驱物的方式:一是同时滴加两种前驱物;二是全部滴加完Zn前驱物后,水浴一段时间,然后再缓慢滴加S前驱物。图4a中这2种滴加前驱物方法获得的核壳结构量子点的荧光光谱的波形基本一致,但是第一种方法得到的峰形尖锐,强度较高,各峰的精细结构较为明显,便于识别。造成这种现象的原因可能是由于同时滴加Zn和S前驱物时,在CdSe量子点表面生长的ZnS壳层比较均匀。而分步滴加时,Zn和S离子在CdSe量子点表面分别沉积,这个过程中会交替生成CdS或ZnSe的过渡层。CdSe,CdS,ZnSe,ZnS这4种物质的体材料禁带宽度差别较大,以CdSe价带和导带的位置为基准,设置为0.0,分别比较各种半导体材料的价带和导带的位置,如图4b所示。ZnS相对于CdSe的价带和导带的位置偏移最大,其限域效应表现也最明显[8]。因此,在分步滴加Zn和S前驱物时,生成的CdS或ZnSe的过渡层会相对降低核壳结构量子点的量子限域效应,从而降低其荧光强度。

图5是综合考虑了各种不同工艺条件获得的CdSe/ZnS核壳结构量子点PL光谱。图5a为n(Cd):n(Se)为1:1和2:1的CdSe量子点作为晶核,再包裹ZnS,得到的CdSe/ZnS核壳结构量子点的PL光谱,其中ZnS壳层的物质的量保持不变。尽管荧光峰形状和位置相似,但n(Cd):n(Se)=1:1的CdSe/ZnS核壳结构量子点表现出较大的荧光强度,

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图4 采用不同的前驱物滴加方式制备的CdSe/ZnS核壳结

构量子点PL光谱及块体材料的能带结构图

Fig.4 The photoluminescence (PL) spectra for the CdSe/ZnS core/

shell with the different injection methods of the Zn and S precursors and the energy band structure of CdSe, CdS, ZnSe and ZnS block materials

1——Precursors injected at the same time; 2——All the precursor Zn is injected first, heated in a water bath, then injecting the pre-cusor S slowly; CB——Conductive band; VB——Valence band; mc——Electron effective mass; mv——Hole effective mass

这是因为n(Cd):n(Se)=1:1的配比符合CdSe的化学计量配比,量子点生长出现的晶格错配率较少,表面电子缺陷态数目也相应减少,因此,电子跃迁的非辐射弛豫途径也减少,从而增强了量子点的荧光强度。改变ZnS壳层中Zn和S摩尔比,合成的CdSe/ZnS核壳结构量子点的荧光性能,也显示出一样的变化规律,见图5b。图5b中n(Zn):n(S)=1:1的CdSe/ZnS核壳结构量子点的荧光峰表现出明显更大的强度。研究结果表明:当前驱物的配比符合化学计量配比时,合成的CdSe/ZnS核壳结构量子点的荧光性能将大为增强。

制备CdSe量子点晶核的水浴时间对最终获得的CdSe/ZnS核壳结构量子点的荧光峰位置和形状

图5 不同工艺条件制备的CdSe/ZnS核壳结构的PL光谱 Fig.5 PL spectra for CdSe/ZnS core-shell quantum dots

with the different technology conditions

λex=234 nm

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特征影响不明显,但对荧光强度的影响却较大。图5c表明:当制备CdSe量子点晶核的水浴时间为30 min时,CdSe/ZnS核壳结构量子点的荧光峰强度最大,而水浴时间为15 min和60 min时,得到的CdSe/ZnS核壳结构量子点的荧光强度明显降低。上述原因是由于CdSe量子点表面具有很多结构缺陷,需要一定的时间进行结构调整[9],若CdSe量子点的水浴时间过短,量子点生长的不够完善,从而大大降低了荧光强度。由于ZnS是通过填补CdSe量子点表面晶格缺陷而外延生长的,当水浴时间过长时,虽然可以获得结晶更为完善的CdSe量子点,却不利于ZnS在CdSe量子点表面外延生长,因此也会降低荧光强度。研究结果表明:CdSe量子点晶核水浴时间为30 min时,其表面状态最适于ZnS层的包裹生长,能制得结构和荧光性能较为完善的核壳结构量子点。

图5d为n(CdSe):n(ZnS)不同的CdSe/ZnS核壳结构量子点的PL光谱。随着ZnS加入量的增加,荧光峰的位置不断小幅蓝移,而荧光强度在n(CdSe):n(ZnS)=1:4时达到最高值[10]。这可能是在此配比下,ZnS能够最为完善地包裹CdSe量子点晶核表面。当ZnS使用量过小会造成CdSe量子点晶核裸露、包裹不完全;而使用量过大又会使ZnS壳层增厚,使CdSe/ZnS核壳结构量子点的晶型结构与ZnS晶体就越接近(见图2),造成ZnS壳层本身的缺陷增多,反而降低ZnS对CdSe量子点表面缺陷的修饰作用。同时,ZnS用量过大也可能独立成核。上述情况都会使得样品的荧光强度降低。 2.5 核壳结构量子点的PL光谱

CdSe/ZnS核壳结构量子点,在经过波长为234 nm的激发光激发后,在376 nm和419 nm处均出现了荧光峰,见图5中的峰P3和峰P4。为了进一步分析P3和P4峰,采用同时滴加Zn和S前驱物的方式,控制n(Cd):n(Se)为1:1,制备的水浴时间为30 min的CdSe量子点作为晶核,选用n(Zn):n(S)为1:1的ZnS壳层配比,以n(CdSe):n(ZnS)为1:4的配

其PL光谱见图比制备CdSe/ZnS核壳结构量子点,

6。图6表明:CdSe量子点在461 nm处的荧光峰位于激发光波长的2倍频位置,是1个倍频峰,不予考虑。位于523 nm的荧光峰的能量在CdSe量子点的吸收边附近,是CdSe量子点的本征跃迁的荧光发射峰,该峰在CdSe/ZnS核壳结构量子点的PL光谱中也频繁出现。在图6中还可以观察到:CdSe/ZnS核壳结构量子点的荧光强度比CdSe量子点晶核提

图6 CdSe量子点与CdSe/ZnS核壳结构量子点的PL光谱 Fig.6 PL spectra for the CdSe and CdSe/ZnS core/shell

quantum dots

n(CdSe):n(ZnS)=1:4

高了近7倍,荧光峰的峰形也更尖锐。

CdSe/ZnS核壳结构量子点的能带偏差属于类型I,即核材料CdSe的禁带较宽,相对壳层材料而言具有更低的导带和更高的价带[5]。在实验中激发光的能量为5.30 eV,远远大于CdSe量子点的吸收边能量(2.28 eV)和ZnS纳米团簇的吸收边能量(3.64 eV)。如图7所示,当CdSe/ZnS核壳结构量子点受光激发时,CdSe和ZnS价带中的电子均将被激发到ZnS导带。然而,电子从ZnS导带转移到CdSe导带,要比电子在ZnS中电子空穴对的复合快得多(转移所需的时间为几个ps,而复合过程则需要几百个ps[11]),因此,ZnS导带中的电子很快地转移到CdSe导带,然后分别跃迁到CdSe和ZnS的价带中,其跃迁的能量分别对应了CdSe/ZnS核壳结构量子点在524 nm处的荧光峰和P4峰的能量,即524 nm

图7 CdSe/ZnS核壳结构量子点能带结构及发光机理示意图 Fig.7 Schematic of energy band structure and luminescence

mechanism of CdSe/ZnS core/shell quantum dots

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参考文献:

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处的荧光峰是CdSe晶核的本征跃迁的PL发射峰。而位于420 nm左右的P4峰,正好介于CdSe和ZnS的能隙之间,来源于CdSe的导带和ZnS的价带之间的电子跃迁。这种电子的激发、跃迁和复合多发生在CdSe和ZnS的核壳衔接界面处。

P3峰位于376.5 nm处,对应的能量在ZnS的吸收边能量附近。由于在CdSe/ZnS核壳结构量子点中,发生ZnS壳层中电子–空穴对的复合比较困难,因此P3峰的产生,是ZnS纳米团簇的本征跃迁发射峰,这表明在实验的条件中,存在着ZnS的独立成核。

[1] BAILEY R E, SMITH A M,NIE S. Quantum dots in biology and

medicine [J]. Physica E, 2004, 25(1): 1–12.

[2] ALIVISATOS A P. Semiconductor clusters, nanocrystals and quantum

dots [J]. Science, 1996, 271(5480): 933–937.

[3] MIRKIN C A, TATON T A. Semiconductors meet biology [J]. Nature,

2000, 405(6787): 626–627.

[4] 王 璐, 王德平, 黄文旵, 等. 水相制备硒化镉半导体量子点的荧

光性能[J]. 硅酸盐学报, 2005, 33(10): 1 223–1 230.

WANG Lu, WANG Deping, HUANG Wenhai, et al. J Chin Ceram Soc (in Chinese), 2005, 33(10): 1 223–1 230.

[5] LI J, WANG Y, GUO W Z, et al. Large-scale synthesis of nearly

monodisperse CdSe/CdS core/shell nanocrystals using air-stable re-agents via successive ion layer adsorption and reaction [J]. J Am Chem Soc, 2003, 125: 12 567–12 575.

[6] 谢 颖, 徐静娟, 于俊生, 等. 水溶性的CdSe/ZnS纳米微粒的合成

及表征[J]. 无机化学学报, 2004, 20(6): 663–667.

XIE Ying, XU Jingjuan, YU Junsheng, et al. Chin J Inorg Chem (in Chinese), 2004, 20(6): 663–667.

[7] ROGACH A L, KORNOWSKI A, GAO M Y. Synthesis and charac-terization of a size series of extremely small thiol-stabilized CdSe nanocrystals [J]. J Phys Chem B, 1999, 103(16): 3 065–3 069. [8] BLEUSE J, CARAYON S, REISS P. Optical properties of core/multishell

CdSe/Zn (S, Se) nanocrystals [J]. Physica E, 2004, 21: 331–335. [9] GUO J, YANG W L, WANG C C. Systematic study of the photolumi-nescence dependence of thiol-capped CdTe nanocrystals on the reac-tion conditions [J]. J Phys Chem B, 2005, 109: 17 467–17 473. [10] CHIN I L, ABRAHAM K J, CHAO K C, et al. Synthesis and photolu-minescence study of molecularly imprinted polymers appended onto CdSe/ZnS core-shells [J]. Biosens Bioelectron, 2004, 20: 127–131. [11] PULS J, ROSSIN V V, KRELLER F, et al. Bound and bi-excitons in

ZnCdSe/ZnSe multiple quantum wells [J]. J Cryst Growth, 1996, 159(1–4): 784–787.

3 结 论

(1) 对在水相中的CdSe/ZnS核壳结构量子点,其壳层ZnS是外延生长在CdSe量子点核表面的,颗粒呈圆形或椭圆形,其荧光强度比单一的CdSe量子点晶核大5到10倍,荧光效率大大增高。

(2) 制备CdSe/ZnS核壳结构量子点时,同时滴加Zn和S前驱物,控制n(Cd):n(Se)=1:1,n(Zn):n(S)= 1:1,n(CdSe):n(ZnS)=1:4及CdSe水浴时间为30 min,可以获得荧光性能最佳的产物。合成实验的工艺条件,如前驱物的滴加方式和用量、水浴反应时间、核与壳的用量等因素,对CdSe/ZnS核壳结构量子点的荧光效率影响较大,选择适当的合成工艺条件有助于改善CdSe/ZnS核壳结构量子点的荧光性能。

有机化学基础模块中乙酸结构的比较研究

文章编号:1005-6629(2008)10-0035-02中图分类号:G633.8文献标识码:B

《普通高中化学课程标准》在“有机化学基础”模块主题1“有机物的组成与结构”部分要求学生“初步了解测定有机化合物元素含量、相对分子质量的一般方法”、“知道通过化学实验和物理方法可以确定有机化合物的结构”。在“活动与实践建议”栏中建议学生“观察实验:李比希法分析碳氢元素含量的仪器装置与原理”、“观察:同分异构体的红外光谱和核磁共振谱”[1]。本节课之前,学生已经学习了如何运用传统化学实验分析方法来确定有机物结构,对元素分析仪、红外光谱等到现代仪器分析技术在有机物结构研究中的应用,也有了简单的了解。本节课设计了用传统化学实验分析、现代仪器分析两种方法(即物理方法)对乙酸的结构进行比较探究,一是有利于通过应用巩固这两种分析方法、形成完整的有机物组成、结构的研究方法;二是通过两种探究方法的对比,能够让学生感受到科学技术发展对化学发展的巨大推动作用;三是可以避免简单重复必修所学的乙酸的结构和性质;四是能够让学生了解科学探究的方法。当然,由于课标只要求达到“初步了解”和“知道”层次,教学设计中作了简化处理。

教学过程

参考文献:

[1]教育部.普通高中化学课程标准(实验)[M].北京:人民教育出版社,2003.4(第1版)P26.

[2][3][5] Spectral Database forOrganic Compounds SDBS

http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi

[4]曾昭琼.有机化学(上)[M].北京:高等教育出版社,2004.11(第4版)P263、P314-315.

曾昭琼.有机化学(下)[M].北京:高等教育出版社,2004.11(第4版)P3-4、P36.

乙酸的性质

乙酸与碳酸酸性强弱比较实验

前言:

乙酸,俗名醋酸,广泛存在于自然界,它是一种有机化合物,是烃的重要含氧衍生物,是典型的脂肪酸。乙酸被公认为食醋内酸味及刺激性气味的来源。在家庭中,乙酸稀溶液常被用作除垢剂。碳酸,西方旧称“空气酸”,化学式H2CO3,是酸的一种。二氧化碳溶于水后,一部分二氧化碳会与水化合,形成碳酸。

一、实验目的:

1.学习对比弱酸酸性的方法;

2.得出乙酸与碳酸酸性强弱的结论。

二、实验原理:

酸的通性中有一点是:酸与某些盐反应可以生成另一种酸和另一种盐。具体而言就是强酸与弱酸盐反应生成弱酸盐对应的弱酸和另一种盐。

利用此特性,我们可以设计实验,让乙酸和碳酸分别与对方对应的盐接触,看是否会发生反应。发生化学反应的一组中的酸的酸性更强。 设计两个实验组:

(A)CH3COOH+NaHCO3

(B)H2CO3+CH3COONa

A组若发生化学反应,则放出CO2;而B组很难观察是否发生了化学反应。故只对A组实验进行观察,若能够反应放出CO2,则乙酸的酸性强于碳酸,反之则碳酸强于乙酸。

三、实验步骤:

1.取少量CH3COOH,NaHCO3放入试管中待用。

2.将CH3COOH加入NaHCO3中,观察现象。

四、实验结果:

经观察可发现:当CH3COOH加入NaHCO3中时,可看到有大量气泡溢出,由此可得出乙酸酸性强于碳酸的结论。

反应的化学方程式为:

NaHCO3+CH3COOH=CH3COONa+H2O+CO2↑

高二化学乙酸的结构和性质

资 源 信 息 表

12.2 醋和酒香(共2课时)

第1课时 乙酸的结构和性质

一、设计思想

乙酸是一种重要的有机酸,也是我们日常生活中经常遇到的食醋的主要成分。因此,乙酸的教学可以着眼于学生的已有生活和知识经验,从生活中常见的酒和醋引入,以生活情景和现象为支点,提出问题、解决问题,从而突出学生的学习主动性。

本部分内容的教学,首先通过介绍乙酸分子结构,让学生了解乙酸分子由甲基和羧基官能团组成。由于羟基上H受羰基影响,易电离出H,因此,乙酸表现出酸性。从而体会化学学习中研究物质的基本方法“结构决定性质,性质决定用途”。在此基础上,通过设计实验活动──探究乙酸的酸性,并且由实验把乙酸的酸性与盐酸、碳酸的酸性相比较,使学生对乙酸的酸性有一个更为具体、直观的认识和掌握。

二、教学目标

1.知识与技能

(1)乙酸的物理性质、分子结构、羧基的结构特征。(B) (2)乙酸的酸性。(B)

2.过程与方法

(1)通过对食醋的观察,描述乙酸的物理性质,形成善于思考,善于观察的学习习惯。 (2)通过实验方案的讨论和亲手实验,体验科学研究的基本思路和方法。

3.情感态度与价值观

通过酒和醋的引入,体会乙酸的用途,并从中感悟化学对社会生活的重要意义。

三、重点和难点

教学重点:乙酸的物理性质、分子结构;乙酸的酸性。 教学难点:乙酸酸性的探究实验设计。

四、教学用品

Mg粉、NaOH溶液、CuSO4 溶液、Na2CO3粉末、1mol/L盐酸、1mol/L乙酸、酚酞、多媒体。

五、教学流程

1.流程图

2.流程说明

1

在酒的商标中,常见到的有XO、VSOP等符号,有同学知道它代表什么意义吗?为何酒

越陈越香? 

2

通过对醋的了解,感受到乙酸的物理性质;

 演示实验:将一瓶纯乙酸和一瓶乙酸的水溶液同时放入冰水浴中,片刻后同时取出,

让学生观察现象。

3

请同学们根据现有的化学药品设计实验方案:1)证明乙酸确有酸性;2)比较乙酸、

盐酸和碳酸酸性的强弱。

六、教学案例

1.教学过程

2.主要板书

3.相关链接

醋的原料和制作方法、醋的种类、醋的妙用、喝醋十大好处、醋的传说

来源:

 《乙酸 羧酸》教学课件

来源:

七、教学反思

针对本节课教材内容和教学要求,在实际教学中对于难点的处理主要从以下方面着手:

1. 对于乙酸酸性的教学,联系乙酸在实际生活中的用途入手,同时结合初中学习的乙

酸的性质,设计实验重点说明乙酸的弱酸性,并让学生亲手验证,参与到探究性学习当中,了解科学研究的一般过程,并体验成功的乐趣。本节课实验探究题“请同学们根据现有的化学药品设计实验方案:(1)证明乙酸确有酸性;(2)比较乙酸、盐酸和碳酸酸性的强弱。”对于活动方案的设计,可以根据学生的实际情况进行调整和完善。

2. 在教学过程中,针对本节课的特点,教师要尽可能调动学生的思维,让学生积极思

考和动手实验,引导学生多角度设计实验方案,并对实验方案进行分析、探究,认识研究问题的方法及科学探究的过程,在问题的解决中培养了学生的化学学科能力和化学素养。

聚乙酸乙烯酯的化学改性及结构表征

课题2.聚乙酸乙烯酯的化学改性及结构表征

实验一、聚乙酸乙烯酯的醇解

一、实验目的与原理

目的:了解聚乙酸乙烯酯制备聚乙烯醇的方法和原理。

原理:由于单体乙烯醇并不存在,聚乙烯醇不可能从单体聚合制得,而是通过聚乙酸乙

烯酯的醇解得到. 醇解在加热和搅拌下进行,初始微量聚乙烯醇先在瓶析出,当60%的乙酰氧基取代后,聚乙烯醇就会大量析出,继续加热,醇解在两相中进行. 醇解可在酸或碱催化下进行,但由于酸极难从聚乙烯醇中除去,可能加速聚乙烯醇的脱水,使产物变黄,故实验用NaOH作催化剂,所加催化剂量不同,醇解度就不同,实验分别以20ml和30ml的1%的NaOH乙醇溶液催化,以制得不同醇解度的聚乙烯醇.

二、实验步骤

1、低醇解

1)搭好装置

2)开动搅拌,向500ml三口烧瓶中加入无水乙醇180ml、聚乙酸乙烯酯8.97g。

水浴加热至78℃,使聚合物完全溶解后,冷水降温,在30-40℃左右慢慢滴加1%氢氧化钠/乙醇溶液15ml(约2.5秒/滴)。

3)仔细观察反应体系,约1h后发生相转变,将所得到产物用布氏漏斗抽滤,分

别用30ml乙醇洗涤3次。产物放在表面皿上,捣碎并尽量散开,自然干燥后放入真空烘箱中,在50℃下干燥,再称重。

2、高醇解

1)搭好装置

2)开动搅拌,向500ml三口烧瓶中加入无水乙醇180ml、聚乙酸乙烯酯9.00g。水浴加热至78℃,使聚合物完全溶解后,冷水降温,在30-40℃左右慢慢滴加1%氢氧化钠/乙醇溶液15ml(约2.5秒/滴)。

3)约1h小时后,发生相转变,这时滴加7.5ml的1%氢氧化钠/乙醇溶液,继续反应15min,停止反应。

4)将所得到产物用布氏漏斗抽滤,分别用30ml乙醇洗涤3次。产物放在表面皿上,捣碎并尽量散开,自然干燥后放入真空烘箱中,在5。0℃下干燥,再称重。

实验二、聚乙烯醇缩甲醛的制备

一、实验目的和原理

目的:了解PVA缩醛化的原理。

原理:聚乙烯醇缩甲醛是利用聚乙烯醇与甲醛在盐酸催化的作用下而制得的。

其反应式如下:

二、实验步骤

1)搭好装置,

2)在250ml三口烧瓶中加入90ml去离子水和10gPVA,加热到95℃,搅拌溶解。 3)降温至80℃,加入2.5ml37%的浓HcL,搅拌15min,控制PH1-2,滴加配制的甲醛水溶液20m(5ml甲醛+15ml去离子水),滴加速度缓慢(半小时滴完),保持反应温度80℃。

4)继续反应至30分钟,降温至60℃。

5)继续搅拌,反应至体系粘稠,当出现大量气泡时,立即加8%的NaoH溶液,调节ph8-9,冷却,抽滤,水洗,出料。

实验三、聚合物表征与性能测试

3.1醇解度定量测定(酸碱滴定法)

一、实验目的和原理

目的:掌握测定醇解度的方法和原理。

原理:从聚醋酸乙烯酯(PVAC)醇解制取的聚乙烯醇(PVA),由于不同的目的和原因,其

醇解程度不同,在分子链上还剩有乙酰基。用NaOH溶液水解剩余的乙酰基,测定消耗的NaOH量,从而计算出醇解度。

二、实验步骤

1)准确称取聚乙烯醇样品(低醇解度及高醇解度)1.00g/聚乙烯醇样品,加入100ml蒸馏水,加热回流至全部溶解。

2)冷却,加入酚酞指示剂3滴。用0.01mol·L氢氧化钠乙醇溶液中和至微红色。加入0.5mol·L氢氧化钠水溶液25ml,在水浴上回流1h。 3)冷却,用0.5mol·L盐酸滴定至无色。同时做一空白试验。 注:C(V2V1)N*0.059*100%

W

式中C为乙酰氧基含量%;N为盐酸标准溶液的体积摩尔浓度;V2为空白消耗的盐酸,ml;V1为样品消耗的盐酸,ml;W为样品的质量;0.059是换算因子。

-1

-1

-1

3.2红外光谱测结构

红外谱图,给出对比(羰基峰强度)

3.3核磁光谱测结构

核磁谱图,精确,定量

3.4力学拉伸测试

一、实验目的和原理

应力-应变试验通常是在张力下进行,即将试样等速拉伸,并同时测定试样所受的应力

和形变值,直至试样断裂。

应力是试样单位面积上所受到的力,可按下式计算:

t

P

bd 式中P为最大载荷、断裂负荷、屈服负荷,b为试样宽度(m);d为试样

厚度(m)。

应变是试样受力后发生的相对变形,可按下式计算:

t

II0

100%I0

式中I0为试样原始标线距离(m);I为试样断裂时标线距离(m)。

2

应力-应变曲线是从曲线的初始直线部分,按下式计算弹性模量E(MPa,N/m):

E

 式中σ为应力;ε为应变。

二、实验步骤

1)实验应在一定的温度和湿度下进行。

2)测量模塑试样和板材试样的宽度和厚度准确至0.05mm;片材厚度准确至0.01mm;薄膜厚度准确至0.00lmm。每个试样在标距内测量三点,取算术平均值。 3)测伸长时,应在试样平行部分作标线,此标线对测试结果不应有影响。 4)依次打开稳压电源,仪器开关,软件进入测试界面。

5)在方法中选择应力应变或蠕变测试模式,输入样品名称和厚度,用上夹具夹住样品,载荷调零,之后用下夹具夹住样品,点击开始,进行测试(夹具夹持试样时,要使试样纵轴与上、下夹具中心连线相重合。并且要松紧适宜,以防止试样滑脱和断在夹具内为度)。

6)试样断裂后,读取屈服时的负荷。若试样断裂在标线之外的部位,此试样作废,另取试样补作。

7 ) 测定模量时,安装、调整测量变形仪器,施加负荷,记录负荷及相应的变形。 8 ) 测试停止后取下样品,保存数据。

二、结果分析

5.聚乙酸乙烯酯的醇解

Ⅰ.制备

(1)数据记录

(2)过程

低醇解:在30-40℃左右慢慢滴加1%氢氧化钠/乙醇溶液时,溶液变黄。半小

时后发生相转变,滴加完毕,产物乳白中带黄色。

高醇解:降温时溶液浑浊,原因是PVAc溶解度下降,于是开始升温至48℃,

恢复澄清;滴加1%氢氧化钠/乙醇溶液时,溶液变黄。

Ⅱ.醇解度的测定:

(1)数据记录

盐酸浓度0.5mol/l NaOH浓度 0.5021mol/l

Ⅲ.讨论

1.在醇解过程中催化剂为什么要采用滴加方式,而不是一次性加入? 答:催化剂的量突然过多可能会导致高分子链的断裂。

2.加反应物时,应注意加入顺序,现加溶液,在搅拌的情况下加聚合物,这样可以防止聚合物黏在玻璃容器底部。

3.滴加1%氢氧化钠/乙醇溶液时,溶液变黄,可能是氢氧化钠滴加过快,是-OH脱去成双键,所以显黄色了

6.聚乙烯醇缩甲醛

(1)数据记录

(2)过程

保持水温60度反应十多分钟会出现浑浊现象,继续反映会出现白色交联沉淀 (3)讨论

1.在做高醇解度的缩甲醛时反应过程中没有絮状物出现,(因为伴随着搅拌,自然

有气泡产生,

所以无法判断这是反应放出的气泡还是由于搅拌产生的),亦没有形成乳液,可能是分子量

太低,缩醛度不足以析出。

2.聚乙烯醇与甲醛反应产生胶状物很难,甲醛的烷基太小,疏水性差,难以沉淀出来。

3. 随着缩醛度的增大,聚乙烯醇中的羟基含量减少,水溶性下降,溶液变稠。

7.红外光谱法表征聚合物结构

(1)红外光谱法表征溶液聚合聚乙酸乙烯酯和乳液聚合聚乙酸乙烯酯结构

①溶液聚合:

100

80

1022.138

60

T/%

40

1735.706

1238.137

20

04000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

V/cm-1

②乳液聚合:

100

80

1022.138

60

T/%

40

1240.065

1737.634

20

4000350030002500200015001000500

V/cm-1

图谱解析:因为聚合产物都是直链聚乙酸乙烯酯,仅有聚合度的差异,所以图中乳

液聚合和溶液聚合的红外普图基本相似。图中羟基峰很弱,表明除水比较完全;原本在2978 cm和2933 cm处的峰消失,说明烯的C-H不对称振动减弱,VAc已经基本聚合成PVAc了;在1735.706和1737.634处有强吸收,是羰基的伸缩振动,且乳液聚合的峰比溶液聚合的大,表明乳液聚合的聚酯分子量高;1238.137,1022.138和1240.065,1022.138是C-O键的伸缩振动,1380附近都是-CH3的弯曲振动,这些都符合聚乙酸乙烯酯的特征谱带,因而聚合产物为聚乙酸乙烯酯。

-1

-1

(2)红外光谱法表征高醇解度聚乙烯醇和低醇解度聚乙烯醇结构

①低醇解度2%溶液

40353025

T/%

20151050-5

4000

2941.057

1735.706

3349.912

1249.708

350030002500200015001000500

V/cm-1

②高醇解度2%溶液

35302520

T/%

2941.057

151050-5

4000

1434.85

1093.495

3334.484

350030002500200015001000500

V/cm-1

图谱解析:在高醇解和低醇解的红外谱图中,我们可以看到3300左右有一个宽峰,

这是缔合的-OH伸缩振动,2940左右的吸收峰是-C-H伸缩振动,1714和1735处的峰是酯羰基的伸缩振动峰,说明醇解未完全。且低醇解的1735比高醇解的1714峰要大很多,说明低醇解的醇解度不够,样品中还有很多羰基也就是聚乙酸乙烯酯的存在。

(3)红外光谱法表征聚乙烯醇缩甲醛的结构

缩甲醛

35302520

T/%

2941.057

151050-54000

1434.85

1093.495

3334.484

350030002500200015001000500

V/cm-1

图谱解析:聚乙烯醇缩甲醛的红外谱图与聚乙烯醇的红外谱图大致相同。最强吸收

峰1019 cm-1为C-O伸缩振动,其中1167 cm-1,1238 cm-1,1093 cm-1均为缩甲醛特征吸收峰。理论上,聚乙烯醇缩甲醛的红外谱图在3300处的峰(羟基伸缩振动)吸收度应该小一点,但图示并不完全如此,一是缩醛度低,二是因为交联的缘故,变的只能溶胀不能溶解,相反水也不容易挥发,它们吸水性太大,所以羟基峰才会这么大。

8.核磁共振谱法表征聚合物结构

(1)核磁共振谱法表征聚乙酸乙烯酯(PVAc)的结构(附后) 谱图解析见图

(2)核磁共振谱法表征聚乙烯醇(PVA)的结构(附后)

谱图解析见图

分析:

比较PVAC和PVA(高醇解)的图谱可知,PVAc在化学位移值为2cm-1左右的峰明显

减弱,这是-CH3的峰,原因是酯基醇解为羟基后,-CH3的含量大大减少,导致峰强减弱。在PVA图谱中,-CH 有两处出峰。一处是与酯基相连的-CH,H的化学位移值在3.8 cm-1附近处,另一处是与羟基相连的-CH,H的化学位移值在3.6 cm-1附近。

9. 力学拉伸测试

分析:

1.由于产物纯度的影响,用于DSC测试的膜无法很好的制得,所以没有进行DSC测试,上图借用其他组的实验结果。

2.薄膜在外力作用下逐渐变细变长,拉伸到一定程度,透明的薄膜开始出现有点浑浊的白色,不久,薄膜断裂。薄膜变白是由于高分子薄膜在外力做用下产生了基于取向的结晶,随着外力的升高,结晶度增大,使薄膜呈白色。

3.图中并没有屈服点,说明制备的样品不好,厚度不均匀且样品纯度不够,里面含有水分,导致韧性增加。

乙酸乙酯的结构特点和主要化学性质

酯 学案 宋清冬

学习目标:乙酸乙酯的结构特点和主要化学性质。乙酸乙酯水解的基本规律。 温故知新:酯的定义。写出乙酸与乙醇反应的方程式。

学习内容: 一、酯

1、酯的一般通式:。饱和一元羧酸和饱和一元醇形成的酯的分子式为 ,所以这种酯与碳原子数相同的饱和一元羧酸互为同分异构体。 2、酯的通性

物理性质:酯 溶于水,易溶于 ,密度比水 ,低级酯有果香味。这种特殊的性质往往被用来鉴别酯类化合物。

3、酯的命名:酯类化合物是根据生成酯的酸和醇的名称来命名的,例如:

4、酯的化学性质:

乙酸乙酯在 条件下完全水解; 乙酸乙酯在 条件下部分水解; 乙酸乙酯仅在加热的条件下不水解或几乎不水解。

总之在有酸(或碱)存在并加热的条件下,酯类水解生成相应的酸(或盐)和醇。 RCOOR` + H2O RCOOR` + H2O RCOOH + NaOH →

或合并为 二、酯化反应

1、一元羧酸与一元醇之间的酯化反应

CH3COOH + HOC2H5

2、一元羧酸与多元醇之间的酯化反应

2CH3COOH + CH2OH

CH2OH

3、多元羧酸与一元醇之间的酯化反应

COOH

COOH + 2CH3CH2OH 三、思考交流

1.为什么酒存放时间越久越香?

2.喝醋不能解酒?

3、日常生活中,我们经常使用热的纯碱水溶液(显碱性)洗涤炊具上的油污,分析这是利用了什么原理? 当堂练习

1.下列分子式只能表示一种物质的是 A.C3H7Cl B.CH2Cl2 C.C2H6O D.C2H4O2

2.下列基团:-CH3、-OH、-COOH、-C6H5,相互两两组成的有机物有 A.3种 B.4种 C.5种 D.6种

3、尼泊金甲酯可在化妆品中作防腐剂。结构简式为 ,

下列说法中不正确的是 A、该物质属于芳香烃 B、该物质的分子式为C8H8O3 C、该物质能够和FeCl3反应,使溶液呈紫色 D、在一定条件下,1mol该物质最多能和2molNaOH反应 4.下面四种变化中,有一种变化与其他三种变化类型不同的是: A.CH3CH2OH + CH3COOH

CH3COOCH2CH3 + H2O 浓硫酸

B.CH 3CH2OH170℃ CH2=CH2↑+H2O C.2CH

浓硫酸 3CH2OH

140℃

CH3CH2OCH2CH3 + H2O

D. CH3CH2OH + HBrCH3CH2Br + H2O 5. 乙组中的 也能跟甲组的所有物质发生反应 6、图为实验室制乙酸乙脂的装置。

1)在大试管中配制一定比例的乙醇、乙酸和浓H2SO4混合液的方法为:

2)装置中通蒸汽的导管要插在饱和Na2CO3溶液的液面以上,不能插在溶液中,目的是

3)浓H2SO4的作用: (1) (2) 4)饱和Na2CO3的作用:(1) (2)

5)试管中加入沸石的作用: 6)实验室生成的乙酸乙脂,其密度比水),

有 的气味。

小知识:

一、酯化反应的特点:

1.酯化反应在常温下进行得很慢,为了使反应加快,使用了催化剂并加热的条件。 2.酯化反应是可逆反应,它会达到平衡状态,如何使平衡向生成酯的方向移动呢?

增大反应物的浓度或减小生成物的浓度。为了使平衡向生成酯的方向移动,我们加入的乙醇、乙酸是无水的,且乙醇是过量的,以增大反应物的浓度;同时将生成的产物乙酸乙酯蒸出,水可以被浓硫酸吸收,由此使生成物的浓度减少,平衡向生成酯的方向移动。所以浓硫酸在反应中既是催化剂又是吸水剂.

为了使蒸发出的乙酸乙酯蒸气迅速冷凝,加长了导气管,为了防止试管受热不均匀造成碳酸钠溶液倒吸,所以导管口位于接近液面的上方。

3.为什么必须用饱和碳酸钠溶液来吸收乙酸乙酯呢?因为:

①碳酸钠能跟蒸发出的乙酸反应生成没有气味的乙酸钠,所以反应完毕后振荡试管酚酞的红色变浅,液层变薄;它还能溶解蒸发出的乙醇,由此可以提纯乙酸乙酯。 ②乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度减小,容易分层析出.

4.反应混合液的混合顺序:先加无水乙醇,再缓慢加入浓硫酸和冰醋酸,边加边振荡。大试管内反应混合液体积不超过1/3。加入碎瓷片的目的是防止暴沸。

二、油脂是组成复杂的高级脂肪酸形成的酯。油脂在适当的条件下能发生水解反应,生成相应的高级脂肪酸和甘油。工业上根据这一反应原理,来制取高级脂肪酸和甘油。在碱性条件下水解可制造肥皂。

三、在有浓硫酸存在并加热的条件下,乙酸能跟乙醇发生酯化反应,生成有香味的乙酸乙酯。这种酯化反应在常温下也能进行,但速率很慢,几乎看不出反应:有人错误地认为,乙醇和乙酸不论在什么情况下都能发生酯化反应,当遇到有人喝醉酒时,就让其喝一些醋,以便发生酯化反应而解酒,这种做法是不科学的,因为在人体器官中。短时间内不可能发生酯化反应;这样做不但没有达到解酒的目的,反而又增加了对胃肠有利激作用的醋酸。

【讲述、板书】像这种有机酸和醇起反应所生成的像乙酸乙酯那样一类有机化合物叫做酯。1.酯的结构式:R—C—O—R,(其中两个烃基R和R,可不一样,左边的烃基还可以是H)

【提问】根据在乙酸乙酯的实验中观察到的实验现象,推测乙酸乙酯具有哪些性质? 【讨论、板书】2.酯的物理性质

⑴低级酯是具有芳香气味的液体 ⑵密度比水小 ⑶难溶于水,易溶于有机溶剂 【讲述】酯可做溶剂,并用于制备食品工业的香味添加剂。

【过渡、练习】酯化反应是可逆的。根据酯化反应,写出乙酸乙酯水解反应的化学方程式。

【交流、讨论、板书】由实验得出在有酸、碱存在和加热条件下,酯可以发生水解反应,生成对应的有机酸和醇。浓H2SO4 的作用是催化剂,从化学平衡的角度考虑,在酯的水解反应中,用稀硫酸和NaOH溶液哪种做催化剂更好? 3.酯的水解 酸或碱

CH3COOCH2CH3+H2O CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOCH2CH3+NaOH→CH3COONa+ CH3CH2OH

【分析】在该实验中采用水浴加热的原因是什么?水浴加热受热均匀,且易控制温度,防止高温下乙酸乙酯挥发。

【讲述】酯化和水解是相对的,是有条件的,向哪个方向进行的程度大小决定于外因,是用浓硫酸还是用NaOH作催化剂,体现了外因通过内因而起作用的理论。 【过渡】酯化和水解是可逆的,不同的羧酸与醇作用得到不同的酯,比如高级脂肪酸硬脂酸(C17H35COOH)和甘油[C3H5(OH)3]在浓硫酸作用下也可以生成酯。

【交流、讨论、板书】请同学们写出化学方程式,并讲述生成的硬脂酸甘油酯也成为油脂,像这种高级脂肪酸与丙三醇经酯化反应生成的高级脂肪酸甘油酯称为油脂。 4.油脂

油(液态) 油脂(混合物) 【讲述】【交流、讨论、板书】讨论油脂在碱性条件下水解,以及油脂的生理功能和用途。结合油脂的生理功能教育学生注意膳食平衡,既要避免过多食用洋快餐导致脂肪堆积,也要避免单纯最求减肥、体形,导致营养不良情况的发生。 板书:油脂水解

【迁移、应用】 19、(10分)图为实验室制乙酸乙脂的装置。

(1)在大试管中配制一定比例的乙醇、乙酸和浓H2SO4混合液的方法为:

然后轻轻的振荡试管,使之混合均匀。

(2)装置中通蒸汽的导管要插在饱和Na2CO3溶液的液面以上,不能插在溶液

中,目的是: (3)浓H2SO4的作用: (1) (2) (4)饱和Na2CO3的作用:(1) (2)

(5)试管中加入沸石的作用: (6)实验室生成的乙酸乙脂,其密度比水 (填“大”或“小”),

有 的气味。 19、(1)在试管里先加入乙醇,然后一边振动一边慢慢加入浓硫酸和乙酸。 (2)防止由于受热不均匀引起倒吸。

(3)催化剂,吸水剂。

(4)①降低酯在溶液中的溶解度,有利于分层。 ②除去会发出的乙醇和乙酸。

(5)防止暴沸 (6)将反应生成的乙酸乙酯蒸气冷凝。 (7)小,芳香

【过渡】一般的食品和饮料,超过保鲜期就会变质,而用粮食酿造的酒却会随着储藏时间的延长而变得更醇香,这是为什么呢?

【观察、思考】教师演示乙酸和乙醇的反应,边操作边讲解,同时投影下列问题让学生边观察边思考:

①反应中浓硫酸的作用是什么?②为什么反应物都必须是无水液体?③反应混合液的混合顺序如何?为什么?大试管内反应混合液体积不超过多少?加入碎瓷片的目的是什么?④为什么要用饱和Na2CO3溶液吸收产物?⑤为什么导气管不能伸入饱和Na2CO3溶液? ⑥实验完成后向饱和Na2CO3溶液中加一滴酚酞试液,观察现象,再将所得产物充分振荡,并注意前后液层厚度及气味。

【观察、描述】Na2CO3液面上有一层无色透明、不溶于水、有香味的油状液体。 【讲述、板书】这种有香味的无色透明油状液体就是乙酸乙酯.乙酸和乙醇在浓硫酸存在并加热的条件下发生了反应生成乙酸乙酯和水,向这种酸跟醇作用而生成酯和水的反应,叫做酯化反应。在此条件下,生成的乙酸乙酯和水又能部分地发生水解反应,所以酯化反应是可逆反应,用化学方程式表示如下: ⑵酯化反应:(断C-OH键)

【质疑】酯化反应是怎样发生的? 【媒体演示】酯化反应机理

【导引、板书】羧酸脱羟基、醇脱氢.

【提问、讨论、归纳】结合乙酸和乙醇的酯化反应,引导学生分析

【作业】

4、酯的同分异构现象:酯的同分异构更为复杂,除脂类产生的异构外,酯与羧酸等

物质之间也能产生同分异构体。例如:C3H6O2

[讲述]这种有香味的无色透明油状液体就是乙酸乙酯。乙酸和乙醇在浓硫酸存在并加热的条件下发生了反应生成乙酸乙酯和水,在此条件下,生成的乙酸乙酯和水又能部分地发生水解反应,所以这个反应是一可逆反应,用化学方程式表示如下:

[板书

]

[板书]醇与酸作用生成酯和水的反应称为酯化反应。

结合乙酸和乙醇的酯化反应,引导学生分析酯化反应的特点:

1、酯化反应在常温下进行得很慢,为了使反应加快,使用了催化剂并加热的条件。

2、酯化反应是可逆反应,它会达到平衡状态,如何使平衡向生成酯的方向移动呢?

[回答]增大反应物的浓度或减小生成物的浓度。

[讲解]为了使平衡向生成酯的方向移动,我们加入的乙醇是过量的,以增大反应物的浓度;同时将生成的产物乙酸乙酯蒸出,水可以被浓硫酸吸收,由此使生成物的浓度减少,平衡向生成酯的方向移动。

所以浓硫酸在反应中既是催化剂又是吸水剂。 为了使蒸发出的乙酸乙酯蒸气迅速冷凝,加长了导气管,为了防止试管受热不均匀造成碳酸钠溶液倒吸,所以导管口位于接近液面的上方。

为什么必须用饱和碳酸钠溶液来吸收乙酸乙酯呢?因为: ①碳酸钠能跟蒸发出的乙酸反应生成没有气味的乙酸钠,所以反应完毕后振荡试管酚酞的红色变浅,它还能溶解蒸发出的乙醇,由此可以提纯乙酸乙酯。

②乙酸乙酯在无机盐溶液中的溶解度减小,容易分层析出。 3、酯化反应是酸脱羟基醇脱氢。

[强调]酯化反应在常温下也能进行,但速率很慢。

引导学生用已有的知识分析2个实例:一是为什么酒越陈越香?二是用醋解酒是否科学?

[阅读]最后一自然段: 酯用途

[小结]乙酸的化学性质主要是这两个方面:一是有酸性,二是能发生酯化反应。乙酸之所以具有如此的化学性质,正是因为它具有羧基这个官能团。

[课堂练习] 实验室合成乙酸乙酯的步骤如下:在园底烧瓶内加入乙醇、浓硫酸和乙酸,瓶口竖直安装通有冷却水的冷凝管(使反应混合物的蒸气冷凝为液体流回烧瓶内),加热回流一段时间后换成蒸馏装置进行蒸馏,得到含有乙醇、乙酸和水的乙酸乙酯粗产品。请回答下列问题:

(1)在烧瓶中除了加入乙醇、浓硫酸和乙酸外,还应放入________ ,目的是__________。

(2)反应中加入过量的乙醇,目的是______________。

(3)如果将上述实验步骤改为在蒸馏烧瓶内先加入乙醇和浓硫酸,然后通过分液漏斗边滴加醋酸,边加热蒸馏。这样操作可以提高酯的产率,其原因是_______________________。

(4)现拟分离含乙酸、乙醇和水的乙酸乙酯粗产品,下图是分离操作步骤流程图。请在图中圆括号内填入适当的试剂,在方括号内填入适当的分离方法。

试剂a是___________,试剂b是___________;分离方法①是_____________,分离方法②是______________,分离方法③是_______________。

(5)在得到的A中加入无水碳酸钠粉末,振荡,目的是________________________。

只要熟悉乙酸乙酯制取实验,就比较答好前三个小题。前三个小题的答案为: (1)碎瓷片,防止爆沸。 (2)提高乙酸的转化率。

(3)及时地蒸出生成物,有利于酯化反应向生成酯的方向进行。

解析:对于第(4)和(5)小题,可从分析粗产品的成分入手。粗产品中有乙酸乙酯、乙酸、乙醇三种物质,用饱和碳酸钠溶液进行萃取、分液可把混合物分离成两种半成品,其中一份是乙酸乙酯(即A)、另一份是乙酸钠和乙醇的水溶液(即B)。蒸馏B可得到乙醇(即E),留下残液是乙酸钠溶液(即C)。再在C中加稀硫酸,经蒸馏可得到乙酸溶液。所以,最后两小题的答案为:

(4)饱和碳酸钠溶液,硫酸;分液,蒸馏,蒸馏。 (5)除去乙酸乙酯中的水份。

《乙酸的结构与性质》学案

《乙酸的结构与性质》学案

一、乙酸的组成与结构

1、用结构式写出工业用乙醛制乙酸的方程式:

2、写出乙酸的分子式、结构式、结构简式、电子式:

二、乙酸的物理性质

三、乙酸的化学性质

1、酸性:

(1)酸性强弱:(与碳酸比较)

(2)电离方程式:

(3)写出有关反应的离子方程式:

A:与大理石反应:

B:与小苏打溶液反应:

Ex:试比较乙酸、乙醇、苯酚、碳酸、水中羟基的活泼性?

2、酯化反应:

(1)反应进行的条件:

(2)酯化反应的概念:

(3)反应断键的实质的验证:(分析CH3COOH与CH3CH218OH反应时,18O的去向,写出可能的化学方程式,计算生成物的分子量。)

(4)浓硫酸的作用:

四、乙酸的用途

五、乙酸的制备

1、发酵法:(写出过程)

2、乙烯氧化法(写出方程式)

六、有关练习:

1、写出工业上由乙炔制乙酸乙酯的有关方程式:(4个)

2、写出用普通乙醇(CH3CH2OH)与标记乙酸(CH3C18O18OH)在浓硫酸存在下反应的方程式,并求出生成的酯的分子量。

3、试用实验方法证明物质的酸性:乙酸 > 碳酸 >石炭酸,写出操作过程。

黄芪乙酸乙酯层有效成分的分离及结构鉴定

中医药信息2(X)7年第24卷第3期

黄芪乙酸乙酯层有效成分的分离及结构鉴定

。张福海,马丽娟,

(齐齐哈尔参鸽药业有限公司,黑龙江齐齐哈尔161000)

摘要:黄芪干燥根用乙醇浸泡后,乙醇漫出液分别用石油醚,乙酸乙酯和正丁醇萃取,制得石油醚层提取物,乙酸乙酯层提取物和正丁醇层提取物。石油醚层提取物占黄芪干燥根重量的1.2%,乙酸乙酯层

提取物占黄芪干燥根重量的O.92%,正丁醇层提取物占黄芪干燥根重量的1.5%。乙酸乙酯层提取物再用三氯甲烷溶解,剖得三氯甲烷层提取物占黄芪干燥根重量的0。12%,三氯甲烷层提取物用柱层析

分离后,得三种已知化合物,经核磁共振氢谱证明:一种是甾体化合物p一谷甾醇,其含量占三氯甲烷层提取物重量的0.133%,一种是异黄烷,其含量占三氯甲烷层提取物重量的1.667%,还有一种走毛蕊异黄酮,其含量占三氯甲烷层提取物重量的1.267%。关键词:黄芪;甾体;异黄烷;异黄酮;分离;结构鉴定中图分类号:R284.2

文献标识码:A

文章编号:1002—2406(2007)03—0045—02

1.1.2主要仪器及材料

核磁共振仪RE一52A旋转蒸发器;SI-IZ—D(Ⅲ)循环水式真空泵;电子天平;102—2A型电热鼓风干燥箱;KQ3200DE型数控超声波清洗器;硅胶柱:直径

黄芪为豆科黄芪属植物,是干旱地区和高山地带的一个重要植物类群。我国药典规定I黄芪为豆科植物蒙古黄芪或者膜荚黄芪的干燥根,又名独根,作为我国传统补益中药,具有助气壮筋骨、益卫固表、利水消肿、托毒等功效,治内伤劳倦、脾虚泄泻、脱肛、气虚血脱及一切气衰血虚之症。国内外有关黄芪药理活性的报道很多,其临床应用十分广泛,主要集中于增强机体的免疫功能、降压、强心、降血糖、利尿、护肝、抗衰老、抗疲劳、抗肿瘤[卜8]作用等方面。作为一种极具开发价值的中药材,黄芪的研究价值和开发前景仍然十分广阔。

关于黄芪化学成分的研究,始于本世纪50年代初期。迄今为止,已从黄芪及其同属近缘植物中分离了几十种化学成分,其中多糖类、皂甙类、黄酮类、氨基酸类和微量元素等为黄芪的主要有效成分。此外,有报道黄芪中还含有叶酸、亚麻酸、亚油酸、甜菜碱、胆碱、咖啡酸和克洛酸、香豆素、尼克酸、核黄素、维生素P、淀粉E等成分。l材料与方法I.1实验材料及仪器1.1.1实验原料。

植物名称:兴安黄芪,干燥根25009;采集地:大兴安岭地区。

作者简介:张福海0971一),男,大学本科,研究方向:主要从事中药材

的分析及科研工作。

收稿日期.'2007—01—08修回日期:2007一舵一03

3em,2em,1.8em,2.5em,1.6era;硅胶,型号:粗孔(z似

一Ⅱ);薄层板:TLCplates201.2实验过程

1.2.1乙醇浸出液的制备

黄芪干燥根(250%),粉碎后用15L95%乙醇(E.tOH)浸泡3d后,过滤,反复4次,再用5L无水乙醇进行淋洗1次。将5次过滤所得的无水乙醇浸泡液合并,浓缩到400ral左右。

.。

20emsilicagelGF254。

1.2.2黄芪石油醚层提取物的制备(As一01)

将黄芪干燥根的乙醇提取液(400mD,用石油醚萃取(3

300

m0溶液分为上下两层,将上层溶液用旋。

转蒸发仪减压浓缩,得石油醚浓缩物为红棕色油状物质,质量为30g(占黄芪质量的1.2%)。

1.2.3黄芪乙酸乙酯层提取物的制备(As一02)

将黄芪乙醇浓缩物用石油醚萃取后的乙醇层,用乙酸乙酯萃取(3

‘’

300-11),由于水层与有机层分层不

明显,所以加入蒸馏水200ml,待分层后,将上层溶液用旋转蒸发仪减压浓缩,得乙酸乙酯浓缩物为深红色固体,质量为239(占黄芪质量的0.92%)’。1.2.4黄芪正丁醇层提取物的制备(As一03)

乙酸乙酯萃取后的水层,用正丁醇(3

300

l玎1)萃

取,由于水层与有机层分层不明显,所以加入蒸馏水

万方数据

・46・

500

ml,待分层后,将上层溶液用旋转蒸发仪减压浓缩,得正丁醇浓缩物为棕红色固体,质量为37.59(占黄芪质量的1.3%)。

1.2.5黄芪三氯甲烷层提取物的制备(As一04)

将萃取后的乙酸乙酯层,用三氯甲烷(5×40na)

溶解,将溶于三氯甲烷的溶液用旋转蒸发仪减压浓缩,得三氯甲烷浓缩物为棕红色固体,质量为3.047g(占黄芪乙酸乙酯层提取物质量的13.2%)。1.2.6分离过程

三氯甲烷层提取物的柱层析分离。取3.0479黄芪干燥根三氯甲烷层提取物,用20IIll甲醇溶解,用硅胶柱分离。具体分离过程如图1所示:

黄芪干燥根(25009)

["---4x15000m95%乙醇

浸泡

残渣

^’

过滤

滤液

浓缩至400ml

图1提取物制备流程图

2结论

2.1兴安黄芪干燥根(2500g)用15L乙醇浸泡后,乙醇浸出液用依次用石油醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取,分别制得石油醚层提取物(30.0g)、乙酸乙酯层提取物(239)和正丁醇层提取物(37.5g)。石油醚层提取物、乙酸乙酯层提取物和正丁醇层提取物分别占黄芪干燥根重量的1.2%、0.92%、1.5%。再将乙酸乙酯层提取物用三氯甲烷进行溶解,制得三氯甲烷层提取物(3.047g),三氯甲烷层提取物占黄芪干燥根重量的

0.12%。

2.2三氯甲烷层提取物经过两次柱层析分离,分得化合物l,毛蕊异黄酮(38mg,占三氯甲烷层提取物的

方数据1TCM.Mar.2007,Vd.24,NO.3

1.267%)o

2.3三氯甲烷层提取物经过5次柱层析分离,分得

化合物2,口一谷甾醇(5唱,占三氯甲烷层提取物的

0.167%)和化合物3,7,2’一二羟基一3’,4’一二甲氧基异黄烷(40nag,占三氯甲烷层提取物的1.667%)。3讨论

3.1浸出溶剂的选择

由于植物中有一定量水的存在,如果直接用石油醚或正己烷等低极性有机溶剂浸泡,有机溶剂不能直接进入植物细胞内部,影响浸出效果,也对于高极性有机溶剂浸出物的分离产生影响。所以在本实验中选择95%的工业乙醇作为浸出溶剂。3.2分离方法的选择

由于药用植物的醇提物中所含化学成分十分复杂,直接分离比较困难,所以通常将植物的有机溶剂浸

出液用不同极性的有机溶剂萃取,分成不同溶剂的浸

出物,对不同浸出物分别用柱色谱首先进行初步分离,得到各组物质,然后再用柱色谱或HPLC分析、分离各组物质。视具体情况选择不同的分离方法。在实验中,将黄芪的醇提液依次用石油醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取,分别制得石油醚提取物、乙酸乙酯提取物和正丁醇提取物。然后再将乙酸乙酯层提取物用三氯甲烷溶解,再将溶解物制成三氯甲烷提取物。最后将三氯甲烷层的提取液先用柱层析进行分离,然后,再根据TI上,选择柱色谱还是HPLC分析对组分进一步分离。参考文献:

[1]包祥宁.黄芪注射液治疗老年充血性心衰[J].中药药理与临床,

1999,15(6):39.

[2]朱萍.黄芪注射液对窒息新生儿血清心肌酶谱的影响[J].中国

中西医结合杂志,2001,21(1):67.

[3]刘汉丹,翟佐发.黄芪的药理作用研究进展[J].现代中西医结合

杂志。2002,11(18):1862.

[4】刘志强,李全志,秦贵军.黄芪注射液对早期糖尿病肾病患者血

小板功能和血浆内皮素的影响[J].中国中西医结合杂志,2001。21(4):276.

[5]吴炎.黄芪注射液对肝硬化患者肝功能的影响[J].中国中西医

结合杂志,1999,19(6):364。

[6]李勤,刘宏.黄芪的药理作用及临床应用[J].医学综述,2004,10

(10):6.

[7]吴发宝,陈希元.黄芪的药理作用研究综述[J].中药材,2004,27

(3)223.

[8]俞雷,李惊子,洪健美,等.黄芪当归合剂降低Ns大鼠血脂机制

的探讨[J].中华肾脏病杂志。1999。15(6):337.

黄芪乙酸乙酯层有效成分的分离及结构鉴定

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:

张福海, 马丽娟

齐齐哈尔参鸽药业有限公司,黑龙江,齐齐哈尔,161000中医药信息

INFORMATION ON TRADITIONAL CHINESE MEDICINE2007,24(3)2次

参考文献(8条)

1.包祥宁 黄芪注射液治疗老年充血性心衰[期刊论文]-中药药理与临床 1999(06)

2.朱萍 黄芪注射液对窒息新生儿血清心肌酶谱的影响[期刊论文]-中国中西医结合杂志 2001(01)3.刘汉丹.瞿佐发 黄芪的药理作用研究进展[期刊论文]-现代中西医结合杂志 2002(18)

4.刘志强.李全志.秦贵军 黄芪注射液对早期糖尿病肾病患者血小板功能和血浆内皮素的影响[期刊论文]-中国中西医结合杂志 2001(04)

5.吴炎 黄芪注射液对肝硬化患者肝功能的影响[期刊论文]-中国中西医结合杂志 1999(06)6.李勤.刘宏 黄芪的药理作用及临床应用[期刊论文]-医学综述 2004(10)7.吴发宝.陈希元 黄芪的药理作用研究综述[期刊论文]-中药材 2004(03)

8.俞雷.李惊子.洪健美 黄芪当归合剂降低NS大鼠血脂机制的探讨[期刊论文]-中华肾脏病杂志 1999(06)

本文读者也读过(10条)

1. 曾嵘.徐运安.赵四清.杨辛 民族药落地生乙酸乙酯部位主要成分及其镇痛作用的研究[期刊论文]-湖南中医学院学报2005,25(1)

2. 田学军.李红霞.陈玉.王晓琼.杨光忠.TIAN Xue-jun.LI Hong-xia.CHEN Yu.WANG Xiao-qiong.YANG Guang-zhong 灯心草化学成分的研究(Ⅱ)[期刊论文]-时珍国医国药2007,18(9)

3. 朱峰.彭毓敏.陈光英.林永成 南海海洋真菌2492号中的甾体成分[期刊论文]-佛山科学技术学院学报(自然科学版)2003,21(2)

4. 温露.郭志勇.佘志刚.林永成.VRIJMOED L L P.WEN Lu.GUO Zhi-yong.SHE Zhi-gang.LIN Yong-cheng.VRIJMOED L L P 一株南海海洋真菌Sporothrix sp.#4335的甾体类代谢产物研究[期刊论文]-广东药学院学报2006,22(6)

5. 崔维利.严红.吴丹凤.CUI Wei-li.YAN Hong.WU Dan-feng 不同产地黄芪中有机氯农药残留的研究[期刊论文]-时珍国医国药2007,18(7)

6. 胡旭佳.何红平.孔令义.郝小江 光叶绣线菊中的三萜及甾体化合物的研究[期刊论文]-中草药2008,39(5)7. 李英.秦雪梅.郭小青.张丽增.Li Ying.Qin Xuemei.Guo Xiaoqing.Zhang Lizeng 不同产地黄芪中黄芪甲苷含量比较研究[期刊论文]-中国现代中药2007,9(9)

8. 赵友兴.李承森.罗晓东.扆铁梅.周俊.ZHAO,You-Xing.LI,Cheng-Sen.LUO,Xiao-Dong.YI,Tie-Mei.ZHOU,Jun 上新世华山松化石中的甾体化合物[期刊论文]-有机化学2005,25(9)

9. 张金花.卢海啸.李家洲.陆新萍.ZHANG Jin-hua.LU Hai-xiao.LI Jia-zhou.LU Xin-ping 荨麻根的化学成分研究[期刊论文]-广东药学院学报2011,27(2)

10. 孟泽彬 直葶石豆兰化学成分的研究[学位论文]2006

引证文献(2条)

1.李乃谦 黄芪有效成分的提取和鉴定[期刊论文]-健康必读(中旬刊) 2012(7)

2.胥正敏.陈建业.唐华英.杨映雪.张翔.鄢佳程 黄芪总黄酮的改良提取方法[期刊论文]-川北医学院学报 2010(2)

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苯的结构简式是

苯 的结构简式是----1----或----2----,苯分子中,6个碳原子连接成---3----结构,碳原子间的化学键是一种-------4--------的特殊的共价键,6个碳原子和6个氢原子完全等价,人们称苯的这种特殊结构为----5------。把苯倒入盛满水的试管中震荡,静止后发现--------6---------,说明苯的密度比水----7------,----8-----溶于水。若在上述试管中加入少量碘水震荡,静止,又发现--9----,说明苯是很好的---10---剂。

1.如图片中下方

2.一个,中间一个圆

3.平面

4.既不同于碳碳单键也不同于

5.

6.溶液分层,苯在上层

7.小

8.不

9.溶液分层,上层显紫色

10.非极性溶

环己烷 的结构简式

乙酸的分子结构

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第六节 乙酸 羧酸 学案

一、乙酸的分子结构

分子式:,结构简式:,结构式:官能团: 二、乙酸的性质 1.物理性质

乙酸是一种有无水乙酸又称 。

2.化学性质 (1)酸性:电离方程式

[小结]酸性(电离出H+能力)的强弱顺序CH3H2CO3C6H53-

例一:已知酸性大小:羧酸〉碳酸〉酚。下列含溴化合物中的溴原子,在适当的条件下都能被羟基取代,所得产物能跟NaHCO3溶液反应的是 (

)

(2)酯化反应

[实验]乙酸与乙醇的酯化反应。 化学方程式: 现象:

[思考]①在酯化反应的实验中,为什么要加冰醋酸和无水乙醇? ②反应混合物中为什么要加入碎瓷片?

③实验中饱和Na2CO3的作用是什么?右边试管中的导管为什么不插人液面以下? ④在上述这个酯化反应中,生成物水中的氧原子是由乙酸的羟基提供,还是由乙醇的羟基提供?

酯化反应的定义: [练习]以下两例均是酯化反应吗?为什么?

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三、羧酸

1.定义:在分子里烃基跟羧基相连的有机化合物叫做羧酸。通式,饱和一元羧酸的通式 。 2.命名(与醛相似)

[练习]根据化学式写出名称或根据名称写出化学式。

2,3—二甲基戊酸;

3.羧酸的性质:化学性质(与乙酸相似) ①具有酸的通性 ②酯化反应

[练习]完成下列化学方程式

4.几种重要的羧酸 (1)甲酸(又叫蚁酸)

分子式: , 结构简式: , 结构式: 。 [思考]甲酸分子中含有哪些官能团?

[练习]举例说明甲酸的化学性质,写出有关的化学方程式。

(2)苯甲酸(又叫安息香酸)结构简式:

[思考]如何除去苯中溶有的少量苯甲酸? 如何除去苯中溶有的少量甲苯?

[练习]写出苯甲酸与乙醇发生酯化反应的化学方程式。

(3)乙二酸(又叫草酸)结构简式:

[练习]写出乙二酸和乙二醇发生酯化反应的化学方程式。

例2 :A是一种酯,分子式是C14H12O2,A可以由醇B跟羧酸C发生酯化反应得到。A不能使溴的四氯化碳溶液褪色,氧化B可得到C。

(1)写出A、B、C的结构简式:、

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(2)写出B的两种同分异构体的结构简式(它们都可以跟NaOH反应): 和 。 (4)高级脂肪酸:烃基中含有较多碳原子的羧酸。

Ⅱ.物理性质

(1)状态:硬脂酸和软脂酸常温下呈态,油酸常温下呈态。

(2)溶解性:随着碳原子数增多,羧酸在水中的溶解度逐渐减小,所以高级脂肪酸难溶于水,易溶于有机溶剂。 Ⅲ.化学性质(与乙酸比较)

①弱酸性:由于高级脂肪酸不溶于水,所以不能使指示剂变色。 ②酯化反应

③油酸既具有不饱和烃的性质,又有羧酸的性质。(为什么?) [练习]①写出硬脂酸与甘油反应的化学方程式。

②写出油酸与溴水和氢气分别反应的化学方程式。

例3: 水蒸气跟灼热的炭反应,生成A和P的混和气体,它是合成多种有机物的原料气,下图是合成某些有机物的路线,其中:D、G互为同分异构体;C和F是相邻的同系物;B、T属于同类有机物,T分子中的碳原子数是B的2倍,等物质的量的T、B与足量的金属钠反应,T产生的氢气是B的2倍;S能和新制氢氧化 铜反应,lmolS能生成1mol氧化亚铜。

(1)写出化学式:,

(2)写出结构简式:, (3)写出反应类型:

(4)E→FT与过量的C在浓硫酸存在和加热条件下发生反应的化学方程式为:

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[同步练习]:

1.写出下列反应的离子方程式。 (1)甲酸与碳酸钠溶液 (2)乙二酸与烧碱溶液 (3)油酸与烧碱溶液 (4)苯甲酸与碳酸钠溶液

2、—CH3、—OH、—CHO、—COOH、—C6H5两两构成的化合物中,能使石蕊试液变红的物质有哪些?写出它们的结构简式。

3.用一种试剂鉴别CH3CHO、C2H5OH、HCOOH、CH3COOH四种水溶液,这种试剂是什么?

4.下列每组中各有三对物质,它们能用分液漏斗分离的是 ( ) A.乙酸乙酯和水;酒精和水;苯酚和水 B.二溴乙烷和水;溴苯和水;硝基苯和水 C.丙三醇和水;乙醚和水;乙酸和乙醇 D.油酸和水;甲苯和水;己烷和水

5.某酯由醇A和羧酸B反应而得,A可被氧化成B,原酯是 ( ) A.CH3COOC4H9 B.C2H5COOC3H7 C.HCOOC5H11 D.C3H7COOC2H5

6.某含有一个羟基的化合物A10g,与乙酸反应生成乙酸某酯11.2g,还可回收未反应的A1.8g,则A的相对分子质量最接近 ( ) A.116 B.158 C.278 D.98

7.有机物A跟NaOH稀溶液共热后,生成B和C。B的固体与碱石灰共热生成气体D,D是相对分子质量最小的有机物。C在加热条件下,被空气催化氧化成E,E跟新制Cu(OH)2在加热时生成F,F与NaOH作用生成B,则A是 、B是 、C是 、D是 、E是 、F是 。

并写出各有关化学变化的化学方程式。

第二课时

乳酸分子通过分子内或分子间等不同的酯化方式可以生成简单酯C6H10O5和环酯C6H8O4。试写出乳酸在一定条件下形成这两种酯的化学方程式。

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四、酯

1.定义:含酯官能团一类化合物: [练习]写出下列反应方程式:

2.命名 [练习]:

3.羧酸酯的通式

饱和一元羧酸和饱和一元醇形成酯的通式:

[练习]写出分子式为C4H8O2所有同分异构体的结构简式并命名。

[提问]根据在乙酸乙酯的实验中观察到的实验现象,推测酯类有哪些性质?

4.酯的性质

(1)物理性质:①低级酯是具有

②密度比水 。

③ 溶于水, 溶于有机溶剂。

(2)化学性质——水解反应:RCOOR’+H2O——

例4:A、B、C、D是含碳、氢、氧的单官能团化合物。A水解得B和C;B氧化可以得到C或D;D氧化也得到C。若M(X)表示X的摩尔质量,则下列式中正 确的是 ( )

A.M(A)=M(B)+M(C) B.2M(D)=M(B)+M(C) C.M(B)

例5:A、B都是芳香族化合物,1molA水解得到lmolB和lmol醋酸。A、B的相对分子质量都不超过200,完全燃烧都只生成CO2和H2O。且B分子中碳和氢元素总的质量分数为65.2%。A溶液具有酸性,不能使氯化铁溶液显色。 (1)A、B相对分子质量之差为 。 (2)1个B分子中应该有个氧原子。 (3)A的分子式是

(4)B可能的三种结构是:

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五、酯化反应的类型 1. 基本的简单反应

2.硝酸与一元醇(或多元醇)形成硝酸酯

3.多元酸与多元醇形成环酯

4.羟基酸分子间脱水形成环酯或交酯

5.二元羧酸与二元醇间缩聚反应形成聚酯

6.高级脂肪酸与甘油形成酯

例6 :有机物A在不同的条件下反应时可分别生成B1+C1和B2+C2。C1又能分别转化为B1或C2。C2能进一步氧化。反应过程如下图所示:

其中,只有B1既能使溴水褪色,又能与Na2CO3溶液反应放出CO2。 (1)B1、C2分别属于下列化合物的哪一类?

①一元醇②二元醇③酚④醛⑤饱和羧酸⑥不饱和羧酸

(2)反应类型:X属反应,Y属 反应。 , (3)物质的结构简式:,B C

[同步练习]:

1.下列物质中各含有少量的杂质,能用饱和碳酸钠溶液并借助于分液漏斗除去杂质的是 ( )

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A.. 苯中含有少量甲苯 B.乙醇中含有少量乙酸 C.溴苯中含有少量苯 D.乙酸乙酯中含有少量乙酸

2.羧酸A(分子式为C5H10O2)可由醇B氧化得到。A和B可生成酯(相对分子质量为172),符合这些条件的酯有 ( )

A.1种 B.2种 C。3种 D.4种

3.某烃的衍生物A,其分子式为C6H12O2。实验表明:A和氢氧化钠溶液共热生成B和C;B和盐酸反应生成有机物D;C在铜催化和加热条件下氧化为E,其中D、E都不能发生银镜反应。由此推断A的可能结构有 ( )

A.6种 B.4种 C. 3种 D.2种

4.下列各组有机物中,当两种有机物以任意比例混合后,充分燃烧,所得的CO2和H2O的物质的量总是相等的是 ( )

A. 乙醇、乙醚 B.乙烯、丁烯 C.苯、苯酚 D.丙烯酸、油酸

5.乙二酸乙二酯、二乙酸乙二酯、乙二酸二乙酯这三者是同分异构体吗?

6.有机化合物X在一定条件下具有如下图所示的转化关系。根据图示转化关系回答有关问题。已知C可使溴水褪色,D为五元环状化合物。

(1)X的结构简式是;D的结构简式是

(2)指出下列转化的有机反应类型:X→A属X→C属 (3)生成B的反应化学方程式为:

7.某有机物A(C4H6O5)广泛存在于水果内。该化合物具有如下性质: ①在25℃时,电离常数是K1=3.99×10-4,K2=5.5×10-6。

4有香味的产物 ②A+RCOOH(或ROH)2

浓HSO,

慢慢产生1.5mol气体 ③lmolA 

④A在一定条件下的脱水产物(不是环状化合物)可和溴水发生加成反应。

试回答:

(1)根据以上信息,对A的结构可作出的判断是 ( ) A. 肯定有碳碳双键 B.有两个羧基 C.肯定有羟基 D.有一COOR官能团

(2)有机物A的结构简式(不含一CH3)为 (3)A在一定温度下的脱水产物和溴水反应的化学方程式为:

(4)A的一个同类别的同分异构体是:

足量的钠