反應(yīng)系統(tǒng)包括100毫升標(biāo)準(zhǔn)磨口燒瓶,它上面裝有三通平行側(cè)臂的接應(yīng)管和一個小的壓力平衡加料漏斗(見圖23-1).三通接應(yīng)管剩下的支管裝一個彎接應(yīng)管,彎接應(yīng)管用塑料管連接一個三通活塞.活塞按順序連向一個配有一個內(nèi)裝水銀的壓力平衡球的100毫升量氣管.
催化劑(C5H5NCuClOCH3)2預(yù)先做好,以有利于學(xué)生使用.催化劑制備是在1升裝有電磁攪拌的燒瓶內(nèi)混合5克(0.051克分子)的氯化亞銅,500毫升無水甲醇和20毫升新蒸餾過的吡啶.燒瓶上裝有插有兩根玻璃管的雙孔橡皮塞;一根管子伸到燒瓶內(nèi)液面下,另一根管子在液面上.開始攪拌并從液面下通入氧氣.幾分鐘后,將氧氣流調(diào)到最小,并繼續(xù)通氧數(shù)小時.反應(yīng)生成深綠色固體,過濾,每次用200毫升甲醇洗滌幾次,最后進行干燥.
在反應(yīng)瓶內(nèi)(圖23-1)裝入20毫升鄰二氯苯,內(nèi)含有一克無水硫酸鎂,0.042克(10-4克分子)的催化劑,0.158克(0.002克分子)的吡啶.提高水平球排除量氣管中的氣體,并打開三通活塞使之通向大氣.?dāng)嚢栝_始,使氧氣流通過加料漏斗10分鐘.在用氧清洗的同時,配制一個在20毫升鄰二氯苯內(nèi)溶有0.997克008克分子)2,6-二甲苯酚的溶液.
從加料漏斗上拿掉氧氣導(dǎo)入管,關(guān)閉漏斗活塞,將酚溶液倒入漏斗中.將氧氣導(dǎo)入管再放到漏斗上,關(guān)閉連通大氣的三通活塞,打開通向反應(yīng)燒瓶和量氣管的通道.緩慢降低量氣管的水平球使氧氣完全充滿量氣管.拿掉氧氣導(dǎo)入管;調(diào)節(jié)量氣管中的水銀到較低的刻度,讓酚溶液通過加料漏斗進入反應(yīng)瓶.迅速在加料漏斗上換上玻璃塞子,每隔一分鐘記錄一次量氣管中剩下的氧氣體積,直到已吸收理論量的氧氣為止.每次讀數(shù)時必須將球中水銀面和量氣管中的水銀面保持在相等的水平.
反應(yīng)完成后,將反應(yīng)瓶內(nèi)的東西倒入一個裝有100毫升1%HCl溶液的燒杯中.應(yīng)出現(xiàn)三相:兩個液相和一個分散在有機層中的固相.將混合物倒入分液漏斗中,有機相放到離心管中;棄掉水相.將幾根離心管的重量找平后進行離心分離.
傾折有機相到一個含有160毫升甲醇和2毫升濃鹽酸的燒杯中.將得到的沉淀經(jīng)過濾后再分散到酸性甲醇中,進行過濾.將濾餅溶解在熱氯仿中,并在酸性甲醇中進行重沉淀*.沉淀物經(jīng)過濾,用甲醇洗,最后進行干燥.聚合產(chǎn)品的特性粘度是由測定0.5%聚合物的氯仿溶液的比濃粘度再用公式(23-20)計算得到的.
[η]=(ηsp/c)/(1+0.333ηsp) (23-20)
留在離心管中的固體再分散在己烷中,并進行離心分離.傾析掉己烷,干燥剩余物.從剩余物的熔點(m.p.=215℃)可鑒定它是3,3',5,5'-四甲基聯(lián)苯醌.
在實驗報告里應(yīng)記錄聚合物和二苯醌的產(chǎn)率.速率數(shù)據(jù)應(yīng)按轉(zhuǎn)化率對時間作圖,可以得到一條很好的直線.估算反應(yīng)的級數(shù).
儀器 100毫升燒瓶,三通平行側(cè)臂接應(yīng)管,彎接應(yīng)管,三通活塞,壓力平衡加料漏斗,分液漏斗,電磁攪拌器和電磁攪棒,量氣管和水平球裝置,漏斗,燒杯,離心機和離心管,測熔點裝置及粘度計.
化學(xué)試劑 2,6-二甲苯酚,氯化亞銅,吡啶,鄰二氯苯,甲醇,氯仿,無水硫酸鎂,氧氣和鹽酸.
* 聚合物的分子量有時可能太低以致不能重沉淀.這個問題可按以前一樣再進行反應(yīng)來克服,但要加1.6克吡啶.所得聚合物可以直接分離.