溶劑和催化劑應用技術

1、第九章 溶劑和催化劑應用技術大多數(shù)反應是在大多數(shù)反應是在溶液溶液中進行的。中進行的。化學家在試圖進行某一化學反應時，總是不僅要考慮正確的化學家在試圖進行某一化學反應時，總是不僅要考慮正確的 反應物配比，合適的反應器和適宜的反應溫度等條件，而且反應物配比，合適的反應器和適宜的反應溫度等條件，而且 選擇適當?shù)娜軇┻x擇適當?shù)娜軇┦鞘乖O想中的反應取得成功的最重要的因素是使設想中的反應取得成功的最重要的因素 之一。之一。遠在古希臘的煉金術士時期就對溶液和溶解的本質有所推測，遠在古希臘的煉金術士時期就對溶液和溶解的本質有所推測，水最早被視為溶劑水最早被視為溶劑。稱為稱為“圣水圣水”，按此意義，按此意義，“

2、水水”一詞用來表示一切液體或一詞用來表示一切液體或者溶解形成的液體。煉金術士致力于尋求一種普遍使用的溶者溶解形成的液體。煉金術士致力于尋求一種普遍使用的溶劑，所謂劑，所謂“萬能溶劑萬能溶劑”或或“萬能熔化劑萬能熔化劑”，這已經(jīng)表明溶劑，這已經(jīng)表明溶劑的重要性。的重要性。概概 述述水是最常用的溶劑，大多數(shù)無機化學反應主要是在水溶液中進行的。水是最常用的溶劑，大多數(shù)無機化學反應主要是在水溶液中進行的。然而，這并不意味著水對一切化學反應都是唯一最合適的溶劑。然而，這并不意味著水對一切化學反應都是唯一最合適的溶劑。 在非水溶劑中反應，可能會得到與在水中不同的反應結果。在非水溶劑中反應，可能會得到與在水

3、中不同的反應結果。在非水溶劑中的反應產(chǎn)物形態(tài)（如粒徑、形貌）可能與在水中得到的在非水溶劑中的反應產(chǎn)物形態(tài)（如粒徑、形貌）可能與在水中得到的產(chǎn)物形態(tài)不同。產(chǎn)物形態(tài)不同。 十五至十八世紀，化學師雖熱衷于這一探索，而事實上并未發(fā)十五至十八世紀，化學師雖熱衷于這一探索，而事實上并未發(fā)現(xiàn)有什么現(xiàn)有什么“萬能溶劑萬能溶劑”，可是他們所進行的許多實驗卻發(fā)現(xiàn)了許多，可是他們所進行的許多實驗卻發(fā)現(xiàn)了許多新的溶劑、新的反應和新的化合物。從這些經(jīng)驗產(chǎn)生了一條最早的新的溶劑、新的反應和新的化合物。從這些經(jīng)驗產(chǎn)生了一條最早的化學規(guī)則，即化學規(guī)則，即“相似相溶相似相溶”規(guī)則。規(guī)則。溶劑特點：溶劑本身具有不活潑性，即具穩(wěn)定

4、性；溶劑特點：溶劑本身具有不活潑性，即具穩(wěn)定性；溶劑具有溶解性；溶劑具有溶解性；一、溶劑的定義和分類一、溶劑的定義和分類1 1、定義：、定義：廣義來說是指在均勻的混合物中含有的一種過量存廣義來說是指在均勻的混合物中含有的一種過量存在的組分。在的組分。工業(yè)上所說的溶劑工業(yè)上所說的溶劑一般是指能溶解固體化合物（多數(shù)在水中一般是指能溶解固體化合物（多數(shù)在水中不溶）而形成均勻溶液的單一化合物或混合物。不溶）而形成均勻溶液的單一化合物或混合物。2 2、分類、分類按沸點可分為：按沸點可分為：低沸點溶劑（低沸點溶劑（100100) )中沸點溶劑（中沸點溶劑（100100- 150- 150) )高沸點溶劑（

5、高沸點溶劑（150150- 200- 200) )第一節(jié)、溶劑對化學反應的影響第一節(jié)、溶劑對化學反應的影響按介電常數(shù)、偶極矩可分為：按介電常數(shù)、偶極矩可分為：非極性溶劑非極性溶劑極性溶劑極性溶劑中性溶劑中性溶劑（均等兩性溶劑）（接受質子和給出質子能（均等兩性溶劑）（接受質子和給出質子能力相同，如力相同，如h2o）堿性溶劑堿性溶劑（親質子溶劑）（易接受質子，如（親質子溶劑）（易接受質子，如nh3）酸性溶劑酸性溶劑（給質子溶劑）（易給出質子（給質子溶劑）（易給出質子, ,如如h2so4、hf）按溶劑的質子傳遞按溶劑的質子傳遞情況分情況分、質子溶劑質子溶劑（又稱兩性溶劑）：含易被取代的（又稱兩性溶劑

6、）：含易被取代的 氫原子氫原子、非質子溶劑非質子溶劑（無質子自遞作用，如（無質子自遞作用，如so2、brf3）二、溶劑對均相化學反應的影響二、溶劑對均相化學反應的影響溶劑的改變會顯著改變均相化學反應的速度和級數(shù)。溶劑的改變會顯著改變均相化學反應的速度和級數(shù)。溶劑的極性越大，對離子型反應越有利，反應速度也越大；溶劑的極性越大，對離子型反應越有利，反應速度也越大；溶解的極性越大，對游離基反應越不利，反應速度越慢；溶解的極性越大，對游離基反應越不利，反應速度越慢；有機反應按反應機理：有機反應按反應機理： 離子型反應和游離基反應離子型反應和游離基反應三、溶劑對反應方向的影響三、溶劑對反應方向的影響1

7、1）甲苯與溴進行溴化時，取代反應發(fā)生在苯環(huán)上還是甲基）甲苯與溴進行溴化時，取代反應發(fā)生在苯環(huán)上還是甲基側鏈上，可用不同極性的溶劑控制。側鏈上，可用不同極性的溶劑控制。ch3+ br2ch2brch3brch3br+2 2）苯酚和乙酰氯進行傅）苯酚和乙酰氯進行傅- -克反應，在硝基苯溶劑中，產(chǎn)物克反應，在硝基苯溶劑中，產(chǎn)物主要是對位取代物。若在二硫化碳中反應時，產(chǎn)物主要是鄰主要是對位取代物。若在二硫化碳中反應時，產(chǎn)物主要是鄰位取代物。位取代物。oh+ch3coclohcoch3cs2alcl3c6h5no2ohcoch33 3）溶劑對產(chǎn)品構型的影響。）溶劑對產(chǎn)品構型的影響。當反應在非極性溶劑中進

8、行時，有利于反式異構體的生成；當反應在非極性溶劑中進行時，有利于反式異構體的生成；在極性溶劑中進行時，則有利于順式異構體的生成。在極性溶劑中進行時，則有利于順式異構體的生成。(c6h5)3pchc6h5+ c2h5chodmfc6h5c6h5c=ch hc6h5c6h5c=chh四、重結晶時溶劑的選擇四、重結晶時溶劑的選擇原理：原理：固體有機物在溶劑中的溶解度與溫度有密切關系。一般固體有機物在溶劑中的溶解度與溫度有密切關系。一般是溫度升高，溶解度增大。若把固體溶解在熱的溶劑中達到飽是溫度升高，溶解度增大。若把固體溶解在熱的溶劑中達到飽和，冷卻時即由于溶解度降低，溶液變成過飽和而析出晶體。和，冷

9、卻時即由于溶解度降低，溶液變成過飽和而析出晶體。利用溶劑對被提純物質及雜質的溶解度不同，可以使被提純物利用溶劑對被提純物質及雜質的溶解度不同，可以使被提純物質從過飽和溶液中析出。而讓雜質全部或大部分仍留在溶液中質從過飽和溶液中析出。而讓雜質全部或大部分仍留在溶液中（若在溶劑中的溶解度極小，則配成飽和溶液后被過濾除去），（若在溶劑中的溶解度極小，則配成飽和溶液后被過濾除去），從而達到提純目的。從而達到提純目的。 常用的熱過濾裝置常用的熱過濾裝置水循環(huán)式真空泵水循環(huán)式真空泵 一般過程：一般過程：1 1）選擇合適的溶劑，將待重結晶物質在較高的溫度（接近溶）選擇合適的溶劑，將待重結晶物質在較高的溫度（接近溶劑沸點）下溶解在溶劑中；劑沸點）下溶解在溶劑中；2 2）趁熱過濾除去不溶性雜質。如溶液中含有色雜質，加活性）趁熱過濾除去不溶性雜質。如溶液中含有色雜質，加活性炭煮沸脫色后一起熱濾；炭煮沸脫色后一起熱濾；3 3）將濾液冷卻，使晶體從過飽和溶液中析出，而可溶性雜質）將濾液冷卻，使晶體從過飽和溶液中析出，而可溶性雜質仍留在溶液中；仍留在溶液中；4