設(shè)計了一個無機化學(xué)教學(xué)實驗,內(nèi)容包括:（1）催化劑前體Ni[P（OEt）₃]₄的合成;（2）無水無氧條件下原位生成催化劑HNiL⁺₃[L=P（OEt）₃]及2-丙烯基苯的異構(gòu)化反應(yīng)。實驗中使用高效液相色譜儀檢測烯烴異構(gòu)化反應(yīng)的結(jié)果,并推測了異構(gòu)化反應(yīng)可能的機理。根據(jù)學(xué)生的實驗數(shù)據(jù),深入地分析了影響合成催化劑前體產(chǎn)率和烯烴異構(gòu)化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的因素。該實驗?zāi)軌蚴箤W(xué)生在無水無氧操作、低溫反應(yīng)、微量反應(yīng)的控制等方面得到訓(xùn)練,并且能夠掌握高效液相色譜儀的使用原理和測試方法。 

【文章來源】：化學(xué)教育(中英文). 2020,41(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

產(chǎn)物減壓過濾裝置(左)和金屬鎳配合物催化的

在反應(yīng)過程中顏色變化明顯,學(xué)生可以仔細觀察和記錄實驗現(xiàn)象。亞磷酸三乙酯的作用除了為鎳提供配體外,還具有還原的作用,而二乙胺的作用是為了中和反應(yīng)生成的鹽酸。由于產(chǎn)物容易被氧化,在空氣中不穩(wěn)定,所以在減壓過濾操作中,要求速度快,同時產(chǎn)物要充分除掉溶劑,因為溶劑的存在不但會影響產(chǎn)率,而且會加快產(chǎn)物氧化變質(zhì);由于產(chǎn)物易溶于甲醇,所以一定要用冰甲醇洗滌產(chǎn)物,且快速,少量多次。最后所有學(xué)生所得產(chǎn)物的產(chǎn)率分布見圖3(上)。參加本實驗的學(xué)生共有53人,產(chǎn)率在0～29%之間的有14人,產(chǎn)率在30%～59%之間的有17人,產(chǎn)率在60%～100%之間的有22人,產(chǎn)率稍大于100%的有3人,學(xué)生所得產(chǎn)率差別比較大,通過實驗過程分析,影響產(chǎn)率的主要原因是在抽濾的過程中,冰甲醇不斷升溫,產(chǎn)物溶解度加大導(dǎo)致產(chǎn)率降低;另一方面產(chǎn)物在過濾過程中析出堵塞砂芯的孔隙使過程變慢,從而使更多的產(chǎn)物溶解于甲醇,最后只得到少量的產(chǎn)物。而產(chǎn)率大于100%的情況應(yīng)該是沒有將溶劑處理干凈。在此反應(yīng)中,綠色的含6個結(jié)晶水的氯化鎳(Ⅱ)生成了白色的磷配位的鎳配合物(0),八面體的構(gòu)型變成了四面體構(gòu)型,顏色由綠色變成無色,所以產(chǎn)物應(yīng)該是白色的,但是有些學(xué)生得到的產(chǎn)物會稍微帶點綠色,通過反應(yīng)過程分析,主要有2個原因,一是在反應(yīng)第一步中六水氯化鎳需要完全溶解于甲醇中,而有的學(xué)生沒有等到完全溶解就進行下一步反應(yīng),所以產(chǎn)物中的綠色顆粒應(yīng)該是六水合氯化鎳;二是反應(yīng)過程中操作慢造成產(chǎn)物稍微被氧化,所以會得到稍帶綠色的白色固體。

在此反應(yīng)中,綠色的含6個結(jié)晶水的氯化鎳(Ⅱ)生成了白色的磷配位的鎳配合物(0),八面體的構(gòu)型變成了四面體構(gòu)型,顏色由綠色變成無色,所以產(chǎn)物應(yīng)該是白色的,但是有些學(xué)生得到的產(chǎn)物會稍微帶點綠色,通過反應(yīng)過程分析,主要有2個原因,一是在反應(yīng)第一步中六水氯化鎳需要完全溶解于甲醇中,而有的學(xué)生沒有等到完全溶解就進行下一步反應(yīng),所以產(chǎn)物中的綠色顆粒應(yīng)該是六水合氯化鎳;二是反應(yīng)過程中操作慢造成產(chǎn)物稍微被氧化,所以會得到稍帶綠色的白色固體。Ni[P(OEt)3]4 在異構(gòu)化反應(yīng)中是催化劑前體,它與H2SO4質(zhì)子化原位生成HNi[P(OEt)3]+4,見圖2(b),其為烯烴異構(gòu)化反應(yīng)的催化劑。2-丙烯基苯(A)在催化劑的作用下異構(gòu)化生成1-丙烯基苯(B),見圖2(c)。該操作需要在無水無氧下進行,反應(yīng)過程中反應(yīng)液顏色由無色變?yōu)辄S色,最后為橙色;反應(yīng)30 min后,打開磨口玻璃塞,取少量反應(yīng)液留待檢測,反應(yīng)體系有氧氣進入后,反應(yīng)液的顏色逐漸變淺,顏色由橙色變?yōu)辄S色,最后為無色。

【參考文獻】：
期刊論文
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