簡介
盧卡斯試劑又稱鹽酸—氯化鋅試劑,適用於3一6個碳原子的伯 、仲、叔醇的特徵鑑別。在溫水浴中試劑與叔醇,立 即反應、發熱並產生鹵代烴油狀物,該油狀物不溶於反應試劑而呈渾濁並分層。在溫水浴中試劑與仲醇反應稍慢,需幾分鐘時間,呈渾濁而分層,發熱不明顯;而試劑與伯醇在常溫下幾小時也難分層 。利用上 述反應速度的不同,盧卡斯試劑作為實驗室區別伯、仲、叔醇的一種試劑 。
在有機分析中用作伯、仲、叔醇的鑑別試劑。叔醇或苄醇與該試劑混合後,溶液立即渾濁或分層:5~10min內分層的為仲醇,不分層的為伯醇。
製備
傳統方法
將無水氯化鋅在蒸發皿中加熱熔融,稍冷後在乾燥器中冷至室溫,取出搗碎,稱取136g溶於90ml濃鹽酸中 (溶解時有大量氣體和熱量放出)冷卻後貯於試劑瓶中,塞緊瓶塞,備用 。
此法配製的盧卡斯試劑穩定性較差,放置時間短,使用時要求臨時配製,實驗效果不穩定,現象不明顯、且配置方法複雜。
改進
稱取5g鋅粒,先用HCl 5ml按1:1 洗滌去掉氧化物,然後用乾淨濾紙條吸乾。將鋅粒放人200ml 燒杯中 ,把燒杯放在通風櫥內用量筒量取40ml 濃HCl於燒杯 中,此時鋅粒溶解並有大量氣體和熱量放出,溶解完全後,稍冷卻轉人200ml 試劑 瓶中,再加人60ml 濃 HCI ,塞緊瓶塞即得到鹽酸氯化鋅試劑 。
實驗方法
在3支大試管中分別加上述改進方法配製的試劑各1ml,然後在各試管中分別加人正丁醇、仲丁醇、叔丁醇各 5 滴,振盪。放在溫水浴中加熱,觀察試管內溶液變渾濁的時間 。叔丁醇加人盧卡斯試劑後振盪,2min內即變渾濁, 靜置後分層。仲醇加人盧卡斯試劑後,在溫水浴中加熱數分鐘後,振盪試管靜置,溶液慢慢出現渾濁, 然後分層,而正丁醇在加熱的情況1h也不分層。
將上述配製的盧卡斯試劑放置一段時間後,再進行穩定性實驗。通過試驗,試劑放置20d左右仍然較穩定,能與叔丁醇在2min之內出現渾濁並分層;在溫水浴能與仲丁醇在10min之內出現渾濁並分層,而滴入正丁醇不出現渾濁和分層。
試驗失敗原因
1、盧卡斯試劑不夠靈敏:醇與盧卡斯試劑反應是單分子親核取代反應機理,可表示如下:
由此可以看出,HCl和ZnCl都參與了反應過程,試劑中ZnCl和HCl的濃度是決定反應速率的重要因素。
ZnCl和 濃 鹽 酸不但要有恰當的配比,還應該具有足夠高的濃度,試劑才會具有足夠高的 靈敏度。
2、生成的低級氯代烴易揮發
盧卡斯試驗生成的低級氯代烴的沸點比較低,相對密度都低於盧卡斯試劑。以正丁基氯、仲丁基氯和叔丁基氯為例,它們的沸點和相對密度如下表:
可見盧卡斯試驗中生成的低級氯代烴是容易揮發散失的。由於仲醇反應較慢,伯醇反應更慢,氯代烷烴一邊生成一邊揮發,所以不容易形成顯著的渾濁或分層現象;實驗中發現,即使是反應最快的叔醇,原先出現的渾濁或分層現象時間稍長也會消失。因此生成的氯代烴揮發散失也是導致盧卡斯試驗失敗的原因之一。
盧卡斯測試
盧卡斯測試基於伯醇、仲醇和叔醇和氯化氫反應速率的不同:
ROH + HCl → RCl + HO
等物質的量的ZnCl和鹽酸組成了盧卡斯試劑,在鹽酸的作用下,醇中的羥基發生質子化,脫去一分子水形成碳正離子,碳正離子和氯離子結合生成氯代烷。反應的快慢和醇對應的碳正離子穩定性有關,由於烴基的推電子性,叔碳正離子最穩定,容易生成,而伯碳正離子最不穩定,難以生成,所以可以通過反應的快慢判斷低級醇的結構。
各類醇與盧卡斯試劑的反應速率:苯甲型醇,烯丙型醇,叔醇>仲醇>伯醇:
•無可見反應,溶液不變渾濁,原物質為伯醇。
•溶液在5到10分鐘之內變為雲霧狀,原物質為仲醇。
•溶液立即變成雲霧狀,發生相分離,原物質為叔醇。
此外,由於p-π共軛,苯甲型醇、烯丙型醇也很容易形成碳正離子而與盧卡斯試劑迅速反應。低級一元醇且是六個碳以下的醇,在反應中盧卡斯試劑與醇發生取代反應。