乙酸正丁酯的制備

1、乙酸正丁酯的制備實(shí)驗(yàn)六乙酸正丁酯的制備及折光率測(cè)定（06，11，11）一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 認(rèn)識(shí)酯化反應(yīng)原理，掌握乙酸正丁酯的制備方法。2、 掌握共沸蒸餾分水法的原理和分水器 （油水分離器）的使用。3、 學(xué)習(xí)有機(jī)物折光率的測(cè)定方法二 實(shí)驗(yàn)原理酸與醇反應(yīng)制備酯，是一類典型的可逆反應(yīng)：Reaction:CH 3 COOH + CH 3CH 2CH 2CH 2OHH+CH 3COOCH 2CH 2CH 2CH 3 + H 2OSide reaction:CH 3CH 2CH 2 CH2 OHH+CH 3CH 2CH 2CH 2OCH 2CH 2 CH2 CH 3 + CH 3CH 2CH=CH 2為提高

2、產(chǎn)品收率，一般采用以下措施：1使某一反應(yīng)物過量；2在反應(yīng)中移走某一產(chǎn)物（蒸出產(chǎn)物或水）；使用特殊催化劑用酸與醇直接制備酯，在實(shí)驗(yàn)室中有三種方法。第一種是共沸蒸餾分水法，生成的酯和水以沸臃物的形式蒸出來，冷凝后通過分水器分出水，油層回到反應(yīng)器中。第二種是提取酯化法， 加入溶劑，使反應(yīng)物、生成的酯溶于溶劑中，和水層分開。第三種是直接回流法，一種反應(yīng)物過量，直2接回流。制備乙酸正丁配用共沸蒸餾分水法較好。為了將反應(yīng)物中生成的水除去， 利用酯、酸和水形成二元或三元恒沸物， 采取共沸蒸餾分水法。使生成的酯和水以共沸物形式逸出， 冷凝后通過分水器分出水層，油層則回到反應(yīng)器中。三 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1乙酸正丁酯粗品的

3、制備；2乙酸正丁酯的精制；3乙酸正丁酯折光率的測(cè)定。四、物理常數(shù)化合比重熔點(diǎn)沸折 光溶解度物點(diǎn)性率乙乙分子水名狀 (d )( )( )醇 醚量( )稱正丁液89.8 118.0 1.3991974.320.810醇體冰醋液16.6118.1 1.371560.051.049酸體乙酸正丁 116.16液 0.88273.5 126.1 1.39510.7酯1-氣-6.31.3931ivsv56.120.5951 -185.4丁烯體正丁 130.23 lq 0.7689-95.31421.39923醚0.05五、實(shí)驗(yàn)步驟在干燥的 50mL圓底燒瓶中，裝入 11.5mL 正丁醇和 7.2mL 冰醋酸

4、，再加入 3-4 滴濃硫酸。混合均勻，投入沸石，然后安裝分水器及回流冷凝管，并在分水器中預(yù)先加水略低于支管口， 記下預(yù)先所加水的體積。 在石棉網(wǎng)上加熱回流， 反應(yīng)過程中生成的回流液滴逐漸進(jìn)入分水器， 控制分水器中水層液面在原來的高度， 不致于使水溢入圓底燒瓶?jī)?nèi)。 約 40min 后不再有水生成， 表示反應(yīng)完畢。停止加熱。冷卻后卸下回流冷凝管， 將分水器中液體倒入分液漏斗， 分出水層，酯層仍然留在分液漏斗中。量取分出水的總體積， 減去預(yù)加入的水的體積，即為反應(yīng)生成的水量。 把圓底燒瓶中的反應(yīng)液倒入分液漏斗中，與分水器中分出的酯層合并。分別用 10mL水、 10mL10碳酸鈉液、 10mL 水洗滌

5、反應(yīng)液，用 10mL 10的碳酸鈉洗滌，檢驗(yàn)是否仍呈酸性（如仍呈酸性怎么辦？） ，分去水層。將酯層再用 10mL水洗滌一次， 分去水層。將酯層倒入小錐形瓶中， 加少量無水硫酸鎂干燥。將干燥后的乙酸正丁酯傾入干燥的 30mL蒸餾燒瓶中（注意不要把硫酸鎂倒進(jìn)去！ ）加入 1-2 粒沸石，安裝好蒸餾裝置，在石棉網(wǎng)上加熱蒸餾。收集 124- 126的餾分。產(chǎn)品稱重后測(cè)定折射率。 前后餾分倒入指定的回收瓶中。六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、冰醋酸在低溫時(shí)凝結(jié)成冰狀固體（熔點(diǎn)16.6 ）。取用時(shí)可溫水浴加熱使其熔化后量取。注意不要觸及皮膚，防止?fàn)C傷。2、在加入反應(yīng)物之前，儀器必須干燥。 （為4什么？）3、濃硫酸起催化

6、劑作用，只需少量即可。也可用固體超強(qiáng)酸作催化劑。4、當(dāng)酯化反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，可連續(xù)蒸出乙酸正丁酯， 正丁醇和水的三元共沸物 （恒沸點(diǎn) 90.7 ），其回流液組成為：上層三者分別為 86、 11、3，下層為 19、2、97。故分水時(shí)也不要分去太多的水， 而以能讓上層液溢流回圓底燒瓶繼續(xù)反應(yīng)為宜。5、本實(shí)驗(yàn)中不能用無水氯化鈣為干燥劑，因?yàn)樗c產(chǎn)品能形成絡(luò)合物而影響產(chǎn)率。6、根據(jù)分出的總水量（注意扣去預(yù)先加到分水器的水量），可以粗略的估計(jì)酯化反應(yīng)完成的純度。7、產(chǎn)物的純度也可用氣相色譜檢查。用鄰苯二甲酸二壬酯為固定液。柱溫和檢測(cè)溫度100，汽化溫度 150。熱導(dǎo)檢測(cè)器。氫為載氣，流速 45mL/

7、min。* *附：【操作要點(diǎn)】加入硫酸后須振蕩，以使反應(yīng)物混合均勻。2反應(yīng)應(yīng)進(jìn)行完全，否則未反應(yīng)的正丁醇只能在最后一步蒸餾時(shí)與酯形成共沸物(共沸點(diǎn)1176)以前餾分的形式除去，會(huì)降低酯的收率。3反應(yīng)終點(diǎn)的判斷可觀察下面兩種現(xiàn)象：一是5分水器中不再有水珠下沉； 二是從分水器中分出的水量達(dá)到理論分水量，即可認(rèn)為反應(yīng)完成。洗滌操作（分液漏斗的使用） ：洗滌前首先檢查分液漏斗旋塞的嚴(yán)密性。洗滌時(shí)要做到充分輕振蕩，切忌用力過猛，振蕩時(shí)間過長，否則將形成乳濁液，難以分層，給分離帶來困難。一旦形成乳濁液，可加入少量食鹽等電解質(zhì)或水，使之分層。振蕩后，注意及時(shí)打開旋塞，放出氣體，以使內(nèi)外壓力平衡。 放氣時(shí)要使

8、分液漏斗的尾管朝上，切忌尾管朝人。振蕩結(jié)束后，靜置分層；分離液層時(shí)，下層經(jīng)旋塞放出，上層從上口倒出。5干燥必須完全，否則由于乙酸丁酯與丁醇，水等形成二元或三元恒沸液，重蒸餾時(shí)沸點(diǎn)降低，影響產(chǎn)率。乙酸正丁酯、水及正丁醇形成二元或三元恒沸液的組成及沸點(diǎn)沸點(diǎn)（）組成（%）丁醇水乙酸正丁酯117.667.232.869355.545.590.7277390.518.728.652.71、 正確使用分水器。 本實(shí)驗(yàn)體系中有正丁醇水共沸物，共沸點(diǎn) 93：；乙酸正丁酯水共拂物，共沸點(diǎn) 907，在反應(yīng)進(jìn)行的不同階段，利用不同的共沸物可把水帶出體系， 經(jīng)冷凝分出水后，醇、酯再回到反應(yīng)體系。為了使醇能及時(shí)回到反應(yīng)

9、體系中參加反應(yīng)， 在反應(yīng)開始前， 在分水器中應(yīng)先加入計(jì)量過的水， 使水面稍低于分水器回流支管的下沿， 當(dāng)有回流冷凝液時(shí)， 水面上僅有很淺一層油層存在。 在操作過程中， 不斷放出生成的水， 保持油層厚度不變。 或在在分水器中預(yù)先加水至支口， 放出反應(yīng)所生成理論量的水（用小量筒量）。用分水器優(yōu)點(diǎn)：使用回流分水反應(yīng)裝置， 及時(shí)分出反應(yīng)生成的水，縮短了整個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)間；把乙酸與正丁醇的摩爾比調(diào)整為 1：l，最后蒸餾時(shí)，基本上無前餾分，產(chǎn)物純度很高。72選用醇酸比 1:1 原因：由于正丁醇過量， 最后蒸餾時(shí)前餾分量大，酯產(chǎn)率低。用飽和氯化鈣溶液和無水氯化鈣都難以把板配中的正丁醇完全除掉 (見表 1)。乙酸正

10、丁酯 (沸點(diǎn) 126)和正丁醇 (沸點(diǎn) 1177)形成共沸物 (共沸點(diǎn) 1176)，兩者用蒸餾法分不開。表 2 是粗產(chǎn)物經(jīng)蒸餾分離各餾分的色譜分析數(shù)據(jù)。表 1 用氯化鈣處理乙酸正丁酯中正丁醇結(jié)果處理方法正丁醇含量 /%乙酸正丁酯中加50%4.95%正丁醇用飽和氯化鈣溶液洗滌4.78%后用無水氯化鈣干燥后4.69%表 2 產(chǎn)物色譜分析數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)二沸程 / 醇含量醇含量質(zhì)量 /g質(zhì)量 /g/%/%1181245.513.65.221.481241258.06.512.313.11251269.21.53.33.21261272.206.003折光率的測(cè)定折光率 (Refractive Indc

11、x)，又稱折射率，是液體有機(jī)物的重要的物理常數(shù)之一。它是衡量液體有機(jī)物純度的標(biāo)志之一，是定性鑒定的一種手段。折光率比沸點(diǎn)更為可靠， 利用折光率不僅可以鑒定未知物， 而且可以確定沸點(diǎn)相近、 結(jié)構(gòu)相似的液體混合物的組成。光在各種介質(zhì)中的傳播速度都不相同。 當(dāng)光線從一種介質(zhì) (例如空氣 )射人另一種介質(zhì) (例如丙酮)中時(shí)，由于兩種介質(zhì)的密度不同，光的傳播速度和方向均發(fā)生改變， 這種現(xiàn)象稱為光的折射現(xiàn)象。折光率與入射光波長及測(cè)定時(shí)介質(zhì)的溫度有關(guān)。一種介質(zhì)的折光率隨光線波長變短而增大，隨其溫度的升高而變小。一般溫度升高 1，液體化合物的折光率降低 3510-45510-4。為了方便起見，在實(shí)際工作中常以

12、 410-4 近似地作為溫度變化常數(shù)。例如，甲基叔丁基醚在25時(shí)的實(shí)測(cè)值為 1.3670，其校正值應(yīng)為： nD20 913670 十 5410-41 3690。在固定的溫度、 固定的光波波長下， 各種物質(zhì)都有它特定的折光率。通常規(guī)定用鈉光譜的 D 線(鈉黃光，波長為 5893nm)，溫度以 20為標(biāo)準(zhǔn)表示折光率。例如在入射光為鈉的黃光，測(cè)定溫度為 20時(shí)，水的折光率為 1.3330，表示為 nD20 1.3330。這里 n 代表折光率， 20 代表測(cè)定時(shí)的溫度， D 代表鈉光。折光率可以通過折光儀精確地測(cè)定出來， 折光儀的種類很多， 常用的是阿貝 (Abbe)折光儀。其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單， 操作容

13、易；應(yīng)用范圍廣且精確度較高；測(cè)樣品的用量很少； 可用白熾燈為光源。阿貝折光儀的工作原理就是基于光的折射現(xiàn)象和臨界角的基本原理設(shè)計(jì)而成的。在一定的外界 (如溫度、壓力等 )條件下，波長一定的單色光從介質(zhì) A 斜射入介質(zhì) B 時(shí)，要發(fā)生折射現(xiàn)象 (如圖 1)。根據(jù)折射定律，其入射角 與折射角 的正弦之比是一個(gè)常數(shù)， 并且與這兩個(gè)介質(zhì)的折光率 nA(介質(zhì) A)、nB(介質(zhì) B)成反比。即：10圖 1 光的折射圖 2 測(cè)定折光率時(shí)目鏡中常見現(xiàn)象的圖象由于被測(cè)液體的折光率(nA) 比棱鏡的折光率(nB)小，故光線由被測(cè)液體射人棱鏡時(shí)，要發(fā)生折射，其入射角 必定大于折射角 。入射角增大時(shí)，折射角也必然相應(yīng)

14、增大。當(dāng)入射角0為 90 時(shí) sin01，這時(shí)折射角達(dá)到最大值，稱為臨界角 (以 0 表示 )。顯然，在臨界角以內(nèi)的區(qū)域都有光線通過， 是明亮的，在臨界角以外的區(qū)域沒有光線通過，是暗的。在臨界角上正好是 “半明半暗”圖 2)。目鏡上有一個(gè)十字交叉線，若十字交叉線與明暗分界線里合，就表示光線由被測(cè)液體進(jìn)入棱鏡時(shí)的入射角正好為 90。根據(jù)折射定律可得：棱鏡曲折光率 nB 是常數(shù)，各種液體的折光率11不同，臨界角也不同， 要調(diào)節(jié)光線的入射角始終為 90”(即明暗分界線對(duì)準(zhǔn)十字交叉線中心 )，只要改變臨界角就可達(dá)到目的。 通過測(cè)定臨界角的相對(duì)位置，經(jīng)過換算就可以找出液體的折光率，阿貝折光儀的刻度是經(jīng)過

15、換算后的折光率的讀數(shù)，故可直接讀出折光率。圖 4 折光儀在臨界角時(shí)圖 3 阿貝 (Abbe) 折光儀的目鏡視野阿貝 (Abbe)折光儀的結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。它的主要組成部分是兩塊直角棱鏡組成的棱鏡組， 上面一塊是表面光滑的測(cè)量棱鏡， 下面一塊是表面磨砂的可以開啟的輔助棱鏡。 左面的鏡筒是讀數(shù)鏡筒，內(nèi)有刻度盎，其上面有兩行數(shù)值。右邊一行是折射率數(shù)值 (13000 一 17000)，左邊一行是工業(yè)上測(cè)量溶液濃度的標(biāo)度 (o 一 95)。右面的鏡筒是測(cè)量目鏡、 用來觀察折光情況。 筒內(nèi)裝有12消色散棱鏡。 光線由反射鏡射入輔助棱鏡， 發(fā)生漫射，以不同入射角射人液層， 然后再射到測(cè)量棱鏡的表面上。此時(shí)

16、一部分光線經(jīng)折射后進(jìn)入測(cè)量目鏡，另一部分光線則發(fā)生全反射。 調(diào)節(jié)螺旋，以使測(cè)量目鏡中的視野如圖 4 所示。實(shí)驗(yàn)步驟 ：校正：1將阿貝折光儀置于普通白熾燈前或靠近窗戶的桌子上。 但不要放在直射的陽光下。 用擦鏡紙?zhí)偕倭勘?95乙醇小心擦洗棱鏡，以免留有其它物質(zhì)影響測(cè)定精確度。 丙酮或乙醇清洗后，待干后再測(cè)其它物質(zhì)。2用橡膠管將棱鏡金屬匣上恒溫器接頭與恒溫水浴相連，調(diào)節(jié)所需溫度通常為 20或 25。本實(shí)驗(yàn)在室溫下測(cè)定，不用恒溫水浴調(diào)節(jié)溫度。3以蒸餾水作標(biāo)準(zhǔn)樣品，進(jìn)行儀品校正，旦少許蒸餾水于磨砂面棱鏡上，鎖緊棱鏡。4調(diào)節(jié)反光鏡使目鏡內(nèi)視場(chǎng)明亮，轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡調(diào)節(jié)旋鈕直到鏡內(nèi)觀察到有界線或出現(xiàn)彩色光帶。

17、若出現(xiàn)彩色光帶，則轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡微調(diào)旋鈕 (又稱消色散手輪 )，使視野中除黑白兩色外無其它13顏色 (將自然光消除色散成單色光源 )，明咱界線清晰再轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡調(diào)節(jié)旋鈕使明暗分界線恰巧通過“十”字的交叉點(diǎn) (表示光線由液體進(jìn)入棱鏡時(shí)的入射角正好是 90)。調(diào)整小反射鏡使刻度讀數(shù)明亮，記錄讀數(shù)和溫度，重復(fù)兩次測(cè)得純水的平均折光率， 與純水的標(biāo)準(zhǔn)值 ( nD20 13330)比較，求得折光儀的校正值。校正值一般應(yīng)很小，若數(shù)值太大時(shí)，整個(gè)儀器必須重新調(diào)校。樣品折光率的測(cè)定1用探鏡紙?jiān)嚫烧麴s水，恒溫后，將試樣12 滴均勻地滴在磨砂面棱鏡上，關(guān)緊棱鏡。2調(diào)節(jié)反光鏡使目鏡內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)明亮，轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡調(diào)節(jié)旋鈕或消色散手輪，

18、使視野明暗界線恰巧通過“十”字交叉點(diǎn)。記錄讀數(shù)與溫度，重復(fù) 2次，取其平均值，得樣品折光率實(shí)驗(yàn)讀數(shù)值。3樣品物質(zhì)的折光率樣品折光率實(shí)驗(yàn)讀數(shù)值一折光儀的校正值。注解與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)1對(duì)于純凈的液體，折光率的測(cè)定可精確到 1，通常用 4 位有效數(shù)字進(jìn)行記錄。2阿貝折光儀的量程為1.30001.7000，精密度14為 0.0001 。測(cè)量溫度應(yīng)控制在 0.1范圍內(nèi)。阿貝折光儀不能在較高溫度下使用。3，阿貝折射儀中的讀數(shù)不是臨界角的度數(shù)， 而是已計(jì)算好的折射率， 故可直接讀出。 由于儀器上有消色散棱鏡裝置， 所以可直接使用白光作光源，所測(cè)得的數(shù)值與用鈉光燈 D 所測(cè)得的結(jié)果相同。4阿貝折光儀的關(guān)鍵部位是棱鏡，必須注意保護(hù)。滴加液體時(shí)，滴管的末端切不可觸及棱鏡，擦洗棱鏡時(shí)要單向擦， 不要來回擦， 以免在鏡面上造成痕跡。在使用一個(gè)時(shí)期后需用中性乙醇和乙酸或二甲苯清洗棱鏡一次， 以除去棱鏡上的油污。凡強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或具有腐蝕性的鹽類溶液切勿用本儀器測(cè)定。5校正讀數(shù)方法除用蒸餾水外， 也可用標(biāo)準(zhǔn)玻璃塊校對(duì)。將標(biāo)準(zhǔn)玻璃塊光滑面上加 1 滴溴代萘，貼于折射棱鏡的光滑面上， 標(biāo)準(zhǔn)玻璃塊光滑的一端應(yīng)向上， 以接受光線， 當(dāng)讀數(shù)鏡內(nèi)指爾標(biāo)準(zhǔn)玻璃塊上刻