乙酸正丁酯的制備

1、 實(shí)驗(yàn)六 乙酸正丁酯的制備一、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)：主反應(yīng)：副反應(yīng)：利用可逆平衡反應(yīng)制備有機(jī)化合物，提高產(chǎn)物的產(chǎn)率通常有兩種方法：1、使某一種反應(yīng)物過量，平衡向產(chǎn)物方向移動(dòng)。 選擇哪一種反應(yīng)物過量，應(yīng)考慮以下三個(gè)因素：1 應(yīng)考慮反應(yīng)物的價(jià)格2 是否有利于產(chǎn)物的分離純化3 是否容易回收再利用 2、及時(shí)將反應(yīng)過程中的產(chǎn)物之一或全部分出反應(yīng)體系，如移走某一產(chǎn)物（蒸出產(chǎn)物或水）3、 使用特殊催化劑 ，如用濃硫酸作催化劑加快反應(yīng)速

2、度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。3、 物理常數(shù)1、正丁醇、乙酸正丁酯和水形成的幾種恒沸化合物： 恒沸化合物沸點(diǎn)/ 組成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%乙酸正丁酯正丁醇 水二元乙酸正丁酯-水9

3、0.772.927.1正丁醇-水93.055.544.5乙酸正丁酯-正丁醇117.632.867.2三元乙酸正丁酯-正丁醇-水90.763.08.029.0純乙酸正丁酯是無色液體，沸點(diǎn)126.5，折射率1.3951。 2、主要反應(yīng)物、產(chǎn)物的物理常數(shù)化合物 分子量 密度 熔點(diǎn) 沸點(diǎn) 溶解度乙酸60.151.049216.6117.9任意混溶正丁醇74.120.8098-89.53117.257.920乙酸正丁酯116.160.8825-77.9126.50.7 純乙酸正丁酯是無色液體，沸點(diǎn)126.5，折射率1.3951。四、實(shí)驗(yàn)儀器與試劑儀器 蒸餾裝置玻璃磨口儀器、球形冷凝管、分水器、圓底燒瓶（

4、50ml）、溫度計(jì)（150）、錐形瓶（50ml）、燒杯（400ml）、電熱套、分液漏斗、量筒（10ml、50ml）、電熱套、鐵架臺(tái)、鐵夾及十字頭、鐵圈、橡膠水管、天平試劑 正丁醇(11.5ml)、冰醋酸（7.2ml）、濃硫酸、10%碳酸鈉溶液、無水硫酸鎂、冰塊、沸石、甘油、pH試紙5、 實(shí)驗(yàn)裝置與流程6、 實(shí)驗(yàn)步驟1、50 mL圓底燒瓶中，加11.5 mL (0.125 mol) 正丁醇, 7.2 mL冰醋酸(0.125 mol) 和34d濃H2SO4（催化反應(yīng)）, 混勻，加2顆沸石。2、接上回流冷凝管和分水器。在分水器中預(yù)先加少量水至略低于支管口（約為12 cm）,目的：使上層酯中的醇回流回

5、燒瓶中繼續(xù)參與反應(yīng)，用筆作記號(hào)并加熱至回流，不需要控制溫度，控制回流速度12d/s。3、反應(yīng)一段時(shí)間后，把水分出并保持分水器中水層液面在原來的高度。4、大約40 min后，不再有水生成 (即液面不再上升)，即表示完成反應(yīng)。5、停止加熱，記錄分出的水量。6、將分水器分出的酯層和反應(yīng)液一起到入分液漏斗中，用10 mL水洗滌，并除去下層水層（除去乙酸及少量的正丁醇）；有機(jī)相繼續(xù)用10 mL 10%Na2CO3 洗滌至中性（除去硫酸）；上層有機(jī)相再用10 mL 的水洗滌除去溶于酯中的少量無機(jī)鹽，最后將有機(jī)層到入小錐形瓶中，用無水可硫酸鎂干燥。7、蒸餾：將干燥后的乙酸正丁酯濾入50 mL 燒瓶中，常壓蒸

6、餾，收集124-126 的餾分。 8、折光率的測(cè)定 9、計(jì)算產(chǎn)率。7、 基本操作1、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。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)90.7，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)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?；蛟谠诜炙髦蓄A(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）。洗滌

7、操作時(shí)，正溴丁烷有時(shí)在上層，有時(shí)在下層。根據(jù)相對(duì)密度數(shù)據(jù)判斷產(chǎn)物在上層還是在下層。2、洗滌操作（分液漏斗的使用）：(1)洗滌前首先檢查分液漏斗旋塞的嚴(yán)密性。(2)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。(3)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)要使分液漏斗的尾管朝上，切忌尾管朝人。(4)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。3、蒸餾，所用的儀器是干燥的，使乙酸正丁酯充分干燥，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。八、注意事項(xiàng)1、冰醋酸在低溫時(shí)凝結(jié)成冰狀固

8、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。（為什么？）3、濃硫酸起催化劑作用，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。產(chǎn)物的純度

9、1 正確使用分水器 2 正確判斷反應(yīng)終點(diǎn) 3、影響產(chǎn)品產(chǎn)率的主要因素 A C4H9OH是否全部反應(yīng)完 A 分水器中無油珠下沉 B 分出水量已達(dá)到或超過計(jì)算值 B 粗品的干燥程度1高濃度醋酸在低溫時(shí)凝結(jié)成冰狀固體（熔點(diǎn)16.6）。取用時(shí)可溫水浴熱使其熔化后量取。注意不要碰到皮膚，防止?fàn)C傷。2濃硫酸起催化劑作用，只需少量即可。也可用固體超強(qiáng)酸作催化劑。3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。4堿洗時(shí)注意分液漏

10、斗要放氣，否則二氧化碳的壓力增大會(huì)使溶液沖出來。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.1、在反應(yīng)過程中不斷蒸出產(chǎn)物，促進(jìn)平衡向生成酯的方向移動(dòng)。乙酸乙酯和水、乙醇形成二元或三元共沸混合物，共沸點(diǎn)都比原料的沸點(diǎn)低，故可在反應(yīng)過程中不斷將其蒸出。這些共沸物的組成和沸點(diǎn)如下：最低共沸物是三元共沸物，其共沸點(diǎn)為70.2，二元共沸物的共沸點(diǎn)為70.4和71.8，三者很接近。蒸出來的可能是二元組成和三元組成的混合物。加過量48%的乙醇，一方面使乙酸轉(zhuǎn)化率提高，另一方面可使產(chǎn)物乙酸乙酯大部分蒸出或全部蒸出反應(yīng)體系，進(jìn)一步促進(jìn)乙酸的轉(zhuǎn)化，即在保證產(chǎn)物以共沸物蒸出時(shí)，反應(yīng)瓶中，仍然是乙醇過量