有机实验小结(8)——乙酸正丁酯的制备

本次与前几次有较大不同,这不是指这次是制备性实验,而是我把实验步骤那部分改为实际的操作过程,并加上现象记录和注记。我相信这样的方式更有意义。

一、时间地点

时间:2007年11月22日上午。

地点:华东理工大学奉贤校区有机化学实验室己303

二、实验原理

本实验是制备乙酸正丁酯(n-Butylacetate)。这次实验采用的是常用的酯类的合成方法,即由羧酸和醇在酸的催化下直接化合。酯化反应(Esterification)可逆反应(Reversible reaction),在室温下反应速率低。加热、用浓硫酸作为催化剂可使反应大为加速。为了使平衡向生成物方向移动,本试验采用了两种方法:

  1. 增加较为价廉的反应物——乙酸的浓度。在本实验中,加入的乙酸是过量的。
  2. 及时除去反应体系中的生成物。

本实验中,酸、酯、水形成三元恒沸物,采用共沸蒸馏分水法,使生成的酯和水以共沸物的形式蒸馏出来,冷凝后通过分水器把水分离出来,油层则返回到反应器中去。


三、实验装置

n-butylacetate.JPG

制备部分,由球形冷凝管、分水器、蒸馏烧瓶组成

第二部分使用标准的实验室蒸馏装置,由蒸馏烧瓶、蒸馏头、蒸馏弯管、直形冷凝管、接受管、接收器组成。

四.试剂与器材

试剂:正丁醇9.3g(11.5mL,0.125mol),冰醋酸9.4(9mL,0.15mol),浓硫酸,10%碳酸钠,无水硫酸镁

器材:圆底烧瓶、分水器、球形冷凝管、直型冷凝管、蒸馏头、温度计、接受管、分液漏斗、锥形瓶、蒸馏烧瓶

五、实际操作过程及现象记录、注记

时间

操作步骤

现象

注记

8:38

仪器、药品装配完毕,开启冷凝水开启冷凝水,开始加热。

 

整流烧瓶内部出现液珠,后又消失

液体加热后加速蒸发,在烧瓶、分水器内壁冷凝,同时放出大量的热,加热了仪器,随着体系温度升高,液体再次汽化。

8:43

 

液体开始沸腾

 

8:44

 

分水器三岔口处出现油层

 

8:46

 

开始冷凝回流过程

蒸汽经球形冷凝管冷凝,经分水器回流到反应器内

8:49

进行第一次分水操作

分水器内油水分离,水层在下,打开阀门,放出部分水,下用锥形瓶接受

及时从反应体系分离生成的水,使反应平衡向右移动

8:55

多次进行分水操作

 

同上

9:03

 

水的生成明显减少

反应趋于完全

9:10

 

不再有水生成

反应结束

9:12

停止加热,使装置、反应混合物冷却

 

 

9:15

把分水器内水曾尽量放入锥形瓶,测量水的体积

3.0mL - 1.2mL = 1.8mL

水的理论产量使2.25mL

9:19

拆卸装装置之前把分水器中油层放回反应混合物中

 

 

9:21

关闭冷凝水,拆卸装置

 

 

9:27

因粗产品中水层极薄,故省略一次分液操作

 

此时分液不会右明显效果

9:29

把初产品转移到分液漏斗中,注入10mL水,振荡,静置使分层

油水分为两层

参考密度数据,下层为水层

9:37

分液,往油层注入10mL10%碳酸钠溶液,振荡。每三四次打开上口塞放气一次。直至无气体生成

开始时有较多量气体生成,每次打开玻璃塞有气体冲出。后渐渐减少,以至于无。

初产品中的酸与碳酸钠反应生成二氧化碳

9:46

加入10mL水,振荡,静置分层分液

 

 

9:51

把溶液转移到50mL锥形瓶中,加入无水硫酸镁,直至液体澄清

液体由浑浊变为澄清

有机相中的水被干燥

10:00

在三角漏斗中塞入小团棉花,从液体中虑去固体。

固液分离

 

10:01

装配通用蒸馏装置。先称量接收器质量

 

 

10:05

开启冷凝水,开始蒸馏

 

 

10:13

99℃时开始出现馏分

接收管开始滴下液珠

恒沸物开始蒸出

10:15

收集124℃-127℃馏分。收集完毕后称重,为69.63g

 

最终产品质量m = 69.63g - 61.9g = 7.53g

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