精细化工试验技术 第士八章专题实验实例 一、课题名称 二、文献检索与研究 三、初定实验方案 四、实验方案的实施 五、数据处理及论文撰写 六、说明
精细化工试验技术 第十八章 专题实验实例 一、课题名称 二、文献检索与研究 三、初定实验方案 四、实验方案的实施 五、数据处理及论文撰写 六、说明
专题实验实例 一、课题名称 三苯甲醇的制备(如何选题略) 二、文献检索与研究 三苯甲醇的结构、性质与用途 通过查阅相关资料可获得三苯甲醇的如下信息:英文名 称为 Triphenylcarbinol;化学式为C1lH1O;相对分子质量为 260.34;为白色结晶,熔点163~164℃,不溶于水,易溶于 苯、醇、醚和冰醋酸,溶于浓硫酸呈深黄色
专题实验实例 一、课题名称 三苯甲醇的制备（如何选题略） 二、文献检索与研究 1．三苯甲醇的结构、性质与用途 通过查阅相关资料可获得三苯甲醇的如下信息：英文名 称为Triphenylcarbinol ；化学式为C19H16O；相对分子质量为 260.34 ；为白色结晶，熔点 163～164℃，不溶于水，易溶于 苯、醇、醚和冰醋酸，溶于浓硫酸呈深黄色
专题实验实例 2.原料及工艺路线的选择 (1)以苯为原料的路线苯在三氯化铝存在下与四氯化 碳作用,再经酸化、水解可得三苯甲醇。反应式为: AIc t cCl (C6H)3CO|·AC」3+3HC H-Cl (C6H5)3CC|·AC (CAH3)CCI AlCl3 Naoh (CBHER CCI H-OH C 3COH Naci 三苯甲醇
专题实验实例 2．原料及工艺路线的选择 (1) 以苯为原料的路线 苯在三氯化铝存在下与四氯化 碳作用，再经酸化、水解可得三苯甲醇。反应式为： CCl 4 AlCl 3 (C6 H5 ) 3 CCl AlCl 3 H-Cl (C6 H5 ) 3 CCl AlCl 3 H-Cl (C6 H5 ) 3 CCl AlCl 3 (C6 H5 ) 3 CCl NaOH H-OH (C6 H5 ) 3 COH NaCl + · + 3 · + + 三苯甲醇
专题实验实例 (2)以溴化苯基镁和二苯甲酮为原料的路线溴化苯基 镁和二苯甲酮作用,再经水解可得三苯甲醇。反应式为: OMgBI OH 干醚 NaoH C H-OH (3)以乙醇为起始原料的路线乙醇经溴化、傅氏烷基 化、氧化、酯化、格利雅反应五步反应得三苯甲醇。 本专题实验选择以乙醇为起始原料的工艺路线。 3.主要原料、中间体和产品的理化常数(见表18-1)
专题实验实例 ⑵ 以溴化苯基镁和二苯甲酮为原料的路线 溴化苯基 镁和二苯甲酮作用，再经水解可得三苯甲醇。反应式为： ⑶ 以乙醇为起始原料的路线 乙醇经溴化、傅氏烷基 化、氧化、酯化、格利雅反应五步反应得三苯甲醇。 本专题实验选择以乙醇为起始原料的工艺路线。 3．主要原料、中间体和产品的理化常数（见表18-1） MgBr C O C OMgBr NaOH H-OH C OH + 干 醚
专题实验实例 表18-1三苯甲醇合成的主要原料、中间体以及产品的理化常数 投料量 名称 m.p./b,.p./ (g/mo1) (g/cm) 水溶性 质量(体积)N /g(mL 溴化钠 102.9 755 3903.203易溶于水微溶于醇41.2g0.4 浓硫酸 98.08 3271.8515吸水,强腐蚀性56.7mL1.07 乙醇 46.07 78.320.7893 与水互溶 30.9mL0.53 溴乙烷 108.97 11938.41.4612 难溶于水 15.0mL0.2 苯 78.11 5.5 80.10.879 难溶于水 89.4mL 乙苯 136.20.8672 难溶于水 6.2mL 0.05 无水三氯化铝133.34 194 2.44 易潮解 32.0g0.24 高锰酸钾158.03240分解 2.703 易溶于水 31.6g 0.2 苯甲酸 122.12122.132491.2658 微溶于冷水 12.2g 0.1 苯甲酸乙酯150.17 213.21.0509 难溶于水 3.8mL 0.027 乙醚 74.12 116.234.60.7249 与水互溶 30 mL 溴苯 157.02 156.061.4950 难溶于水 6.3mL 0.06 镁 24.31 651 1107 1.5g 0.06 三苯甲醇260.33164.2 难溶于水 4.编制开题报告
专题实验实例 4．编制开题报告 名 称 M/ （g/mol） m.p./ ℃ b.p./ ℃ ρ/ （g/cm3） 水 溶 性 投 料 量 质量（体积） /g（mL） N/ mol 溴化钠 浓硫酸 乙醇 溴乙烷 苯 乙苯 无水三氯化铝 高锰酸钾 苯甲酸 苯甲酸乙酯 乙醚 溴苯 镁 三苯甲醇 102.9 98.08 46.07 108.97 78.11 106.17 133.34 158.03 122.12 150.17 74.12 157.02 24.31 260.33 755 — — -119 5.5 — 194 240分解 122.13 — -116.2 — 651 164.2 1390 327 78.32 38.4 80.1 136.2 — — 249 213.2 34.6 156.06 1107 — 3.203 1.8515 0.7893 1.4612 0.879 0.8672 2.44 2.703 1.2658 1.0509 0.7249 1.4950 — — 易溶于水微溶于醇 吸水，强腐蚀性 与水互溶 难溶于水 难溶于水 难溶于水 易潮解 易溶于水 微溶于冷水 难溶于水 与水互溶 难溶于水 — 难溶于水 41.2 g 56.7 mL 30.9 mL 15.0 mL 89.4 mL 6.2 mL 32.0 g 31.6 g 12.2 g 3.8 mL 30 mL 6.3 mL 1.5 g — 0.4 1.07 0.53 0.2 1.0 0.05 0.24 0.2 0.1 0.027 — 0.06 0.06 — 表18-1 三苯甲醇合成的主要原料、中间体以及产品的理化常数
专题实验实例 三、初定实验方案 1.原料及工艺路线 (1)乙醇溴代制备溴乙烷在实验室中,溴乙烷常用乙 醇与溴化钠、浓硫酸共热制得。由于乙醇与溴化氢的反应是 个可逆反应,因此为了使反应向生成溴乙烷的方向移动, 可增加其中一种反应物的浓度,或使生成物之一离开反应系 统。本实验是在增加乙醇用量的同时,让反应生成物溴乙烷 及时蒸出,离开反应系统。反应式为: NaBr Hso,== HBr+ NaSO CH3CH2OH+HBr==CH」3 H3CH, Br+H-OH 将反应后所得的馏出液,用浓硫酸除去副产物,在水浴 上加热蒸馏得纯品溴乙烷
专题实验实例 三、初定实验方案 1．原料及工艺路线 (1) 乙醇溴代制备溴乙烷 在实验室中，溴乙烷常用乙 醇与溴化钠、浓硫酸共热制得。由于乙醇与溴化氢的反应是 一个可逆反应，因此为了使反应向生成溴乙烷的方向移动， 可增加其中一种反应物的浓度，或使生成物之一离开反应系 统。本实验是在增加乙醇用量的同时，让反应生成物溴乙烷 及时蒸出，离开反应系统。反应式为： NaBr + H2 SO4 ＝＝ HBr + NaHSO4 将反应后所得的馏出液，用浓硫酸除去副产物，在水浴 上加热蒸馏得纯品溴乙烷。 CH3 CH2 OH + H-Br CH3 CH2 Br + H-OH
专题实验实例 (2)苯烷基化制备乙苯在无水三氯化铝等路易斯酸存在下,芳烃与 卤代烷作用,芳环上发生亲电取代反应,生成烷基芳烃,本实验用溴乙 烷与苯作用来制取乙苯。反应式为: AlCl CHCH t Chch Br t H-Br 将反应混合物用浓盐酸、水处理后,再加热蒸馏,可得到纯品乙苯。 (3)乙苯氧化制备苯甲酸芳香烃的苯环比较稳定,难于氧化,而苯 环上的支链不论长短,在深度氧化时,都能变成羧基。本实验采用高锰 酸钾水溶液作氧化剂与乙苯反应,由于氧化产物为苯甲酸钾盐,所以需 进一步酸化成苯甲酸。反应式为: CHCH COOK +4 KMnO 4 +3 KOH+4 Mno2+ H-OH+ cO2 CooK +H-Cl t KCl
专题实验实例 ⑵ 苯烷基化制备乙苯 在无水三氯化铝等路易斯酸存在下，芳烃与 卤代烷作用，芳环上发生亲电取代反应，生成烷基芳烃，本实验用溴乙 烷与苯作用来制取乙苯。反应式为： 将反应混合物用浓盐酸、水处理后，再加热蒸馏，可得到纯品乙苯。 ⑶ 乙苯氧化制备苯甲酸 芳香烃的苯环比较稳定，难于氧化，而苯 环上的支链不论长短，在深度氧化时，都能变成羧基。本实验采用高锰 酸钾水溶液作氧化剂与乙苯反应，由于氧化产物为苯甲酸钾盐，所以需 进一步酸化成苯甲酸。反应式为： CH3 CH2 Br AlCl 3 CH2 CH3 + + H-Br CH2 CH3 KMnO4 COOK KOH MnO2 H-OH CO2 COOK H-Cl COOH KCl + 4 + 3 + 4 + + + +
专题实验实例 (4)苯甲酸酯化制备苯甲酸乙酯有机酸酯通常用醇和 羧酸在少量酸性催化剂的存在下进行酯化反应而制得。酯化 反应是一个可逆反应。由于苯甲酸乙酯的沸点(213℃)很 高,乙醇又与水混溶,因此,为了除去反应生成的水,使反 应向正方向进行,实验中可让乙醇过量(过量数倍)并同时 加入一定量的苯。由于苯、乙醇和水组成的三元恒沸物的沸 点沸点只有64.6℃,因此,可以通过蒸馏的方式方便的蒸出 水分。反应式为: H2 SO4 COOCH CH CH3CH2OH H-OH 反应混合液用碳酸钠粉末处理后,用乙醚萃取,再加热 蒸馏,得纯品苯甲酸乙酯
专题实验实例 ⑷ 苯甲酸酯化制备苯甲酸乙酯 有机酸酯通常用醇和 羧酸在少量酸性催化剂的存在下进行酯化反应而制得。酯化 反应是一个可逆反应。由于苯甲酸乙酯的沸点（213℃）很 高，乙醇又与水混溶，因此，为了除去反应生成的水，使反 应向正方向进行，实验中可让乙醇过量（过量数倍）并同时 加入一定量的苯。由于苯、乙醇和水组成的三元恒沸物的沸 点沸点只有64.6℃，因此，可以通过蒸馏的方式方便的蒸出 水分。反应式为： 反应混合液用碳酸钠粉末处理后，用乙醚萃取，再加热 蒸馏，得纯品苯甲酸乙酯。 COOH CH3 CH2 OH H2 SO4 COOCH2 CH3 H-OH + +
专题实验实例 (5)格利雅反应制备三苯甲醇包括格利雅试剂的合成 和三苯甲醇的合成。在干醚的存在下,卤代烃可与金属镁反 应,生成烃基卤化镁(即格利雅试剂)。本实验用溴苯与金 属镁,在干醚存在下制得格利雅试剂——苯基溴化镁。反应 式为: Br 干醚 MaBr 利用格利雅试剂进行的化学反应称为格利雅反应。格利 雅试剂相当活泼,能被含有活泼氢的物质(如水、醇)分解 成烃,因而实验所用得药品及仪器必须经过严格干燥处理
专题实验实例 ⑸ 格利雅反应制备三苯甲醇 包括格利雅试剂的合成 和三苯甲醇的合成。在干醚的存在下，卤代烃可与金属镁反 应，生成烃基卤化镁（即格利雅试剂）。本实验用溴苯与金 属镁，在干醚存在下制得格利雅试剂——苯基溴化镁。反应 式为： 利用格利雅试剂进行的化学反应称为格利雅反应。格利 雅试剂相当活泼，能被含有活泼氢的物质（如水、醇）分解 成烃，因而实验所用得药品及仪器必须经过严格干燥处理。 Br Mg MgBr + 干醚
专题实验实例 格利雅试剂和苯甲酸乙酯在干醚存在下,发生格利雅反 应,再经水解可得到三苯甲醇。反应式为: Br MgB C t ma OMgBr OC2H5 Br NH. CI C H-OH OH OH OMgBr
专题实验实例 格利雅试剂和苯甲酸乙酯在干醚存在下，发生格利雅反 应，再经水解可得到三苯甲醇。反应式为： MgBr COOC2 H5 C OMgBr Mg Br OC2 H5 C OMgBr NH4 Cl H-OH C OH Mg Br OH 2 + 干醚 + +