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
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 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CoH1O;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: AICI t CCl (C6H5)3CC·AC3+3HC H-Cl (C6H5)3CC·AC C6H5)3CC|+ NaOH (CsH)CCI H-OH C H5)3COH Nacl 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 干醚 NaoH 十 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 p 水溶性 g/mo 质量(体积)N/ /g(mL) mol 溴化钠 102.9 755 13903.203易溶于水微溶于醇41.2g 0.4 浓硫酸 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 38.41.4612 难溶于水 15.0mL0.2 本 78.11 80.1 0.879 难溶于水 9.4ml 乙苯 106.17 136.20.8672 难溶于水 6.2mL 0.05 无水三氯化铝133.34194 2.44 易潮解 g 0.24 高锰酸钾158.03240分解 2.703 易溶于水 31.6g 0.2 苯甲酸 122.12122132491.2658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 3 mL 0.06 24.31 651 1.5 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 HoSO HBr NaSO CH3CH2 OH H-Br CH3 CH, 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: AIC t CHCH Br CH2 CHa 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: COOK +3 KOH+ 4 MnO2+ H-OH COz COOK COOH 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 Soz CH Ch oH COOCH2 CH3 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 M 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: ‖ MaBr 2 COOC.H43干醚 t mg OMgBr OC, H Br NH CI C M H-OH OMgBl OH OH
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 + +