正丁醚的制备 一、实验目的： 1、掌握醇分子间脱水制备醚的反应原理和实验方法： 2、学习使用分水器的实验操作。 二、实验原理： 主反应： 2C,H,0HH,s0:→C,H,-0.C4,+H0 副反应： C2HsCH=CH2 H2O 三、主要仪器、试剂用量及规格： 仪器：三颈烧瓶、分水器、冷凝管、温度计(200℃)分液漏斗、电热套、 接液管、蒸馏头、电热套 试剂：正丁醇12.5g(15.5mL)、浓HS0,4g(2.2ml)、无水CaC12、沸石 四、主要试剂及产品的物理常数： 表1主要试剂及产品的物理常数 名称分强 性状 比锺 沸C 溶解度：克100溶剂 正丁醇74.1无色液1.399 8 118 正丁醚130.23无色液1.3992 0.764 -98 142.4 <0.05 浓H.50,98.08无色液 1.8410.35340 表2几种恒沸混合物的沸点与组成 组成（重量%） 恒沸混合物 沸点/℃ 正丁醚正丁醇水 正丁醇一水 93.0 55.5 45.5 正丁酷一水 94.1 66.6 33.4 正丁醇一正丁醚 117.6 17.5 82.5 元 正丁醇-正丁醚-90.635.5 34.6 29.9
正丁醚的制备 一、实验目的 ： 1、掌握醇分子间脱水制备醚的反应原理和实验方法； 2、学习使用分水器的实验操作。 二、实验原理 ： 主反应: 副反应： 三、主要仪器、试剂用量及规格： 仪器：三颈烧瓶、 分水器、冷凝管、温度计(200℃)、分液漏斗、电热套、 接液管、蒸馏头、电热套 试剂：正丁醇 12.5g(15.5mL)、浓 H2SO4 4g(2.2mL)、无水 CaCl2、沸石 四、主要试剂及产品的物理常数： 表 1 主要试剂及产品的物理常数 名称 分子量 性状 折光率 比重 熔点℃ 沸点℃ 溶解度：克/100ml 溶剂 水 醇 醚 正丁醇 74.1 无色液 1.399 0.89 -89.8 118 9 15 正丁醚 130.23 无色液 1.3992 0.764 -98 142.4 <0.05 浓 H2SO4 98.08 无色液 1.84 10.35 340 表 2 几种恒沸混合物的沸点与组成 恒沸混合物 沸点/℃ 组成 (重量％) 正丁醚 正丁醇 水 二元 正丁醇－水 正丁醚－水 正丁醇－正丁醚 93.0 94.1 117.6 66.6 17.5 55.5 82.5 45.5 33.4 三元 正丁醇－正丁醚－ 水 90.6 35.5 34.6 29.9 2C4H9OH H2SO4 C4H9 -O-C4H9 + H2O 2C4H9OH H2SO4 C2H5CH=CH2 + H2O
五、实验流程： 正丁醇 回流 粗制正丁分液一有机层洗涤后 浓HSO:用分水器 分液 有机层 干燥 蒸馏一 收集正丁醚馏分(140-144℃) 六、实验装置图： (1)回流分水装置 (2)改造的蒸馏装置 七、纯化流程图： 正丁醇+浓硫酸 丁烯 正丁醚，水，正丁醇 蒸馏 水，硫酸 正丁醇，正丁醚 正丁醇 正丁醚硫酸 水 硫酸 正丁磁水 无水氯化钙 正丁翻 八、主要步骤其注意事项： (一)制各阶：
五、实验流程： 六、实验装置图： （1）回流分水装置 （2）改造的蒸馏装置 七、纯化流程图： 八、主要步骤其注意事项： （一）制备阶段： 正丁醇 浓 H2SO4 粗制正丁醚 有机层 有机层 收集正丁醚馏分（140~144℃） 用分水器 分液 干燥 蒸馏 回流 分液 洗涤后
1.安袭回流分水装置如图()所示。在三口烧瓶上装分水器和温度计，分水器上编再连一回流冷凝管。 2.加药品：在1001三口烧瓶中加入311正丁醇，将51浓硫酸慢慢加入，并据荡使浓硫酸与正丁醇混合均匀， 加少许沸石 3分水中可事先加入一定量的冰 【注：水的量可等于分水器的总容量减去反应完企时可能生成的水量】 4.加热反应：将三口烧瓶用小火加热，保持沈腾可流约1。随若反应的进行，分水器中的水层不增加，反应液 的温度也逐渐上升。如果分水器中的水层超过了支管而流回烧瓶时，可打开银旋夹放掉一部分水。当生成的水量到达 4.5一m1,瓶中反应液温度到哒150℃左右时，停止加热。如果加热时间过长，溶液会变黑并有大量副产物丁烯生成 (二)后处动段 1.或装成衡燕情装量：待反应物稍冷，拆除分水器，将器装成简易燕偏装置。 【注：分水器里的水与上层的油层一并倒入三口瓶里，不能丢换。】 2.燕慎收集反应液：加少许沸石，进行蒸馏直至无馏出液为止。 【注：蒸馏前可先加入一定量的水，利明正丁壁与水形成二元共沸混合物，沸点降低为94.1C,而不是单独正 的沸点【42℃，可以有效地避免温度过高发生有机物碳化提高产物的产量】 3.分去水层：将偏出液倒入分液漏斗中，分去水层。 4.用硫酸洗涤粗产品：每次用15l冷的50%硫酸洗涤两次 5.用水洗涤粗产品：分别用101水洗涤两次粗产品 6.干燥粗产品：用1一2g无水氨化钙干燥粗产品。 【注：()干标用的锥形瓶一定委选用带有瓶塞的且干燥的锥形瓶：2②)加入干烧剂前，应彻底放净下层的水坛。】 .安燕转量。干燥后的粗产物例入301蒸烧瓶中（注意不要把氯化钙例进去：）进行蒸，收集10一141℃ 的愤分。产量：约7一8 八、注意事项 (1)正丁醇和浓硫酸混合时，边标边慢慢加入浓疏酸，并受振摇均匀，否则浓破酸沉于底部，硫酸局部过浓，加 热后浓硫酸易使有机物脱水变黑，易使反应溶液变黑
1 .安装回流分水装置：如图（1）所示。在三口烧瓶上装分水器和温度计，分水器上端再连一回流冷凝管。 2 .加药品：在 100ml 三口烧瓶中加入 31ml 正丁醇，将 5ml 浓硫酸慢慢加入，并摇荡使浓硫酸与正丁醇混合均匀， 加少许沸石。 3.分水器中可事先加入一定量的水。 【注：水的量可等于分水器的总容量减去反应完全时可能生成的水量】 4. 加热反应：将三口烧瓶用小火加热，保持沸腾回流约 1h。随着反应的进行，分水器中的水层不断增加，反应液 的温度也逐渐上升。如果分水器中的水层超过了支管而流回烧瓶时，可打开螺旋夹放掉一部分水。当生成的水量到达 4.5～5ml，瓶中反应液温度到达 150℃左右时，停止加热。如果加热时间过长，溶液会变黑并有大量副产物丁烯生成。 （二）后处理阶段： 1. 改装成简易蒸馏装置：待反应物稍冷，拆除分水器，将仪器改装成简易蒸馏装置。 【注：分水器里的水与上层的油层需一并倒入三口瓶里，不能丢掉。】 2. 蒸馏收集反应液：加少许沸石，进行蒸馏直至无馏出液为止。 【注：蒸馏前可先加入一定量的水，利用正丁醚与水形成二元共沸混合物，沸点降低为 94.1 ℃，而不是单独正丁 醚的沸点 142℃，可以有效地避免温度过高发生有机物碳化，提高产物的产量。】 3. 分去水层：将馏出液倒入分液漏斗中，分去水层。 4. 用硫酸洗涤粗产品：每次用 15ml 冷的 50％硫酸洗涤两次。 5. 用水洗涤粗产品：分别用 10ml 水洗涤两次粗产品。 6. 干燥粗产品：用 1～2g 无水氯化钙干燥粗产品。 【注：(1)干燥用的锥形瓶一定要选用带有瓶塞的且干燥的锥形瓶；(2)加入干燥剂前，应彻底放净下层的水层。】 7. 安装蒸馏装置：干燥后的粗产物倒入 30ml 蒸馏烧瓶中（注意不要把氯化钙倒进去！）进行蒸馏，收集 140～144℃ 的馏分。产量：约 7～8g。 八、注意事项 (1) 正丁醇和浓硫酸混合时，边摇边慢慢加入浓硫酸，并要振摇均匀，否则浓硫酸沉于底部，硫酸局部过浓，加 热后浓硫酸易使有机物脱水变黑，易使反应溶液变黑
(2)制备正丁醚的较立温度是130一140℃，但开始问流时，这个温度很滩达到.因为正丁醚可与水形成共沸物（沸 点941C含水3，倒)：另外，正丁与水及正丁醇形成三元共沸物（佛点90.6℃，含水2.%，正丁醇346），正丁 也可与水形成共沸物佛点93℃，含水445，故应在100-115℃之同反应半小时之后可达到130℃以上 (3)反应终点判新：出水量3.m1左右： ②反应时间50-60min ③温度140℃（出水量不足可放宽1-2℃）： ④反应液桔黄（或棕色） 5阵发性白雾（轻微分解 (4)由于每次萃取时有机层均在上层，因此每次华取完毕只需放出下层水溶液，上层有机层不必倒出即可直接加 入下次洗涤所需水溶液进行下一次毕取洗涤。 思考圆： 1、如何得知反应已经比较完全？ 2、反应物冷却后为什么要倒入251水中？各步的洗涤目的何在？ 3、能否用本实验方法由乙醇和2丁醇制备乙基种丁基感？你认为用什么方法比较好？ 。如里应温度过高反应时过长，可导致什么结里？ 来最后前的品中含有醇，能活用分的方法将它去这样微好不 九、思考题： 1、计算强论上分出的水量。如果你分出的冰层时强论数值，试深时其原因。 答：按反应式计算，生成水的量为306g。实际上分出水层的休积要略大于计算量，否谢产率很低。因为所发生 的刚反应生成的水量都会比生成丁感的水量大，例如：分子内脱水生成丁烯、有机物高温碳化脱水、浓硫酸的碳化脱水 等，还有可能仪器未完全干、所用试剂浓硫酸与正丁醇内含有水 2、如果最后燕缅前的粗产品中含有丁，能否用分痛的方法将它除去？这样做好不好？为什么？ 答：能用分增的方法符丁醇除去。但这样做不好，会形成共沸化合物。丁醇会与正丁酷形成二元共沸混合物低泳 物蒸出，前馏分增多，从面降低产率。 3、各步洗涤的目的是什么？ 答：50%硫酸洗去没有反应的丁醇，两次水洗除去残余的疏酸 4、如果反应温度过高，反应时间过长，可导致什么结果？ 答：溶液会先变黄。再变黑。主要是酸使其分子内脱水，或是碳化
（2）制备正丁醚的较宜温度是 130 一 140℃，但开始回流时，这个温度很难达到，因为正丁醚可与水形成共沸物(沸 点 94.1℃含水 33.4%)；另外，正丁醚与水及正丁醇形成三元共沸物(沸点 90.6℃，含水 29.9%，正丁醇 34.6%)，正丁醇 也可与水形成共沸物(沸点 93℃，含水 44.5%)，故应在 100-115℃之间反应半小时之后可达到 130℃以上。 （3）反应终点判断：①出水量 3.5ml 左右； ②反应时间 50-60min； ③温度 140℃（出水量不足可 放宽 1-2℃）； ④反应液桔黄（或棕色）； ⑤阵发性白雾（轻微分解） （4）由于每次萃取时有机层均在上层，因此每次萃取完毕只需放出下层水溶液，上层有机层不必倒出即可直接加 入下次洗涤所需水溶液进行下一次萃取洗涤。 思考题： 1、如何得知反应已经比较完全? 2、反应物冷却后为什么要倒入 25ml 水中?各步的洗涤目的何在? 3、能否用本实验方法由乙醇和 2-丁醇制备乙基仲丁基醚?你认为用什么方法比较好? 4、如果反应温度过高，反应时间过长，可导致什么结果? 5、如果最后蒸馏前的粗品中含有丁醇，能否用分馏的方法将它除去?这样做好不好? 九、思考题： 1、计算理论上分出的水量。如果你分出的水层超过理论数值，试探讨其原因。 答：按反应式计算，生成水的量为 3.06g。实际上分出水层的体积要略大于计算量，否则产率很低。因为所发生 的副反应生成的水量都会比生成丁醚的水量大，例如：分子内脱水生成丁烯、有机物高温碳化脱水、浓硫酸的碳化脱水 等，还有可能仪器未完全干燥、所用试剂浓硫酸与正丁醇内含有水。 2、如果最后蒸馏前的粗产品中含有丁醇，能否用分馏的方法将它除去？这样做好不好？为什么？ 答：能用分馏的方法将丁醇除去。但这样做不好，会形成共沸化合物，丁醇会与正丁醚形成二元共沸混合物低沸 物蒸出，前馏分增多，从而降低产率。 3、各步洗涤的目的是什么？ 答：50%硫酸洗去没有反应的丁醇；两次水洗除去残余的硫酸。 4、如果反应温度过高，反应时间过长，可导致什么结果？ 答：溶液会先变黄，再变黑。主要是硫酸使其分子内脱水，或是碳化
5、能否用本实酸方法由乙醇和2-丁醇制备乙蒸种丁蒸壁？你认为用什么方法比较好？ 答：不能，会产生很多刷产物。应该拥11as0n合成法。用氯乙烷钠和2-甲基1-丙醇钠 6、液体有机物的干与干燥剂的选用，应注意什么？ 答：(1)干剂的择：所干燥剂须不该化合物发生化学反应或发生能化作用，不溶 解于该液体中， (2)干燥剂的用量一最干燥剂的用量为每10l液体约需Q.1.0g,但由于液体中的水分含量不等 干燥剂的质量、颗粒大小、干燥温度等诺多原因，上述数据仅供参考。 (3)干燥用的仪器选用带有瓶的干燥洁净的惟形瓶。 《)干时间：至少小时最好放置过夜 (5)干操现象：干燥前液体有机物可能有些泽浊，干燥后渐渐变成澄消透明液体， (6)注意事项： 人.干燥前有机液体不应有任何可见的水层，港免部分或全部干燥剂被水溶解达不到干燥的目 蒸傍干燥后的液体时，必须将与水可逆结合战水合物的干燥剂（无水氯化钙、硫酸铁等 过滤掉，然后将滤液进行蒸偏，收集一定沸点范围的馆出液作为产品。 7、制备正丁壁的最后一步燕增，所用仪器为什么均需干燥？对产品正丁壁的产量及纯度有什么绅？ 答：如果粗制品的最后一步蒸偏所用的仪器不干燥或干燥不彻底，对产品的彩响共分两种不同的情祝： (1)如果是直形冷凝管、接收管、锥形瓶不干燥或干燥不彻底，则蒸出的产品将混有水份，导致产品不纯， 浑浊，但正丁陆的产量增多，收率增高 (2)如果是蒸馏烧（圆底烧瓶及蒸馏头）不干保或干燥不彻底，则因为正丁会与水形成沸点为94.1℃的低 沸点共沸混合物（含正醚66%，水3，），会在140℃之前作为前分提前燕出，从而减少了正丁醚的产量，产 降低。 8、用无水氯化开澡液体有机化合物，如何掌握干操剂的用量？ 答：干燥剂的用量可视粗产品的多少和泥浊程度而定，用量过多，由于干燥树的表面吸附，会使产品有损失： 积为8-9毫升时的千燥的用量为1.0克
5、能否用本实验方法由乙醇和 2-丁醇制备乙基仲丁基醚？你认为用什么方法比较好？ 答：不能，会产生很多副产物。应该用 williamson 合成法。用氯乙烷钠和 2-甲基-1-丙醇钠 6、液体有机物的干燥与干燥剂的选用，应注意什么？ 答：（1）干燥剂的选择：所选干燥剂必须不与该化合物发生化学反应或发生催化作用，不溶 解于该液体中。 （2）干燥剂的用量：一般干燥剂的用量为每 10mL 液体约需 0.5-1.0g。但由于液体中的水分含量不等， 干燥剂的质量、颗粒大小、干燥温度等诸多原因，上述数据仅供参考。 （3）干燥用的仪器：需选用带有瓶塞的干燥洁净的锥形瓶。 （4）干燥时间：至少半小时，最好放置过夜。 （5）干燥现象：干燥前液体有机物可能有些浑浊，干燥后渐渐变成澄清透明液体。 （6）注意事项： A.干燥前有机液体不应有任何可见的水层，避免部分或全部干燥剂被水溶解，达不到干燥的目 的。 B.蒸馏干燥后的液体时，必须将与水可逆结合成水合物的干燥剂（如无水氯化钙、硫酸镁等） 过滤掉，然后将滤液进行蒸馏，收集一定沸点范围的馏出液作为产品。 7、制备正丁醚的最后一步蒸馏，所用仪器为什么均需干燥？对产品正丁醚的产量及纯度有什么影响？ 答：如果粗制品的最后一步蒸馏所用的仪器不干燥或干燥不彻底，对产品的影响共分两种不同的情况： （1）如果是直形冷凝管、接收管、锥形瓶不干燥或干燥不彻底，则蒸出的产品将混有水份，导致产品不纯、 浑浊，但正丁醚的产量增多，收率增高； （2）如果是蒸馏烧瓶（圆底烧瓶及蒸馏头）不干燥或干燥不彻底，则因为正丁醚会与水形成沸点为 94.1℃的低 沸点共沸混合物（含正丁醚 66.6%，水 33.4%），会在 140℃之前作为前馏分提前蒸出，从而减少了正丁醚的产量，产 率降低。 8、用无水氯化钙干燥液体有机化合物，如何掌握干燥剂的用量？ 答：干燥剂的用量可视粗产品的多少和混浊程度而定，用量过多，由于干燥剂的表面吸附，会使产品有损失； 用量过少，则干燥剂便会溶解在所吸附的水中，一般干燥剂用量以摇动锥形瓶时，干燥剂可在瓶底自由移动，一段时间 后溶液澄清为宜。通常为每 10 毫升液体化合物加 0.5-1.0 克干燥剂，至少加 1.0 克，即当被干燥的液体有机化合物体 积为 8-9 毫升时的干燥剂的用量为 1.0 克