乙酸正丁酯的制备 主讲教师:高先池 、实验目的 ■了解酯的制备原理; ■掌握共沸取水的原理和应用; ■学习分水器的使用
乙酸正丁酯的制备 一、实验目的 了解酯的制备原理； 掌握共沸取水的原理和应用； 学习分水器的使用。 ---------主讲教师：高先池
二、实验原理 ■反应式 H CH3COOH+CH3 (CH2)3OH CH3COO(CH2)3CH3+HO △ 羧酸酯可由羧酸和醇在催化剂存在下直接酯化而进 行制备,或采用酰氯、酸酐和腈的醇解进行制备 有时也可利用羧酸盐与卤代烷或硫酸酯的反应。酸 催化的直接酯化是工业和实验室制备羧酸酯最重要 的方法,常用的催化剂有硫酸、氯化氢和对甲苯磺 酸等
二、实验原理 反应式 羧酸酯可由羧酸和醇在催化剂存在下直接酯化而进 行制备，或采用酰氯、酸酐和腈的醇解进行制备、 有时也可利用羧酸盐与卤代烷或硫酸酯的反应。酸 催化的直接酯化是工业和实验室制备羧酸酯最重要 的方法，常用的催化剂有硫酸、氯化氢和对甲苯磺 酸等。 H + CH3 COO(CH2 ) CH3 COOH+CH3 (CH2 ) 3 OH 3 CH3 +H2 O
酯化反应是可逆反应,为了促使反应进行,通常采 用增加酸或醇的浓度或连续的移去产物的方法来达到, 酯化反应的速率明显地受羧酸和醇结构的影响,特别 是空间位阻。随着羧酸α及β位取代基数目的增多,反 应速率可能变得很慢甚至完全不起反应。一般来说, 醇的反应活性是:伯醇>仲醇>叔醇;酸的反应活性 是:RCH2COOH>R2 CHCOOH>R3 COOH
酯化反应是可逆反应，为了促使反应进行，通常采 用增加酸或醇的浓度或连续的移去产物的方法来达到， 酯化反应的速率明显地受羧酸和醇结构的影响，特别 是空间位阻。随着羧酸α及β位取代基数目的增多，反 应速率可能变得很慢甚至完全不起反应。一般来说， 醇的反应活性是：伯醇＞仲醇＞叔醇；酸的反应活性 是：RCH2COOH＞R2CHCOOH＞R3CCOOH
■用酸与醇直接制备酯,在实验室中有三种 方法。第一种方法是共沸蒸馏分水法,生 成的酯和水以共沸物的形式蒸出来,冷凝 后通过分水器分出水,油层回到反应器中。 第二种方法是提取酯化法,加入溶剂,使 反应物、生成的酯溶于溶剂中,和水层分 开。第三种方法是直接回流法,一种反应 物过量,直接回流
用酸与醇直接制备酯，在实验室中有三种 方法。第一种方法是共沸蒸馏分水法，生 成的酯和水以共沸物的形式蒸出来，冷凝 后通过分水器分出水，油层回到反应器中。 第二种方法是提取酯化法，加入溶剂，使 反应物、生成的酯溶于溶剂中，和水层分 开。第三种方法是直接回流法，一种反应 物过量，直接回流
试剂及性能 正丁醇11.5mL(9.3g,0.125mol),醋酸72mL (75g0.125mo),硫酸少量 正丁醇:bp=1177℃,d=0.81,无色透明,溶于 水、苯等。可与水成二元共沸物,与乙酸正丁酯 水成三元共沸物,沸点分别为93℃和894%C 醋酸:bp=113°C,d=1.05,无色液体,与水混溶 乙酸正丁酯:mp=126℃C,d=0.88,难溶于水, 易溶于醇、醚、酮等有机溶剂中。能与水成二元 共沸物,沸点90.7℃,与正丁醇、水成三元共沸 物,与正丁醇也可成二元共沸物,沸点1176℃
试剂及性能 正丁醇11.5mL(9.3g，0.125mol ) ，醋酸7.2mL (7.5g,0.125mol)，硫酸少量 正丁醇： bp=117.7℃，d=0.81，无色透明，溶于 水、苯等。可与水成二元共沸物，与乙酸正丁酯、 水成三元共沸物，沸点分别为93 ℃ 和89.4℃。 醋酸：bp=113℃，d=1.05，无色液体，与水混溶。 乙酸正丁酯：mp=126℃，d=0.88，难溶于水， 易溶于醇、醚、酮等有机溶剂中。能与水成二元 共沸物，沸点90.7 ℃，与正丁醇、水成三元共沸 物，与正丁醇也可成二元共沸物，沸点117.6 ℃
共沸物组成及沸点 正丁醇 乙酸正丁酯水 沸点(°C)
共沸物组成及沸点 正丁醇 乙酸正丁酯 水 沸点（℃）
■操作前分析 目的:可逆反应,提高产率 ■(1)反应为可逆反应,要增加产率可增加一种产 物的浓度和减少一种生成物的浓度。本实验中不 增加反应物浓度,可利用共沸物沸点较低的性质, 将水与部分有机物蒸出,再利用有机物与水分层 的性质,将有机物反回反应体系。 (2)硫酸起催化作用,少量即可。 (3)反应速度较慢,需要加热。 (4)反应产物需要提纯,可能的杂质有未反应的 醇、酸 (5)反应物与产物均能与氯化钙成络合物,不能 使用氯化钙作干燥剂
操作前分析 目的：可逆反应，提高产率 （1）反应为可逆反应，要增加产率可增加一种产 物的浓度和减少一种生成物的浓度。本实验中不 增加反应物浓度，可利用共沸物沸点较低的性质， 将水与部分有机物蒸出，再利用有机物与水分层 的性质，将有机物反回反应体系。 （2）硫酸起催化作用，少量即可。 （3）反应速度较慢，需要加热。 （4）反应产物需要提纯，可能的杂质有未反应的 醇、酸。 （5）反应物与产物均能与氯化钙成络合物，不能 使用氯化钙作干燥剂
■分析结论 (1)药品用量上,醋酸与正丁醇等量,硫酸只需 几滴。 (2)利用共沸物的性质,将水蒸出,使用分水器 将有机物返回反应体系。 ■(3)尽量使正丁醇完全反应,未反应的醇要在洗 涤中去除,否则最后蒸馏时,醇与酯成二元共沸 物,前馏分太多,产率变少
分析结论 （1）药品用量上，醋酸与正丁醇等量，硫酸只需 几滴。 （2）利用共沸物的性质，将水蒸出，使用分水器 将有机物返回反应体系。 （3）尽量使正丁醇完全反应，未反应的醇要在洗 涤中去除，否则最后蒸馏时，醇与酯成二元共沸 物，前馏分太多，产率变少
实验装置
三、实验装置
四、操作 ■向圆底烧瓶中加入正丁醇和醋酸 滴加3-4滴 浓硫酸 安装分水器和回流冷凝管 ■分水器中加入至支管处,再放出少量_加热 回流30-40min 随时调整分水器中水位高 度,使有机物返回反应体系 至不再有水生 成时,停止 并反应物及分水器中有机 物 加100mL水洗涤 有机层加10mL 10%碳酸钠洗涤 再用10mL水洗涤 ■硫酸镁干燥 蒸馏,收集122-126的馏分
四、操作 向圆底烧瓶中加入正丁醇和醋酸 滴加3-4滴 浓硫酸 安装分水器和回流冷凝管 分水器中加入至支管处，再放出少量 加热 回流30-40min 随时调整分水器中水位高 度，使有机物返回反应体系 至不再有水生 成时，停止 合并反应物及分水器中有机 物 加100mL水洗涤 有机层加10mL 10%碳酸钠洗涤 再用10mL水洗涤 硫酸镁干燥 蒸馏，收集122-126的馏分