溴乙烷的制備與甲基-丁醇的制備和性能分析

1、北京石油化工學(xué)院綜合性有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目名稱：澳乙烷的制備與2-甲基-2-丁醇的制備和性能分析學(xué)生姓名：崔永瑞專 業(yè)：化學(xué)工程與工藝學(xué) 院：化學(xué)工程學(xué)院年 級(jí)：2013級(jí)指導(dǎo)教師：林世靜2014年12月7日漠乙烷的制備與2-甲基-2-丁醇的制備和性能分析(北京石油化工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，北京102300)摘要：澳乙烷是有機(jī)合成的重要原料。農(nóng)業(yè)上用作倉(cāng)儲(chǔ)谷物、倉(cāng)庫及房舍等的恿蒸 殺蟲劑。本實(shí)驗(yàn)的制備方法是醇和氫鹵酸作用，氫鹵酸也可以由鹵化鈉和硫酸作用的方法制 得。本實(shí)驗(yàn)是微量實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)共使用3g (0. 029mol)澳化鈉，5ml (6.24g, 0.064mol) 78% 硫酸，2ml (1

2、. 52g, 0. 033mol) 95%乙醇，產(chǎn)量約為1. 4g,時(shí)間約為3h。2-甲基-2-丁醇是常用的有機(jī)溶劑與有機(jī)原料，可用于生產(chǎn)藥物、香料、增塑劑、浮選劑 等。本實(shí)驗(yàn)首先利用漠乙烷與鎂合成Grignard試劑叫 再用Grignard試劑與丙酮反應(yīng)，經(jīng) 酸化得到2-甲基-2-丁醇，最后用Lucas試劑檢驗(yàn)產(chǎn)物。本實(shí)驗(yàn)是常量實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)共使用1. 8g (0. 073mol)鎂、10mL (4. 4g, 0. 13mol)漠乙烷、5mL (3. 95g, 0. 068mol)丙酮，得到產(chǎn) 物2. 7g,產(chǎn)率45%,產(chǎn)率適中，適合實(shí)驗(yàn)室少量制備醇類化合物使用。關(guān)鍵詞：漠乙烷，2-甲基-2 丁

3、醇：制備；Grignard試劑1前言” h 漠乙烷，別名：乙基漠乙烷，化學(xué)式:C2H5Br縮寫為EtBc結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：CH3-CH2Bro蒸氣有毒。濃度高時(shí)有麻醉作用。能刺 H H 激呼吸道。漠乙烷在水溶液中或熔化狀態(tài)下均不電離，是非電解 質(zhì)。 2-甲基-2-丁醇，俗稱“叔戊醇”，結(jié)構(gòu)式如右圖。常溫 oh下為無色液體，沸點(diǎn)102°C,相對(duì)密度為0. 805,折射率尤。cI甲5 為1.4052,有類似樟腦氣味。微溶于水，與乙醇、乙醯、苯、ch3氯仿、甘油互溶。易燃，易發(fā)生消除反應(yīng)。2實(shí)驗(yàn)部分2.1實(shí)驗(yàn)儀器及藥品儀器：調(diào)溫電熱套DZH10,北京市光明醫(yī)療儀器廠；250mL圓底三口燒瓶， 揚(yáng)州

4、市信誼玻璃儀器有限公司；恒壓滴液漏斗，揚(yáng)州市信誼玻璃儀器有限公司； 球形冷凝管，揚(yáng)州市信誼玻璃儀器有限公司；干燥管，揚(yáng)州市信誼玻璃儀器有限 公司；分液漏斗，揚(yáng)州市信誼玻璃儀器有限公司；錐形瓶，揚(yáng)州市信誼玻璃儀器 有限公司；蒸飾頭，揚(yáng)州市信誼玻璃儀器有限公司；直形冷凝管，揚(yáng)州市信誼玻 璃儀器有限公司；接受彎頭，揚(yáng)州市信誼玻璃儀器有限公司。藥品：漠乙烷，分析純，天津市化學(xué)試劑三廠；丙酮，分析純，北京化工廠； 無水乙醸，分析純，北京化工廠；鎂屑，分析純，北京恒業(yè)中遠(yuǎn)化工有限公司； 無水碳酸鉀，分析純，北京化工廠；硫酸，分析純，北京化工廠。2.2實(shí)驗(yàn)裝置圖：制備澳乙烷的實(shí)驗(yàn)裝置圖反應(yīng)裝置：直行冷凝管/

5、00接受彎頭圓底燒瓶一錐形瓶蒸謂頭單口甌冰水浴溫度計(jì)接受彎頭形祖制備2甲基2 J醇的實(shí)驗(yàn)裝置圖反應(yīng)裝置:分液裝置二分液漏斗蒸瞬置溫度計(jì)蒸詹頭直形泠:疑管單口際形瓶2. 3反應(yīng)原理：漠乙烷的制備 主要反應(yīng):NaBr 十 H HB1 十 NaHSO4C2H5OH 十 HB（C2H5B1 十 H2O副反應(yīng)：HSO42C2H5OH: C2H5OC2H5 十 H20C2H5OH H：sc）4 ch2 = ch2 十 h2oH2SO 4 + 2HBitSO2 + B12 + 2H2O2沖基2丁醇的制備C2H5Br + Mg 無水乙電亠 C2H5MgBr0H3C一CCH3 + C2H5MgBr H3COMg

6、Br9C2H53 HHC2H5實(shí)驗(yàn)首先用漠乙烷與鎂在無水乙醛中反應(yīng)制備Grignard試劑，然后將Grignard試劑與丙酮在無水乙醯中反應(yīng)，將產(chǎn)物酸化，得到2-甲基-2-丁醇。2. 4具體操作步驟及現(xiàn)象如下:澳乙烷的制備:步驟現(xiàn)彖注釋1在25ml圓底燒瓶中加入研細(xì) 的3g澳化鈉，然后加入2ml 95%乙醇，置于冷水浴中，分 次加入51111 78%硫酸，冷卻 至室溫，加入兩粒沸石；搖 蕩加入6.0gNaBi （研細(xì)的粉 末）。NaBr粉末結(jié)塊，溶液中有淡黃色2 HBr + H2SO4B12 +SO2 + 2 H2O在加NaBr之前加沸石， 是因?yàn)镹aEr加入后會(huì)結(jié) 塊，先加沸石，沸石在底 部

7、，起到防止爆沸的作用。2按反應(yīng)裝置接好儀器，接收瓶 內(nèi)加少量水，接液管末端浸沒 在水中，接收瓶浸入熱水中， 加熱至無油狀物生成為止。NaBr塊溶解，反應(yīng)瓶中有大量氣 泡。有油狀物生成，反應(yīng)液先淡 黃色加深后又褪色。NaBr + H2SO4HBr +NaHSO4C2H5OH + HB1C2H5B1 + H2O3移去接收瓶后停止加熱防止倒吸現(xiàn)彖發(fā)生4將館出物轉(zhuǎn)入分液漏斗中，分 出有機(jī)層，置于干燥的錐形瓶 中，將錐形瓶置于冰水浴中搖 動(dòng)卞加入2inl濃硫酸上層為水層 下層是有機(jī)層在冰水浴中加硫酸是為了 防止?jié)饬蛩峒尤牒笥鏊?熱使澳乙烷蒸發(fā)，避免了 產(chǎn)物的損失5用干燥的分液漏斗分去硫酸上層為有機(jī)層，

8、下層是硫酸用干燥的分液漏斗是為了 防止?jié)饬蛩嵊鏊艧崾拱?乙烷揮發(fā)6將有機(jī)層轉(zhuǎn)入5ml干燥的原1 1 燒瓶中，加入幾粒沸石，按純 化裝置連接儀器，水浴加熱蒸 館，接收瓶浸入冰水浴冷卻， 收集3740°C的館分33°C有物質(zhì)館出，34°C換接收 瓶；收集3740°C的懈分，產(chǎn) 量約為1.4g接收瓶用冰水浴是為了提 高澳乙烷的產(chǎn)率2-甲基2-丁醇的制備:步驟現(xiàn)象1向250三II燒瓶中加入10mL無水乙醯、1.8g鎂、少許碘。恒壓 滴液漏斗中加入10mL無水乙艇和10mL漠乙烷，輕搖反應(yīng)裝置， 使其混合均勻。冷凝管通冷凝水。2按反應(yīng)裝置接好儀器3恒壓滴液漏斗先

9、放出約1/3澳乙烷乙瞇溶液，立即用手加熱反 應(yīng)燒瓶使反應(yīng)開始，反應(yīng)變緩后再滴加漠乙烷乙醯溶液，保持 反應(yīng)微沸狀態(tài)。反應(yīng)中要不時(shí)搖動(dòng)反應(yīng)裝置，控制反應(yīng)速度， 既要使反應(yīng)激烈進(jìn)行，又不要使反應(yīng)過于激烈造成反應(yīng)過快使 乙醯來不及冷凝而逸出。全部加完后小心加熱回流至鎂基本消 失為止反應(yīng)開始后反應(yīng)液逐 漸變渾濁，呈灰色。反應(yīng) 比較劇烈，放熱，冷凝管 中不時(shí)有液滴滴下。4用冰水浴冷卻燒瓶至室溫。關(guān)閉恒壓滴液漏斗，向其中加入5mL (3.95g, 0.068mol)丙酮和5ml無水乙瞇，輕搖反應(yīng)裝置，使 其混合均勻。5在冰水浴卞將恒壓滴液漏斗中的丙酮乙瞇溶液小心滴加到 反應(yīng)瓶中，邊加邊搖動(dòng)反應(yīng)裝置，全部加完

10、后取下冰水浴，將 反應(yīng)液在室溫下放置15mino該反應(yīng)劇烈，隨著丙酮乙艇溶液的加入反應(yīng)瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)白色 固體。反應(yīng)放熱，冷凝管中不時(shí)有液滴滴下。該反應(yīng)劇烈，隨著丙 酮乙醯溶液的加入反應(yīng)瓶 內(nèi)出現(xiàn)白色固體。反應(yīng)放 熱，冷凝管中不時(shí)有液滴 滴下。6將反應(yīng)燒瓶再置于冰水浴上。關(guān)閉恒壓滴液漏斗活塞，向其中 加入50mL的10%硫酸。將恒壓滴液漏斗中的硫酸小心的加入反 應(yīng)燒瓶中，邊加邊搖動(dòng)，使燒瓶充分冷卻。反應(yīng)劇烈，隨著硫酸的加 入反應(yīng)瓶?jī)?nèi)的白色固體逐 漸溶解。冷凝管中不時(shí)有 液滴滴下。反應(yīng)結(jié)束后反 應(yīng)液呈無色透明狀，分層， 底部有少量白色固體。7將反應(yīng)液分液，有機(jī)相轉(zhuǎn)移至原反應(yīng)燒瓶?jī)?nèi)，水相用10mL乙醯

11、萃取兩次，每次的萃取液轉(zhuǎn)移至原反應(yīng)燒瓶?jī)?nèi)。有機(jī)相用10mL 的10%碳酸鈉水溶液洗一次，分液，然后有機(jī)相用無水碳酸鉀干 燥。干燥過程中可以觀察 到無水碳酸鉀變得膨脹蓬 松。8在lOOmL燒瓶中蒸懈所得混合液，乙瞇回收，收集100"102°CtgI 分。收集到的液體呈無色透明 狀，有類似樟腦氣味。用 Lucas試劑檢驗(yàn)，溶液渾濁 分層。 折光率的測(cè)定：使用阿貝折光儀測(cè)定2-甲基2-丁醇的折光率為1.4045。 性質(zhì)驗(yàn)證：將制得的醇與盧卡斯試劑反應(yīng)，溶液變渾濁。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果 澳乙烷：實(shí)驗(yàn)共獲得產(chǎn)品0.8g,產(chǎn)品呈無色油狀液體。理論產(chǎn)量：1.4g。產(chǎn)率：0.8/1.4*100X57

12、%。 2-甲基2-丁醇：實(shí)驗(yàn)共獲得產(chǎn)品l.Og,產(chǎn)品呈無色透明狀，有類似樟腦氣味。理論產(chǎn)量：6. 0go產(chǎn)率：1.0/6.0*100X17%。4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及討論 澳乙烷：本次實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率較低，是由于加熱過快過猛,使低沸點(diǎn)反應(yīng)物未反應(yīng)便被蒸出， 同時(shí)使大量副反應(yīng)劇烈發(fā)生。裝置密閉性不是很好，導(dǎo)致一些物質(zhì)逸出。分液時(shí) 沒有很好的控制開關(guān)，使所需溶液未完全分開。加濃硫酸除雜時(shí)未冷卻，使產(chǎn)物 揮發(fā)出去。有少量硫酸未吸出，蒸係時(shí)，氧化產(chǎn)物，造成產(chǎn)率很低。蒸餡前，所 有裝置未完全干燥，使產(chǎn)物中混有少量的水。 2-甲基2-丁醇：實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率17%,產(chǎn)率很低。本實(shí)驗(yàn)釆用Grignard試劑合成法，在Grignard

13、 試劑的使用中要避免含活性氫物質(zhì)存在，這是保證實(shí)驗(yàn)成功的基本條件之一。實(shí) 驗(yàn)中要控制反應(yīng)的激烈程度，既要使反應(yīng)激烈進(jìn)行，乂要防止反應(yīng)過于激烈使低 沸點(diǎn)物質(zhì)逸出。有機(jī)化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)速率一般較慢，因此保證反應(yīng)的時(shí)間格外重要, 不能操之過急，但也不能長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)，有可能會(huì)導(dǎo)致副反應(yīng)發(fā)生，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī) 定的時(shí)間控制實(shí)驗(yàn)節(jié)奏。實(shí)驗(yàn)使用的鎂屑可能部分己被氧化，導(dǎo)致無法反應(yīng)；實(shí) 驗(yàn)還進(jìn)行了多次酸化、堿洗操作，2-甲基-2-丁醇微溶于水，雖然進(jìn)行了兩次萃 取，但仍無法避免部分產(chǎn)物隨廢液被丟棄。這些都是造成實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率一般的原因。5思考漠乙烷的制備：1. 本實(shí)驗(yàn)是釆用什么辦法使用平衡向右移動(dòng)，提高產(chǎn)率的？答：通過將反應(yīng)中生成的低沸點(diǎn)的漠乙烷及時(shí)地從反應(yīng)混合物中蒸餡出來使反應(yīng)向右移動(dòng)，提高產(chǎn)率。2. 計(jì)算產(chǎn)率時(shí)，應(yīng)以何種原料為依據(jù)？答：應(yīng)該以漠化鈉為依據(jù)。3. 濃硫酸洗滌的目的是什么？答：除去澳乙烷中的乙醍、乙醇等雜質(zhì)。2-甲基2-丁醇的制備：1.本實(shí)驗(yàn)所用儀器、試劑為什么必須干燥？為此你采取了哪些措施？答：因?yàn)镚rignard