香蕉水的合成工艺及设计

1香蕉水的的合成及工艺设计一、实验目的1、掌握香蕉水的合成方法2、掌握酯化反应及蒸馏操作的原理3、掌握在实验室合成的基础上进行工艺设计概念设计的方法二、实验原理乙酸异戊酯为无色透明液体，不溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。它是一种香精，因具有香蕉气味，又称为香蕉油。实验室通常采用冰醋酸和异戊醇在浓硫酸的催化下发生酯化反应来制取。反应式如下：）水乙酸异戊醇（异戊醇冰醋酸C142,19.130)C7.128,15.88(C)(60.06,118)()(22322323223OHCHCHCHCOOCHCHCHCHCHHOCHCOOHCH酯化反应是可逆的，本实验采取加入过量冰醋酸，并除去反应中生成的水，使反应不断向右进行，提高酯的产率。生成的乙酸异戊酯中混有过量的冰醋酸、未完全转化的异戊醇、起催化作用的硫酸及副产物醚类，经过洗涤、干燥和蒸馏予以除去。其操作流程如下：异戊醇冰醋酸硫酸酯化带分水器的回流装置乙酸异戊酯异戊醚异戊醇冰醋酸硫酸水洗分液漏斗水层有机层醋酸硫酸水乙酸异戊酯异戊醇异戊醚微量酸分液漏斗碱洗水醋酸钠硫酸钠碳酸钠水乙酸异戊酯异戊醇异戊醚微量碱水水层有机层分液漏斗饱和食盐水洗涤有机层水层碳酸钠食盐水乙酸异戊酯异戊醇异戊醚水干燥锥形瓶乙酸异戊酯异戊醇异戊醚蒸馏普通蒸馏装置乙酸异戊酯2三、仪器药品仪器：三颈烧瓶(250mL)、球形冷凝管、分水器、蒸馏烧瓶(100mL)、直形冷凝管、接液管、分液漏斗(100mL)、量筒（25mL）、温度计（200℃）、锥形瓶(100mL)电热套。药品：异戊醇、冰醋酸、硫酸（98％）、碳酸钠溶液（10％）、食盐水（饱和）、硫酸镁（无水）。四、实验装置图图2反应装置图3蒸馏装置五、步骤⑴酯化在干燥的三颈烧瓶中加入18mL异戊醇和15mL冰醋酸，在振摇与冷却下加入1.5mL浓硫酸，混匀后放入1～2粒沸石。安装带分水器的回流装置，三颈瓶中口安装分水器，分水器中事先充水至支管口处，然后放出3.2mL水。一侧口安装温度计（温度计应浸入液面以下），另一侧口用磨口塞塞住。检查装置气密性后，用电热套（或甘油浴）缓缓加热，当温度升至约108℃时，三颈瓶中的液体开始沸腾。继续升温，控制回流速度，使蒸气浸润面不超过冷凝管下端的第一个球，当分水器充满水，反应温度达到130℃时，反应基本完成，大约需要1.5h。⑵洗涤停止加热，稍冷后拆除回流装置。将烧瓶中的反应液倒入分液漏斗中，用15mL冷水淋洗烧瓶内壁，洗涤液并入分液漏斗。充分振摇，接通大气静置，待分界面清晰后，分去水层。再用15mL冷水重复操作一次。然后酯层用20mL10％碳酸钠溶液分两次洗涤。最后再用15mL饱和食盐水洗涤一次。⑶干燥经过水洗、碱洗和食盐水洗涤后的酯层由分液漏斗上口倒入干燥的锥形瓶3中，加入2g无水硫酸镁，配上塞子，充分振摇后，放置30min。⑷蒸馏安装一套普通蒸馏装置。将干燥好的粗酯小心滤入干燥的蒸馏烧瓶中，放入1～2粒沸石，加热蒸馏。用干燥的量筒收集138～142馏分，量取体积并计算产率。（5）性能检测阿贝折射仪（型号2WAJ）测量得到的阿贝折射仪（型号2WAJ）测量得到的乙酸异戊酯的折光率（折光指数（20℃）：1.4000~1.4040）。六、数据处理名称M/g.mol-1b.p./℃ρ/g.cm-3水溶性投料量理论产量质量(体积)/g(mL)n/mol冰醋酸异戊醇硫酸碳酸钠溶液饱和食盐水水乙酸异戊酯－－－－－－－－－－－－－－－－－―－－－－－－－－－七、思考题：1为什么要加入饱和氯化钠和10%碳酸钠？答：加入饱和氯化钠，为了除去碱洗过程中遗留的碳酸钠；加入10%碳酸钠，为了除去酸。2除硫酸外，还有什么物质可以作为催化剂？答：对甲苯磺酸，水合硫酸氢钠，无水硫酸铜，六水和氯化铁，磺化聚苯乙烯，氨基磺酸，固体超强酸242/SOTiO，钨锗杂多酸，24012/TiOOTiSiW，3此反应有哪些副反应？为什么要蒸馏？答：有生成异戊醚，异戊酸等。按沸点进行产品与杂质的分离，得到纯化的产品乙酸异戊酯。