10-正丁醚的制备

正丁醚的制备一、实验目的1．掌握醇脱水制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醇分子间脱水生成醚是制备简单醚的常用方法。用硫酸作为催化剂，在不同温度下正丁醇和硫酸作用生成的产物会有不同，主要是正丁醚或丁烯，因此反应须严格控制温度。反应式：副反应：CH3CH2CH2CH2OHH2SO4134~135℃(CH3CH2CH2CH2)2O+H2OH2OCH3CH2CH2CH2OHH2SO4135℃C4H8+三、主要仪器与试剂仪器：三口烧瓶，分水器，冷凝管，0－150℃温度计，10mL圆底烧瓶，5mL吸量管，阿贝折光仪。试剂：正丁醇，浓，饱和食盐水，5%NaOH，无水CaCl2。H2SO4＊分水装置由于原料正丁醇（沸点117.7℃）和产物正丁醚（沸点142℃）的沸点都较高，故在控制反应温度的条件下，反应在装有分水器的回流装置中进行，使生成的水或水的共沸物不断蒸出，促使可逆反应朝有利于生成醚的方向进行。虽然蒸出的水中会夹有正丁醇等有机物，但由于它们在水中溶解度较小，比重又较小，浮于水层之上，因此借分水器使大部分的正丁醇自动连续地返回反应瓶中继续反应。四、实验流程回流收集正丁醚馏分140－144ºC有机层粗制正丁醚正丁醇浓H2SO4有机层用分水器干燥洗涤后蒸馏分液分液五、实验步骤在25mL三口烧瓶中加入6.2mL（0.136mol）的正丁醇，边摇边加0.9mL浓硫酸，充分摇均，加入几粒沸石。按右图将仪器安装好。先在分水器中加入0.6mL的饱和食盐水，然后加热，使瓶内液体微沸，开始回流。当馏液在分水器中已全部被充满时，水层不再变化，瓶中反应温度达150℃，表示反应已基本完成。1、投料反应待反应液冷却后，拆下分水器，将仪器改成蒸馏装置，再加二粒沸石，蒸馏至无馏出物为止。2、分离粗产物将馏出液倒入盛有10mL水的分液漏斗中，充分振摇，静置弃去下层水液，上层粗正丁醚，依次用5mL水，3mL5%NaOH、3mL水和3mL饱和氯化钙溶液洗涤，分净水层，将粗产物自漏斗上口倒入洁净干燥的小锥形瓶中，然后用0.2－0.4g无水氯化钙干燥。CaCl23、洗涤粗产物4、收集产物干燥后产物滤入10mL烧瓶中，蒸馏收集140~144℃馏分，产量约1.2~1.6g。纯粹正丁醚的沸点142.4℃，拆光nD20=1.3992六、实验关键及注意事项（1）投料时须充分摇动，否则硫酸局部过浓，加热后易使反应溶液变黑。（2）按反应方程式计算，生成水约为0.6g左右，实际分出水层的体积大于理论计算量，因为有单分子脱水的副产物生成。分水器的容积约1mL。预加约0.6mL饱和食盐水为宜，待分水器中放满水后，先分掉约0.6mL水。（3）用饱和食盐水的目的是降低正丁醇和正丁醚在水中的溶解度。（4）在反应溶液中，正丁醚和水形成的恒沸物沸点为94.1℃，含水33.4%。正丁醇和水形成的恒沸物，沸点为93℃，含水44.5%。正丁醚和正丁醇形成二元恒沸物，117.6℃，含正丁醇82.5%。此外正丁醚还能和正丁醇、水形成三元恒沸物，沸点为90.6℃，含正丁醇34.6%，含水29.9%。这些含水的恒沸物冷凝后，在分水器中分层。上层主要是正丁醇和正丁醚，下层主要是水。利用分水器就可以使上层有机物流回反应器中。（5）反应开始回流时，因为有恒沸物的存在，温度不可能马上达到135℃。但随着水被蒸出，温度逐渐升高，最后达到135℃以上，即应停止加热。如果温度升得太高，反应溶液会炭化变黑，并有大量副产物丁烯生成。（6）在碱洗过程中，不宜激烈地摇动分液漏斗，否则严重乳化，难以分层。七、思考题1．使用分水器的目的是什么？2．制备正丁醚时，试计算理论上应分出多少体积的水？实际上往往超过理论值，为什么？3．反应物冷却后，为什么要倒入10mL的水中？精制时，各步洗涤的目的何在？