实验6-环己烯的制备

下页退出环己烯的制备(thesynthesisofcyclohexene)返回实验六下页退出上页一、实验目的1.掌握醇脱水制备烯烃的原理和操作。2.学会运用分馏和蒸馏的原理和操作。3.学会运用萃取洗涤的原理及分液漏斗的使用方法。返回下页退出上页相对分子量低的烯烃比如乙烯、丙稀、丁二烯等是合成材料工业的基本原料，工业上主要由石油裂解或者催化加氢分离提纯制得。而在实验室中，主要通过醇的脱水及卤代烃脱卤化氢两种方法制得。醇的脱水，可用氧化铝或者分子筛在高温（350℃～400℃）进行催化脱水，也可以用酸催化脱水的方法。常用的脱水剂有硫酸、磷酸、对加苯磺酸及硫酸氢钾等。在我们这次是实验中就是采用硫酸催化环己醇脱水制备环己烯。一般认为，这是一个通过碳正离子中间体进行的单分子消去反应（E1），形成的烯烃满足Saytzeff（查依采夫）规律。查依采夫规律：过渡态（碳正离子）能量高低与烯烃的稳定性有关，双键上烷基越多，烯烃稳定性越大，过渡态能量越低，因而在产物中所占的比例增大，生成双键上烷基最多的烯烃为主，这种取向规律称为Saytzeff规律。通常单分子消去反应主要生成Saytzeff烯烃（仲、叔醇/卤代烃）二、实验原理返回下页退出上页我们的目标：合成环己烯环己烯工业制备方法：苯的部分氢化还原反应（由日本旭化学工业公司发展）环己烯的实验室制法：环己醇的脱氢反应环己烯的用途：进一步脱氢制备环己酮己内酰胺（尼龙）制备己二酸，马来酸等的前体化合物返回下页退出上页主反应：特点：（1）用酸催化；（2）可逆反应。为提高产率。本实验采用边反应边蒸馏的方法，将环己烯不断蒸出，从而使平衡向右移动。返回下页退出上页副反应：机理：两分子脱水形成醚。OH+H2O85%H3PO4OOHH+OH2OHOH+H2O+H2OO返回下页退出上页三、试剂物理性质化合物名称分子量性状比重(d)熔点(℃)沸点(℃)折光率(ｎ)溶解度水乙醇乙醚环己醇100.16晶体/液体0.96225.21611.461略溶溶溶环己烯82.14液体0.810-103.783.31.445难溶易溶易溶返回采用分馏装置，控制柱顶温度，使环已烯和生成的水形成共沸物蒸出，避免环已醇和水、环已醇和环已烯形成共沸物蒸出，使平衡向右移动，提高产率。下页退出上页四、药品和仪器药品：环己醇10.0g,10.4mL(0.10mol)；85%磷酸2mL；饱和食盐水；无水氯化钙。仪器：圆底烧瓶（50mL1个）；维氏（Vigreux）分馏柱（1支）；直形冷凝管（1支）；蒸馏头（1个）；温度计套管（1个）；接引管（1个）；锥形瓶（25mL2个）；量筒（25mL1个）；水银温度计（150℃1支）。返回下页退出上页五、实验装置图环己烯与水形成共沸混合物(沸点70.8℃，含水10%)；环己醇与环己烯形成共沸混合物(沸点64.9℃，含环己醇30.5%)；环己醇与水形成共沸混合物(沸点97.8℃,含水80%)返回下页退出上页六、实验步骤：1、投料在50ml干燥的圆底烧瓶中加入10g环己醇、5ml浓磷酸和几粒沸石，充分摇振使之混合均匀。2、加热回流、蒸出粗产物首先低电压加热，保持沸腾而不蒸出20min以上。然后升高电压蒸馏，控制加热蒸馏速度(1d/2-3s)，使温度不超过90℃（稳定在69-83℃），蒸至无馏分流出为止此时温度计温度下降，可升高加热温度到达85℃以上，当烧瓶内只剩下很少残液并出现阵阵白雾时,即可停止蒸馏。（反应60min左右）馏出液为带水的混浊液。返回下页退出上页3、分离并干燥粗产物将馏出液用饱和氯化钠洗涤，保留有机相；然后加入3—4ml5%的碳酸钠溶液中和微量的酸。将液体转入分液漏斗中，振摇（注意放气操作）后静置分层，打开上口玻塞，再将活塞缓缓旋开，下层液体从分液漏斗的活塞放出，产物从分液漏斗上口倒入一干燥的小锥形瓶中，用1—2g无水氯化钙干燥。4、蒸出产品待溶液清亮透明后，小心倒入干燥的小烧瓶中，投入几粒沸石后用水浴蒸馏，收集80—85℃的馏分于一已称量的小锥形瓶中。返回下页退出上页实验关键步骤：1、投料时应先投环己醇，再投浓磷酸；投料后，一定要混合均匀。2、反应时，控制温度不要超过90℃（稳定在69-83℃）。3、干燥剂用量合理。4、反应、干燥、蒸馏所涉及器皿都应干燥。返回下页退出上页实验步骤流程图返回下页退出上页产物的洗涤提纯：1.将馏出物倒入分液漏斗中加入饱和氯化钠溶液洗涤后，分去水层；（产物在上层）2.用5%的碳酸钠溶液洗涤有机层，从下口分去水层；3.用饱和氯化钠溶液洗涤有机层，从下口分去水层；4.将有机层从分液漏斗上口倒入一干燥的小锥瓶中。返回下页退出上页七、操作要点1、环己醇在室温下为粘稠的液体(m.p.25.2℃),量筒内的环己醇难以倒净,会影响产率。若采用称量法则可避免损失。2、磷酸有一定的氧化性,因此，磷酸和环己醇必须混合均匀后才能加热,否则反应物会被氧化。3、小火加热至沸腾，调节加热速度，以保证反应速度大于蒸出速度，使分馏得以连续进行，控制柱顶温度不超过90℃（稳定在69-83℃），防止未反应的环己醇蒸出，降低反应产率。4、用饱和NaCl水溶液洗涤的目的是洗去有机层中水溶性杂质，减少有机物在水中的溶解度。5、干燥剂的用量应适量，过少，水没去除尽，蒸馏中前馏份较多，过多，干燥剂会吸附产品，降低产率。返回下页退出上页6、粗产物要充分干燥后方可进行蒸馏。蒸馏所用仪器（包括接收器）要全部干燥。7、反应终点的判断:(1)圆底烧瓶中出现白雾；(2)柱顶温度下降后又回升至85℃以上；(3)接收器(量筒)中馏出物(环己烯－水的共沸物)的量达到理论计算值。环己醇：液态的本品对皮肤有刺激作用，接触可引起皮炎，但经皮肤吸收很慢。经口摄入毒性小。燃爆危险：遇明火、高热可燃。与氧化剂可发生反应。环己烯：无色液体，有特殊刺激性气味，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。有麻醉作用，对眼和皮肤有刺激性，吸入后引起恶心、呕吐、头痛和神志丧失。返回下页退出上页1、在环己烯制备实验中，为什么要控制分馏柱顶温度？2、环己烯的制备过程中,如果你的实验产率太低，试分析主要在哪些操作步骤中造成损失？3、用磷酸做脱水剂比用浓硫酸做脱水剂有什么优点？4、通过查阅资料，简述一种制备环己烯的新方法及与目前方法比较的改进之处。返回八、思考题九、实验的成败关键反应温度的控制和反应终点的判断。