实验十四苯乙酮的制备(预习指导)

实验十四苯乙酮的制备（6学时）一、实验目的1．学习利用Friedel-Crafts酰基化反应制备芳香酮的原理与方法。2．巩固无水实验操作的基本技巧。3．学会电磁搅拌器的作用，掌握有毒气体的处理方法。4．巩固醛酮的化学性质及鉴别方法。二、实验原理Friedel-Crafts酰基化反应是制备芳香酮的最重要和常用的方法之一，酸酐是常用的酰化试剂，无水FeCl3,BF3,ZnCl2和AlCl3等路易斯酸作催化剂，分子内的酰基化反应还可用多聚磷酸PPA作催化剂。酰基化反应常用过量的液体芳烃、二硫化碳、硝基苯、二氯甲烷等作为反应的溶剂。该类反应一般为放热反应，通常是将酰基化试剂配成溶液后，慢慢滴加到盛有芳香族化合物的反应瓶中。用苯和乙酸酐制备苯已酮的反应方程式如下：主反应:+（CH3CO）2O无水AlCl3COCH3CH3COOHCOCH3AlCl3CH3COOAlCl2HClAlCl3CH3COOHCCH3OAlCl3H3O+CCH3O反应机理：傅—克酰基化反应催化剂的用量大，乙酸酐：AlCl3=1：2.2（苯乙酮和乙酸都与当量的三氯化铝生成络合物，三氯化铝不能再参与反应，失去催化活性，故必须过量）。三、试剂及器材1．器材：50mL三颈烧瓶，25mL圆底烧瓶，球形冷凝管，空气冷凝管，恒压滴液漏斗，温度计，电磁搅拌器，电热套（酒精灯），分液漏斗，250mL烧杯1个，长颈漏斗1个，干燥管，10mL、5mL、100mL量筒。2．试剂：醋酸酐、无水苯、无水三氯化铝、浓盐酸、氢氧化钠、无水硫酸镁，沸石，碎冰四、主要试剂及产品的物理常数名称分子量性状比重熔点℃沸点℃溶解度：克/100ml溶剂水醇醚(CH3CO)2O102无色液体1.082-73139分解易溶∞苯乙酮120.15无色液体1.02820.5202微溶溶溶苯78无色液体0.8795.580.5不溶易溶∞冰醋酸60.05无色液体1.04916.6118.1∞∞∞五、实验内容与仪器装置1．实验内容（1）合成向装有恒压滴液漏斗、电磁加热搅拌器和回流冷凝管（上端通过一氯化钙干燥管与氯化氢气体吸收装置相连）的50mL三颈（或二颈）烧瓶中迅速加入研细的6.0g无水三氯化铝和8.0mL无水苯。在电磁搅拌下自滴液漏斗慢慢滴加2mL乙酐（加2mL苯稀释），开始少加几滴，待反应发生后再继续滴加，切勿使反应过于激烈，滴加速度以烧瓶稍热为宜。加完后（约需10~15min），待反应速度稍缓和后，水浴加热回流，直到不再有氯化氢气体逸出为止。将反应混合物冷却到室温，在搅拌下倒入12.5mL浓盐酸和12.5g碎冰的烧杯中（在通风橱中进行）。若仍有固体不溶物，可补加适量浓盐酸使之完全溶解。将混合物转入分液漏斗中，分出有机层，水层用5mL苯（也可用石油醚）萃取两次，合并有机层，依次用5mL10%氢氧化钠、5mL水洗涤，有机层用无水硫酸镁干燥。将干燥后的反应混合物在水浴上蒸馏回收苯（或蒸出苯和石油醚），然后在石棉网上加热蒸去残留的苯，稍冷却后改用空气冷凝管，蒸馏收集195~202℃馏份，产量约为1~1.2g。（2）醛酮的性质①2，4-二硝基苯肼试验5支试管，各加入1mL2,4-二硝基苯肼，分别滴加1~2滴甲醛、乙醛、丙酮、苯甲醛、苯乙酮，摇匀静置，观察结晶颜色。②与饱和NaHSO3溶液加成4支分别加入2mL新配制的饱和NaHSO3，分别滴加1mL乙醛、丙酮、苯甲醛、苯乙酮，振荡置于冰水中冷却数分钟，观察沉淀析出的相对速度。③碘仿试验6支试管，分别加入1mL蒸馏水和3~4滴乙醛、丙酮、乙醇、异丙醇、1-丁醇、苯乙酮，再分别加入1mL10%NaOH溶液，滴加KI-I2至溶液呈黄色，继续振荡至浅黄色消失，析出浅黄色沉淀，若无沉淀，则放在50~60℃水浴中微热几分钟，（可补加KI-I2溶液）观察结果。④Schiff试验在5支试管中分别加入1ml品红醛试剂（Schiff试剂），然后分别滴加2滴甲醛、乙醛、丙酮、苯乙酮、3-戊酮，振荡摇匀，放置数分钟，然后分别向溶液中逐滴加入浓硫酸，边滴边摇，观察现象。⑤Tollen试验5支洁净的试管中分别加入1mLTollen试剂，再分别加入2滴甲醛、乙醛、苯甲醛、丙酮、环己酮，摇匀，静置，若无变化，50~60℃水浴温热几分钟，观察现象。⑥Benedict试验在4支试管中分别加入Benedict试剂各1mL，摇匀分别加入3~4滴甲醛、乙醛、苯甲醛、丙酮，摇匀，沸水浴加热3~5min，观察现象。2．仪器装置苯乙酮的制备装置六、提示1．烘干滴液漏斗时应注意擦净凡士林、塞子配套等。2．苯和氯化氢有毒，实验中应尽量不让其散发在空气中。3．所用仪器、药品均需无水干燥，否则产率降低。4．滴加乙酸酐的速率要缓慢(约7秒一滴)，太快反应不易控制，易发生危险。5．控制火焰的大小至刚好回流，水温控制在95℃为宜，以防产生的泡沫冲至冷能管，严重时发生凶险。6．吸收装置：约20％氢氧化钠溶液，自配，100mL，特别注意防止倒吸。7．粗产物中的少量水，在蒸馏时与苯以共沸物形式蒸出，其共沸点为69.4℃,这是液体化合物的干燥方法之一。七、预习思考题（必须每一条都在预习时弄清楚）1．在苯乙酮的制备中，有哪些副反应？2．在苯乙酮的制备中，为什么需要使用电磁搅拌器？为什么要采用滴加装置？为什么要装上吸收装置？3．在苯乙酮的制备中，水和潮气对本实验有何影响？4．乙酸酐滴加完毕后，为什么要水浴加热回流？5．反应完成后为什么要加入浓盐酸和冰水的混合物来分解产物？6．最后为什么要改用空气冷凝管进行蒸馏？7．本实验的注意事项有哪些？8．本实验的成功关键有哪些？9．为什么硝基苯可作为反应的溶剂？芳环上有OH、NH2等基团存在时对傅—克反应不利，甚至不发生反应，为什么？10．请写出粗产品的纯化原理。11．请总结friedel-Craft酰基化反应和烷基化反应各有何特点。