乙酸正丁酯的制备

实验六乙酸正丁酯的制备一、实验目的1、认识酯化反应原理，掌握乙酸正丁酯的制备方法。2、掌握共沸蒸馏分水法的原理和分水器（油水分离器）的使用。二、实验重点、难点1、重点：掌握乙酸正丁酯的制备方法。掌握共沸蒸馏分水法的原理和分水器（油水分离器）的使用。2、难点：掌握共沸蒸馏分水法的原理和分水器（油水分离器）的使用。三、实验学时4学时四、实验原理酸与醇反应制备酯，是一类典型的可逆反应：为提高产品收率，一般采用以下措施：1、使某一反应物过量；2、在反应中移走某一产物（蒸出产物或水）；3、使用特殊催化剂用酸与醇直接制备酯，在实验室中有三种方法。第一种是共沸蒸馏分水法，生成的酯和水以沸臃物的形式蒸出来，冷凝后通过分水器分出水，油层回到反应器中。第二种是提取酯化法，加入溶剂，使反应物、生成的酯溶于溶剂中，和水层分开。第三种是直接回流法，一种反应物过量，直接回流。制备乙酸正丁配用共沸蒸馏分水法较好。为了将反应物中生成的水除去，利用酯、酸和水形成二元或三元恒沸物，采取共沸蒸馏分水法。使生成的酯和水以共沸物形式逸出，冷凝后通过分水器分出水层，油层则回到反应器中。五、仪器、试剂与装置仪器蒸馏装置玻璃磨口仪器、球形冷凝管、分水器、圆底烧瓶（50ml）、温度计（150℃）、锥形瓶（50ml）、烧杯（400ml）、电热套、分液漏斗、量筒（10ml、50ml）、电热套、铁架台、铁夹及十字头、铁圈、橡胶水管、天平试剂正丁醇(11.5ml)、冰醋酸（7.2ml）、浓硫酸、10%碳酸钠溶液、无水硫酸镁、冰块、沸石、甘油、pH试纸装置六、实验步骤1、50mL圆底烧瓶中，加11.5mL(0.125mol)正丁醇,7.2mL冰醋酸(0.125mol)和3～4d浓H2SO4（催化反应）,混匀，加2颗沸石。2、接上回流冷凝管和分水器。在分水器中预先加少量水至略低于支管口（约为1～2cm）,目的：使上层酯中的醇回流回烧瓶中继续参与反应，用笔作记号并加热至回流，不需要控制温度，控制回流速度1～2d/s。3、反应一段时间后，把水分出并保持分水器中水层液面在原来的高度。4、大约40min后，不再有水生成(即液面不再上升)，即表示完成反应。5、停止加热，记录分出的水量。6、将分水器分出的酯层和反应液一起倒入分液漏斗中，用10mL水洗涤，并除去下层水层（除去乙酸及少量的正丁醇）；有机相继续用10mL10%Na2CO3洗涤至中性（除去硫酸）；上层有机相再用10mL的水洗涤除去溶于酯中的少量无机盐，最后将有机层到入小锥形瓶中，用无水可硫酸镁干燥。7、蒸馏：将干燥后的乙酸正丁酯滤入50mL烧瓶中，常压蒸馏，收集124-126℃的馏分。8、计算产率。七、基本操作1、回流分水反应装置，及时分出反应生成的水，缩短了整个实验时间。本实验体系中有正丁醇—水共沸物，共沸点93℃；乙酸正丁酯—水共拂物，共沸点90.7℃，在反应进行的不同阶段，利用不同的共沸物可把水带出体系，经冷凝分出水后，醇、酯再回到反应体系。为了使醇能及时回到反应体系中参加反应，在反应开始前，在分水器中应先加入计量过的水，使水面稍低于分水器回流支管的下沿，当有回流冷凝液时，水面上仅有很浅一层油层存在。在操作过程中，不断放出生成的水，保持油层厚度不变。或在在分水器中预先加水至支口，放出反应所生成理论量的水（用小量筒量）。洗涤操作时，正溴丁烷有时在上层，有时在下层。根据相对密度数据判断产物在上层还是在下层。见附表乙酸正丁酯、水及正丁醇形成二元或三元恒沸液的组成及沸点沸点（℃）组成（%）丁醇水乙酸正丁酯117.667.232.89355.545.590.7277390.518.728.652.72、洗涤操作（分液漏斗的使用）：(1)洗涤前首先检查分液漏斗旋塞的严密性。(2)洗涤时要做到充分轻振荡，切忌用力过猛，振荡时间过长，否则将形成乳浊液，难以分层，给分离带来困难。一旦形成乳浊液，可加入少量食盐等电解质或水，使之分层。(3)振荡后，注意及时打开旋塞，放出气体，以使内外压力平衡。放气时要使分液漏斗的尾管朝上，切忌尾管朝人。(4)振荡结束后，静置分层；分离液层时，下层经旋塞放出，上层从上口倒出。3、蒸馏，所用的仪器是干燥的，使乙酸正丁酯充分干燥，从而提高产品质量。八、注意事项1、冰醋酸在低温时凝结成冰状固体（熔点16.6℃）。取用时可温水浴加热使其熔化后量取。注意不要触及皮肤，防止烫伤。2、在加入反应物之前，仪器必须干燥。（为什么？）3、浓硫酸起催化剂作用，只需少量即可。也可用固体超强酸作催化剂。4、当酯化反应进行到一定程度时，可连续蒸出乙酸正丁酯，正丁醇和水的三元共沸物（恒沸点90.7℃），其回流液组成为：上层三者分别为86％、11％、3％，下层为19％、2％、97％。故分水时也不要分去太多的水，而以能让上层液溢流回圆底烧瓶继续反应为宜。5、本实验中不能用无水氯化钙为干燥剂，因为它与产品能形成络合物而影响产率。6、根据分出的总水量（注意扣去预先加到分水器的水量），可以粗略的估计酯化反应完成的纯度。7、产物的纯度也可用折光率的测定进行检测。九、思考题1、酯化反应有什么特点,本实验如何提高产品收率？又如何加快反应速度？2、计算反应完全应分出多少水？