(完整版)有机化学实验报告--1-溴丁烷的制备

1－溴丁烷的制备一、实验目的1.学习由醇制备溴代烃的原理及方法。2.练习回流及有害气体吸收装置的安装与操作。3.进一步练习液体产品的纯化方法、洗涤、干燥、蒸馏等操作。二、实验原理卤代烃是一类重要的有机合成中间体。由醇和氢卤酸反应制备卤代烷，是卤代制备中的一个重要方法，正溴丁烷是通过正丁醇与氢溴酸制备而成的，HBr是一种极易挥发的无机酸，无论是液体还是气体刺激性都很强。因此，在本实验中采用NaBr与硫酸作用产生HBr的方法，并在反应装置中加入气体吸收装置，将外逸的HBr气体吸收，以免造成对环境的污染。在反应中，过量的硫酸还可以起到移动平衡的作用，通过产生更高浓度的HBr促使反应加速，还可以将反应中生成的水质子化，阻止卤代烷通过水的亲核进攻返回到醇。NaBr+H2SO4HBr+NaHSO4C4H9OH+HBrC4H9Br+H2O主反应副反应C4H9OHC2H5CHCH2+H2OC4H9OH+H2O2C4H9OC4H9HBr+H2SO4Br2+SO2+H2OH2SO4H2SO4醇类、醚类可与浓硫酸作用生佯盐溶于浓硫酸中，故用浓硫酸洗涤的目的是除录像机，又佯盐遇水分解，必须用干燥漏斗进行此步洗涤（1）：+H2SO4C4H9OH+C4H9OC4H9H2SO4C4H9OH2HSO4C4H9OC4H9HHSO4三、实验药品及物理常数药品名称分子量(mol)用量(ml、g、mol)熔点(℃)沸点(℃)比重(d420)水溶解度(g/100ml)正丁醇74.1211.2ml-89.5117.70.80987.91－溴丁烷137.03101.61.276不溶于水溴化钠102.8915g74713900.9005微溶于水浓硫酸9818ml1.84易溶于水其它药品10%碳酸钠溶液、无水氯化钙四、实验装置图回流冷凝装置蒸馏装置五、实验步骤（1）在100ml圆底烧瓶中加入15ml水，然后加入18ml浓硫酸（分3-4次加），摇匀后，冷却至室温，再加入11.2ml正丁醇，混合后加入15g溴化钠（小心加入，节不可在磨口处留有固体），充分振荡，加入几粒沸石，在烧瓶上装上球形冷凝管回流（因为球型冷凝管冷凝面积大，各处截面积不同，冷凝物易回流下来），在冷凝管的上口用软管连接一个漏斗，置于盛水的烧杯中。（2）在石棉网上用小火加热回流半小时（在此过程中，要经常摇动）。冷却后，改作蒸馏装置，在石棉网上加热蒸中所有的溴丁烷。（3）将馏出液小心地转入分液漏斗，用10ml水洗涤，小心地将粗品转入到另一干燥的分液漏斗中，用5ml浓硫酸洗涤。尽量分去硫酸层，有机层依次分别用水、饱和碳酸氢钠溶液和水各10ml洗涤。产物移入干燥的小三角烧瓶中，加入无水气温化钙干燥，间歇摇动，直至液体透明。将干燥后的产物小心地转入到蒸馏烧瓶中。在石棉网上加热蒸馏，收集99-103度的馏分，产量约为6-7g(产率约为52%)。六、实验纯化过程与现象混合物（馏液）（呈淡白色浑浊状）（丁醇、溴丁烷、丁醚、水、溴化氢、溴）上层下层（理论：水、HBr、Br2）（理论：丁烷、溴丁烷、丁醚）(实际：呈棕黄色，为有机层)(实际：呈淡白色，为无机层)5ml浓硫酸上层下层(理论：溴丁烷)(理论：丁醇、丁醚、浓硫酸)（实际：呈淡黄色）（实际：呈深黄色）10ml水上层下层（硫酸、水，呈淡黄色）（溴丁烷）10ml碳酸钠上层下层（理论：硫酸、水）（理论：溴丁烷）（实际：呈淡白色）（实际：呈纯白色浑浊）无水氯化钙干燥滤渣滤液（水合氯化钙）（溴丁烷、无色透明）蒸馏正溴丁烷产品产量：4.2g理论产量：0.12*137=16.44产率4.2/16.44=25%七、讨论理论与实验现象不同的原因及解决措施1、馏出液分两层，通常下层为粗正溴丁烷，上层为水，若反应的正丁醇较多，或因蒸馏过久蒸出一些溴化氢恒沸物，则液层的相对密度发生变化，油层可能悬浮或变为上层，遇此现象，可加清水稀释使油层下沉（2）.3、加料用浓硫酸洗涤粗产品时，一定要事先将油层与水层彻底分开，否则浓硫酸被稀释而降低洗涤的效果。如果粗蒸时蒸出的HBr洗涤前未分离除尽，加入浓硫酸后就被氧化生成Br2，而使油层和酸层都变为橙黄色或橙红色。在随后水洗时，可加入少量NaHSO3，充分振摇而除去。NaBr+23Br2SO2H2ONaHSO42+++NaHSO34、加料时，不要让溴化钠粘附在液面以上的烧瓶壁上，加完物料后要充分摇匀，防止硫酸局部过浓，一加热就会产生氧化副反应，使产品颜色加深。NaBr+H2SO423Br2SO2H2ONaHSO422+++扩展5、若不用浓硫酸洗涤粗产物，则在下一步蒸馏中，正丁醇与1-溴丁烷由于可形成共沸物(b.p.98.60C,含正丁醇13%)，难以除去，使产品中仍然含有正丁醇杂质。6、本实验最后蒸馏收集99－103℃的馏分，但是，由于干燥时间较短，水一般除不尽，因此，水和产品形成的共沸物会在99℃以前就被蒸出来，这称为前馏分，不能做为产品收集，要另用瓶接收，等到99℃后，再用事先称重的干燥的锥形瓶接收产品。7、粗产品用浓硫酸洗涤后，不直接用饱和碳酸氢钠洗涤而要用水洗，然后加饱和碳酸氢钠洗涤的原因：因为刚用浓硫酸洗过的产品还含有不少浓硫酸(包括漏斗壁)，若直接用饱和碳酸氢钠中和，则由于酸的量太多，酸碱中和产生大量的热，同时有大量的二氧化碳产生，极易在洗涤时溅出甚至冲出液体，不易操作，也造成产品的损失。为了使该中和反应不致于这么剧烈，故在加饱和碳酸氢钠之前，用水洗涤产品及其漏斗壁上的大部分浓硫酸。