乙酸正丁酯的制备

1、  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。3、学习有机物折光率的测定方法。二、实验原理酸与醇反应制备酯，是一类典型的可逆反应：主反应：副反应：利用可逆平衡反应制备有机化合物，提高产物的产率通常有两种方法：1、使某一种反应物过量，平衡向产物方向移动。 选择哪一种反应物过量，应考虑以下三个因素：1 应考虑反应物的价格2 是否有利于产物的分离纯化3 是否容易回收再利用 2、及时将反应过程中的产物之一或全部分出反应体系，如移走某一产物（蒸出产物或水）3、 使用特殊催化剂 ，如用

2、浓硫酸作催化剂加快反应速度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。3、 物理常数1、正丁醇、乙酸正丁酯和水形成的几种恒沸化合物： 恒沸化合物沸点/ 组成的质量分数/%乙酸正丁酯正丁醇

3、 水二元乙酸正丁酯-水90.772.927.1正丁醇-水93.055.544.5乙酸正丁酯-正丁醇117.632.867.2三元乙酸正丁酯-正丁醇-水90.763.08.029.0纯乙酸正丁酯是无色液体，沸点126.5，折射率1.3951。 2、主要反应物、产物的物理常数化合物 分子量 密度 熔点 沸点 溶解度乙酸60.151.049216.6117.9任意混溶正丁醇74.120.8098-89.53117.257.920乙酸正丁酯116.160.8825-77.9126.50.7 纯乙酸正丁酯是无色液体，沸点126.5，折射率1.3951。四、实验仪器与试剂仪器  蒸馏装置玻璃磨口

4、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5、 实验装置与流程6、 实验步骤1、50 mL圆底烧瓶中，加11.5 mL (0.125 mol) 正丁醇, 7.2 mL冰醋酸(0.125 mol) 和34d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

5、口（约为12 cm）,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12d/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40 min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到入分液漏斗中，用10 mL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10 mL 10%Na2CO3 洗涤至中性（除去硫酸）；上层有机相再用10 mL 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

6、干燥后的乙酸正丁酯滤入50 mL 烧瓶中，常压蒸馏，收集124-126 的馏分。 8、折光率的测定 9、计算产率。7、 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

7、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。2、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

8、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

9、），可以粗略的估计酯化反应完成的纯度。产物的纯度1 正确使用分水器 2 正确判断反应终点 3、影响产品产率的主要因素 A C4H9OH是否全部反应完 A 分水器中无油珠下沉 B 分出水量已达到或超过计算值 B 粗品的干燥程度1高浓度醋酸在低温时凝结成冰状固体（熔点16.6）。取用时可温水浴热使其熔化后量取。注意不要碰到皮肤，防止烫伤。2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。3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

10、液溢流回圆底烧瓶继续反应为宜。4碱洗时注意分液漏斗要放气，否则二氧化碳的压力增大会使溶液冲出来。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.1、在反应过程中不断蒸出产物，促进平衡向生成酯的方向移动。乙酸乙酯和水、乙醇形成二元或三元共沸混合物，共沸点都比原料的沸点低，故可在反应过程中不断将其蒸出。这些共沸物的组成和沸点如下：最低共沸物是三元共沸物，其共沸点为70.2，二元共沸物的共沸点为70.4和71.8，三者很接近。蒸出来的可能是二元组成和三元组成的混合物。加过量48%的乙醇，一方面使乙酸转化率提高，另一方面可使产物乙酸乙酯大部分蒸出或全部蒸出反应体系，进一步促进乙酸的转化，即在保证产物以共沸物蒸出时，反应瓶中，仍然是乙醇过量。