乙酸乙酯的合成

乙酸乙酯的合成一、教学要求：1、 了解由醇和羧酸制备羧酸酯的原理和方法2、 掌握酯的合成法（可逆反应）及反应条件的控制3、 掌握产物的分离提纯原理和方法4、 学习液体有机物的蒸馏、洗涤和干燥等基本操作二、预习内容：1、 滴液漏斗和分液漏斗的使用2、 蒸馏操作3、 萃取与洗涤4、 了解浓硫酸的性质与使用方法5、 乙酸乙酯、乙酸、乙醇和水的密度、熔点和沸点等参数三、基本操作四、实验原理：乙酸乙酯由乙酸和乙醇在少量浓硫酸催化下制得。主反应：CHCOOH+CHCHOHTCHCOOCHCH+HO3323232副反应：CHCHOH+CHCHOHTCHCHOCHCH+HO（140°C〜150°C）323232232反应中，浓硫酸除了起催化剂作用外，还吸收反应生成的水，有利于酯的生成。若反应温度过高，则促使副反应发生，生成乙醚。为提高产率，本实验中采用增加醇的用量、不断将产物酯和水蒸出、加大浓硫酸用量的措施，使平衡向右移动。本反应的特点：（1）反应温度较高，达到平衡时间短；（2）操作简单；（3）转化率较高。五、实验步骤：在干燥的100ml三颈烧瓶中加入8ml95%的乙醇，在冷水冷却下，边摇边慢慢加入8ml浓硫酸，（思考题1，2）加入沸石（思考题3）；在滴液漏斗中加入8ml95%的乙醇和8ml乙酸，摇匀（思考题4）。按书上装置图组装仪器。滴液漏斗的末端和温度计的水银球必须浸到液面以下距瓶底0.5〜lcm处。（思考题5）用电热套加热烧瓶（电压70〜80V），当温度计示数升到110C,从滴液漏斗中慢慢滴加乙醇和乙酸混合液（速度为每分钟30滴为宜），（思考题6）并始终维持反应温度在120C左右。（思考题7）滴加完毕，继续加热数分钟，直到反应液温度升到130°C，不再有馏出液为止。向馏出液中慢慢加入7ml饱和碳酸钠溶液，轻轻摇动锥形瓶，直到无CO气体放出，并用兰色石蕊试纸检验酯层不显酸性为止。将混合液移入分液漏斗中，充分振摇（注意放气），静置分层。弃去下层水溶液，酯层用7ml饱和食盐水洗涤，分净后，再用14ml饱和CaCl?溶液分两次洗涤酯层，弃去下层废液。（思考题8,9,10,11，12）分液漏斗上口将乙酸乙酯倒入干燥的50ml锥形瓶中，加入2〜3g无水硫酸镁，放置30min。在此期间要间歇震荡锥形瓶。（思考题13,14）将干燥好的乙酸乙酯滤入干燥的50ml圆底烧瓶中，加入沸石，蒸馏，收集76〜78°C馏分，称重，计算产率。纯乙酸乙酯为无色而有香味的液体，b.p.为77.06°C,n20为1.3723沸点/c组成/%乙酸乙酯乙醇水70.282.6&49.070.491.9&171.869.031.0六、 存在的问题与注意事项：1、反应温度不宜过高，否则会发生副反应，产生过多的副产物—乙醚。2、 进行反应时，应保持滴加速度和蒸出速度大体一致，否则收率也较低。3、 使用浓硫酸要注意安全。4、 蒸馏滴加反应装置的要按次序正确安装。七、 深入讨论：1、 合成乙酸乙酯的其它方法在100mL圆底烧瓶中加入14.3mL冰醋酸和23mL乙醇，在摇动下慢慢加入7.5mL浓硫酸，混合均匀后加入几粒沸石，装上回流冷凝管，在水浴上加热回流0.5h。稍冷后，改为蒸馏装置,在水浴上加热蒸馏，直至无馏出物馏出为止，得粗乙酸乙酯。在摇动下慢慢向粗产物中滴入饱和碳酸钠水溶液数滴，使有机相呈中性为止（用pH试纸测定）。将液体转入分液漏斗中，摇振后静置，分去水相，有机相用10mL饱和食盐水洗涤后，再每次用10mL饱和氯化钙溶液洗涤两次。弃去下层液，酯层转入干燥的锥形瓶用无水硫酸镁干燥。将干燥后的粗乙酸乙酯滤入50mL蒸馏瓶中，在水浴上进行蒸馏，收集73〜78C馏分，产量10〜12g。纯粹乙酸乙酯的沸点为77.06C，nD20=1.3723。2、 实验步骤流程图C2HjOHCHjCOOHh2so+HaOitec加热 I 蒸谓残留物 帼出物C网OHCH3C0OH c2h5ohch3coohH爲04HQ 饱和bU迩③洗至中性J 描离油层貳层〔下）. NaaCO'^HjO N迪頸gHqO皑和N曲1洙丄分离水层（下》 油层£上）Na2CO?H2ONaCi CH3dOOC2H>C2^OHH2O飽和CaCla洗J分离袖层（上〕 加层〔下rCH3Q0QC2H5HQ遗對 H2OCaChC2H5OH无水K2CO3干燥CH3CdOC3HjT7^80'CL.八、思考题和测试题思考题1：浓硫酸的作用是什么？思考题2：加入浓硫酸的量是多少？思考题3：为什么要加入沸石，加入多少？思考题4：为什么要使用过量的醇，能否使用过量的酸？思考题5：为什么温度计水银球必须浸入液面以下：思考题6：为什么调节滴加的速率（每分钟30滴左右）？思考题7：为什么维持反应液温度120°C左右？思考题8：实验中，饱和NazCO3溶液的作用是什么？思考题9：实验中，怎样检验酯层不显酸性？思考题10：酯层用饱和Na2CO3溶液洗涤过后，为什么紧跟着用饱和NaCl溶液洗涤，而不用CaCl2溶液直接洗涤？思考题11：为什么使用CaCl2溶液洗涤酯层？思考题12：使用分液漏斗，怎么区别有机层和水层？思考题13：本实验乙酸乙酯是否可以使用无水Cad?干燥？思考题14：本实验乙酸乙酯为什么必须彻底干燥？思考题答案思考题1答：在酯化反应中，浓硫酸其催化和吸水作用。思考题2答：硫酸的用量为醇用量的3%时即能起催化作用，当硫酸用量较多时，由于它能够其脱水作用而增加酯的产率。但硫酸用量过多时，由于高温时氧化作用的结果对反应反而不利。思考题3答：加入沸石的目的是防止爆沸，加入1-2粒即可。思考题4答：使平衡向生成物一方移动，使用过量的酸不好，因为酸不能与酯共沸。思考题5答：反应过程中，我们控制的是反应液的温度，所以温度计水银球必须浸入液面以下。思考题6答：若滴加速率太快则乙醇和乙酸可能来不及反应就随着酯和水一起蒸馏出，从而影响酯的产率。思考题7答：温度太高，容易发生副反应，影响产物的纯度和产率。思考题8答：使用饱和NaCO溶液中和反应液中残余的乙酸。思考题9答：先将蓝色石蕊试纸湿润，再滴上几滴酯。思考题10答：当酯层用饱和Na2CO3溶液洗涤过后，若紧接着就用饱和CaCl2溶液直接洗涤，有可能产生絮状的CaCO3沉淀，使进一步分离变得困难，故在这步操作之间必须水洗一下。由于乙酸乙酯在水中有一定的溶解度，为了尽可能减少由此而造成的损失，所以采用饱和食盐水进行洗涤。思考题11答：酯层中含有少量未反应的乙醇，由于乙醇和CaCl作用生成CaCl・4HO结晶化物，所以使用乙醇除去少量未反应的乙醇。思考题12答：乙酯的密度d20=0.9003,所以有机层在上层。如果不知道密度，可以向分液漏斗中4加入少量水，比较上层和下层体积的变化。思考题13答：不可以，因为乙醇和CaCl作用生成CaCl・4屯。结晶化物。思考题14答：乙酸乙酯与水和醇分别生成二元共沸物，若三者共存则生成三元共沸物。因此，酯层中的乙醇和水除不净时，回形成低沸点共沸物，而影响酯的产率。测试题1、酯化反应有什么特点？实验中如何创造条件使酯化反应尽量向生成物的方向进行？测试题2、本实验若采用醋酸过量的做法是否合适？为什么？测试题3、蒸出的粗乙酸乙脂中主要有哪些杂质？如何除去？测试题4、实验中使用浓硫酸的作用？测试题5、能否用浓氢氧化钠溶液代替饱和碳酸钠溶液来洗涤蒸馏液？测试题6、为什么用饱和碳酸钠溶液洗涤时要小量分批加入，并不断摇动接受器？测试题7、实验中用饱和食盐水洗涤，是否可用水代替?测试题答案：测试题1答：酯化反应为可逆反应，反应进行慢且需要酸催化。为提高产率，本实验中采用增加醇的用量、不断将产物酯和水蒸出、加大浓硫酸用量的措施，使平衡向右移动。测试题2答：不合适，因为使平衡向生成物一方移动，使用过量的酸不好，因为酸不能与酯共沸。测试题3答：主要杂质有乙醚、乙醇、乙酸和水等。由于乙醚沸点低，在多次洗涤中，极易挥发掉；使用饱和的Na2CO3溶液洗涤除去乙酸；紧跟着用饱和NaCl溶液洗涤除去残留的Na2CO3溶液，然后用饱和CaCl2溶液直接洗涤除去少量的乙醇。 23测试题4答：反应中，浓硫酸除了起催化剂作用外，还吸收反应生成的水，有利于酯的生成。