乙酸正丁酯的制备

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新乡医学院化学教研室年月日

实验 乙酸正丁酯的制备

一、实验目的

1．熟悉乙酸丁酯的制备原理和方法。

2．进一步掌握蒸馏、分液漏斗的使用等基本操作。 二、实验原理

羧酸酯是一类在工业和商业上用途广泛的化合物。常见制备羧酸酯的方法有：（1）羧酸和醇在催化剂存在下直接酯化反应；（2）酰氯、酸酐和腈的醇解；（3）羧酸盐与卤代烷或硫酸酯的反应。

酸催化的直接酯化是工业和实验室制备羧酸酯最重要的方法，常用的催化剂有硫酸、氯化氢或对甲苯磺酸等质子酸和三氟化硼等路易斯酸以及强酸性离子交换树脂等，酸的作用是使羰基质子化从而提高羰基的反应活性。

R

C

OH

O R

C

OH

OH R

C

OR'

O R C

OR'

OH

R

C

O

OH OH R'

R

C OH

OH 2

OR'

H R'OH

H 2O

酯化反应是一个典型的酸催化的可逆反应。为了使平衡向有利于生成酯的方向移动，可使反应物之一的醇或羧酸过量，以提高另一种反应物的转化率，也可以把反应中生成的酯或水及时蒸出，或是两者并用。在具体实验中，究竟采用哪一种物料过量，取决于物料来源是否方便，价格是否便宜，产物分离纯化和过量物料分离回收的难易程度。过量多少则取决于具体反应和具体物料的特点。如果所生成的酯的沸点较高，可向反应体系中加入能与水形成共沸物的第三组分，把水带出反应体系。常用的带水剂有苯、甲苯、环已烷、二氯乙烷、氯仿、四氯化碳等，它们与水的共沸点低于100 ℃，又容易与水分层。

空间效应对酯化反应有很大的影响，酯化速率随着与羧酸相连的烷基体积的增大以及醇基体积的增大而降低。因此，在α-位上有侧链的脂肪酸和邻位取代芳香酸的酯化反应都很慢，而且产量低。另外，醇的酯化从伯醇到叔醇也逐渐困难。

本实验在浓硫酸的催化下，以乙酸和正丁醇为原料合成乙酸正丁酯，反应式为： CH 3COOH + CH 3CH 2CH 2CH 2OH

CH 3COOCH 2(CH 2)2CH 3 + H 2O

三、试剂

8.5 mL （9 g ，0.15 mol ）冰醋酸，7.5 mL （5.5 g ，0.075 mol ）正丁醇，1 mL （1.8 g ）浓硫酸，饱和碳酸钠溶液，无水硫酸镁，蓝色石蕊试纸

四、实验步骤

在50 mL 圆底烧瓶中，加入7.5 mL 正丁醇、8.5 mL 冰醋酸和1 mL 浓硫酸。充分混合，加一粒沸石，装上冷凝管，混合物加热回流2 h 。稍冷，取下冷凝管，改成蒸馏装置，再加一粒沸石蒸馏直至蒸馏瓶内仅剩几毫升液体。馏出液倒入250 mL 锥形瓶或烧杯，浸在冷水或冰浴中冷却，谨慎地小批量加入饱和碳酸钠溶液[4]，直至蓝色石蕊试纸显示酸已完全中和。混合物转入分液漏斗，尽可能除去水层，乙酸丁酯层用10 mL 水洗涤，仔细分去水层，乙酸丁酯用少量硫酸镁干燥后滤入干燥蒸馏瓶，加入沸石，石棉网上加热蒸馏，用已称重的瓶子收集119~125 ℃馏分，产量6~7 g 。乙酸丁酯、冰醋酸和正丁醇的一些物理参数见下表。

乙酸丁酯、冰醋酸、正丁醇的物理参数

M 气味 m.p.（℃） b.p.（℃） 20

4d

20

D

n 水溶性 乙酸丁酯 116.16 果香 -77.9 126.5 0.882 5 1.394 1 不 冰醋酸 60.05 刺激性 16.6 117.9 1.049 3 易 正丁醇

74.12

特殊

-88.9

117.5

0.810

微

五、思考题

1．制备乙酸丁酯时，加硫酸的目的是什么？增加硫酸量，是否可以增加酯的产量？ 2．采取什么方法促进酯化完全？

3．假定制备乙酸丁酯时，省略碱溶液洗涤，将产生什么问题？