对甲基苯乙酮的制备

对甲基苯乙酮的制备

一、实验目的

1.学习利用Friedel-Crafts 酰化反应制备芳香酮的原理和方法；

2.复习带尾气吸收装置的回流装置的安装和使用；

3.复习分液漏斗的使用规程及注意事项；

4.复习固体干燥液体的方法和原理；

5.学习减压蒸馏的原理，方法及仪器装置的安装和使用

二、实验原理

先问学生在苯环上引入烷基和羰基的方法？总结（1）先在苯环上引入卤素，再利用格氏试剂等的操作，达到目的。（2）利用Friedel-Crafts 反应，包括烷基化和酰基化。该方法操作步骤较多，且格氏试剂反应的效果易受影响的影响因素较多，因此今天选择Friedel-Crafts 反应，向学生解释Friedel-Crafts 反应的原理，解释Lewis 酸的作用机理（常用的如AlCl 3，ZnCl 2，FeCl 3等），以AlCl 3为例：

HX ArR RX ArH AlCl +−−→−+3 HCl RCOAr ArH RCOCl AlCl +−−→−+3(R 包括Ar)

HCl RCOAr ArH O RCO AlCl +−−→−+32)(

然后联系到今天要合成的对甲基苯乙酮，通常可用无水AlCl 3催化，酰氯反应剧烈，且受空气中的水分影响较大；酸酐反应温和，易控制，乙酸基本达不到反应效果或者说反应极慢，因此本实验选择乙酸酐作为原料。

主反应：COOH CH COAr CH ArH O CO CH AlCl 33233)(+−−→−+

副反应：主要是生成邻硝基苯乙酮，它与主产物之比一般不超过1：20。

向学生详细解释反应机理，并说明无水三氯化铝易与空气中的水反应，使反应受到影响，因此整套反应仪器装置必须是干燥的。

反应完毕，用盐酸冰水混合物是为了使产物从络合物中析出，并将催化剂三氯化铝以离子形式转移到水相中。

减压蒸馏原理下一节讲。

三、实验装置

仪器选择：

反应装置：三颈瓶，蒸馏头，冷凝管，温度计套管，100℃温度计，恒压漏斗，干燥管（这些仪器都必须是干燥的，事先必须烘干），玻璃漏斗

洗涤装置：分液漏斗

干燥装置：带塞子的干燥的锥形瓶1个

减压蒸馏装置：100ml 圆底烧瓶（根据量多少），克氏蒸馏头，毛细管，冷凝管，三叉燕尾管，3个50ml 圆底烧瓶（一个大组准备一套，且必须事先烘干）

反应装置注意十字夹，万用夹的夹法，冷凝管的进出水，安装装置的先后顺序，尾气吸收漏斗的位置，整套装置的安装美观与否。

洗涤装置：分液漏斗；涂凡士林，检漏，铁圈选择，静置时小孔凹槽位置，放液顺序，回收装置。

减压蒸馏装置：十字夹、万用夹的夹法，毛细管插入的深度，冷凝管的位置和进出水口，温度计的安装，燕尾管的安装，凡士林的涂抹位置，接收瓶的固定，真空泵与燕尾管的连接，安全瓶的用法，整套装置的美观，装置气密性的检查，加热、抽压、停止、拆装置的顺序，气压计的使用，收集馏分温度范围的计算。

四．实验试剂及其参数

无水甲苯(20+5)mL，醋酸酐3．7 mL(约4．0 g，0．039 mol)，无水三氯化铝13．0 g(0．098mol)，浓盐酸，10％氢氧化钠溶液，5%氢氧化钠溶液，无水氯化钙。

药品名称分子式分子量熔点

/℃

沸点/℃折光率n D20密度/g/ml

甲苯

乙酸酐对甲基苯乙酮C7H8

（CH3CO）2O

C9H10O

92.14

102.09

134.18

-93

-73.1

28℃

110.6

138.6

225（98.1kPa），

112.5（1.47kPa）

93-94（0.93kPa）

1,4961

1.5335

0.8669

1.08

1.0051

（20/4℃）

五、实验步骤

在100 mL三颈烧瓶上安装搅拌器、滴液漏斗和上口装有无水氯化钙干燥管的冷凝管，干燥管与一气体吸收装置相连。

快速称取13．0 g无水氯化铝，研碎放入三颈烧瓶中，立即加入20 mL无水甲苯（尾气吸收装置用5%氢氧化钠溶液吸收尾气，大约1cm深即可），在搅拌下通过滴液漏斗缓慢地滴加3．7 mL醋酸酐与5 mL无水甲苯的混合液，约需15 min滴完。然后在沸水浴加热30 min 至无氯化氢气体逸出为止。待反应液冷却后，将三颈烧瓶置于冷水浴中，在搅拌下缓慢滴入30 mL浓盐酸与30 mL冰水的混合液。刚滴入时，可观察到有固体产生，而后渐溶。当固体全部溶解后，用分液漏斗分出有机层，依次用水，10％氢氧化钠溶液，水各10 mL洗涤，用无水硫酸镁干燥（锥形瓶必须是干燥的，且带塞子，干燥剂要加够，干燥时间至少15min）。

将干燥后的甲苯溶液滤入蒸馏瓶，减压蒸馏（整套装置必须是干燥的），收集93-94℃（0.93kPa）馏分，得对甲基苯乙酮。

注意

[1]无水三氯化铝的质量是实验成功的关键，称量、研细、投料都要迅速，避免长时间曝露在空气中。为此，可以在带塞的锥形瓶中称量。本实验三氯化铝的实际用量(摩尔比)约是酸酐的2．5倍。

[2]仪器应充分干燥，并要防止潮气进入反应体系中，以免无水氯化铝水解，降低其催化能力。

[3]气体吸收装置末端应接一个倒置的漏斗，且把漏斗半浸入水中，这样既可防止在放热反应进行时反应液的暴沸，也可避免冷却时水的倒吸。

[4]混合液滴加速度不可太快，否则会产生大量的氯化氢气体逸出，造成环境污染，并且还会增加副反应。

[5]冷却前应撤去气体吸收装置，以防止冷却时气体吸收装置中的水倒吸至反应瓶中。