正丁醚的制备

正丁醚的制备

一、实验目的 ：

1、掌握醇分子间脱水制备醚的反应原理和实验方法；

2、学习使用分水器的实验操作。 二、实验原理 ：

主反应:

副反应：

三、主要仪器、试剂用量及规格：

仪器：三颈烧瓶、 分水器、冷凝管、温度计(200℃)、分液漏斗、电热套、

接液管、蒸馏头、电热套

试剂：正丁醇12.5g(15.5mL)、浓H 2SO 4 4g(2.2mL)、无水CaCl 2、沸石 四、主要试剂及产品的物理常数：

表1主要试剂及产品的物理常数

表2几种恒沸混合物的沸点与组成

2C 4H 9OH H 2SO 4

C 4H 9-O-C 4H 9+H 2O

2C 4H 9OH H 2SO 4

C 2H 5CH=CH 2+H 2O

五、实验流程：

六、实验装置图：

（1）回流分水装置 （2）改造的蒸馏装置

七、纯化流程图：

八、主要步骤其注意事项：

（一）制备阶段：

正丁醇

浓H 2SO 4

粗制正丁醚 有机层 有机层

收集正丁醚馏分（140~144℃）

用分水器 分液

干燥

蒸馏

回流

分液 洗涤后

1.安装回流分水装置：如图（1）所示。在三口烧瓶上装分水器和温度计，分水器上端再连一回流冷凝管。

2.加药品：在100ml三口烧瓶中加入31ml正丁醇，将5ml浓硫酸慢慢加入，并摇荡使浓硫酸与正丁醇混合均匀，加少许沸石。

3.分水器中可事先加入一定量的水。

【注：水的量可等于分水器的总容量减去反应完全时可能生成的水量】

4. 加热反应：将三口烧瓶用小火加热，保持沸腾回流约1h。随着反应的进行，分水器中的水层不断增加，反应液的温度也逐渐上升。如果分水器中的水层超过了支管而流回烧瓶时，可打开螺旋夹放掉一部分水。当生成的水量到达4.5～5ml，瓶中反应液温度到达150℃左右时，停止加热。如果加热时间过长，溶液会变黑并有大量副产物丁烯生成。

（二）后处理阶段：

1. 改装成简易蒸馏装置：待反应物稍冷，拆除分水器，将仪器改装成简易蒸馏装置。

【注：分水器里的水与上层的油层需一并倒入三口瓶里，不能丢掉。】

2. 蒸馏收集反应液：加少许沸石，进行蒸馏直至无馏出液为止。

【注：蒸馏前可先加入一定量的水，利用正丁醚与水形成二元共沸混合物，沸点降低为94.1 ℃，而不是单独正丁醚的沸点142℃，可以有效地避免温度过高发生有机物碳化，提高产物的产量。】

3. 分去水层：将馏出液倒入分液漏斗中，分去水层。

4. 用硫酸洗涤粗产品：每次用15ml冷的50％硫酸洗涤两次。

5. 用水洗涤粗产品：分别用10ml水洗涤两次粗产品。

6. 干燥粗产品：用1～2g无水氯化钙干燥粗产品。

【注：(1)干燥用的锥形瓶一定要选用带有瓶塞的且干燥的锥形瓶；(2)加入干燥剂前，应彻底放净下层的水层。】

7. 安装蒸馏装置：干燥后的粗产物倒入30ml蒸馏烧瓶中（注意不要把氯化钙倒进去！）进行蒸馏，收集140～144℃的馏分。产量：约7～8g。

八、注意事项

(1) 正丁醇和浓硫酸混合时，边摇边慢慢加入浓硫酸，并要振摇均匀，否则浓硫酸沉于底部，硫酸局部过浓，加热后浓硫酸易使有机物脱水变黑，易使反应溶液变黑。

（2）制备正丁醚的较宜温度是130一140℃，但开始回流时，这个温度很难达到，因为正丁醚可与水形成共沸物(沸点94.1℃含水33.4%)；另外，正丁醚与水及正丁醇形成三元共沸物(沸点90.6℃，含水29.9%，正丁醇34.6%)，正丁醇也可与水形成共沸物(沸点93℃，含水44.5%)，故应在100-115℃之间反应半小时之后可达到130℃以上。

（3）反应终点判断：①出水量3.5ml左右；

②反应时间50-60min；

③温度140℃（出水量不足可放宽1-2℃）；

④反应液桔黄（或棕色）；

⑤阵发性白雾（轻微分解）

（4）由于每次萃取时有机层均在上层，因此每次萃取完毕只需放出下层水溶液，上层有机层不必倒出即可直接加入下次洗涤所需水溶液进行下一次萃取洗涤。

思考题：

1、如何得知反应已经比较完全?

2、反应物冷却后为什么要倒入25ml水中?各步的洗涤目的何在?

3、能否用本实验方法由乙醇和2-丁醇制备乙基仲丁基醚?你认为用什么方法比较好?

4、如果反应温度过高，反应时间过长，可导致什么结果?

5、如果最后蒸馏前的粗品中含有丁醇，能否用分馏的方法将它除去?这样做好不好?

九、思考题：

1、计算理论上分出的水量。如果你分出的水层超过理论数值，试探讨其原因。

答：按反应式计算，生成水的量为3.06g。实际上分出水层的体积要略大于计算量，否则产率很低。因为所发生的副反应生成的水量都会比生成丁醚的水量大，例如：分子内脱水生成丁烯、有机物高温碳化脱水、浓硫酸的碳化脱水等，还有可能仪器未完全干燥、所用试剂浓硫酸与正丁醇内含有水。

2、如果最后蒸馏前的粗产品中含有丁醇，能否用分馏的方法将它除去？这样做好不好？为什么？

答：能用分馏的方法将丁醇除去。但这样做不好，会形成共沸化合物，丁醇会与正丁醚形成二元共沸混合物低沸物蒸出，前馏分增多，从而降低产率。

3、各步洗涤的目的是什么？

答：50%硫酸洗去没有反应的丁醇；两次水洗除去残余的硫酸。

4、如果反应温度过高，反应时间过长，可导致什么结果？

答：溶液会先变黄，再变黑。主要是硫酸使其分子内脱水，或是碳化。