实验二 正溴丁烷和折光率的测定

实验一 1-溴丁烷的制备和折光率的测定

一、实验目的

1.正丁醇和溴化氢发生亲核取代反应，制备正溴丁烷。

2.初步掌握有机合成中的加热回流、气体吸收、分离洗涤、常压蒸馏、分液漏斗的使用、

折光率测定等实验方法。

3.初步学会常压蒸馏和回流装置的安装，正确安装气体吸收装置。

4.通过折光率的测定检测产品的纯度。

二、实验原理

溴代烷通常由相应的醇通过以下几种方法制备：

1．醇与大量的氢溴酸（48%HBr，沸点126）一起加热，使溴代烷慢慢地蒸出。此法适用于制备沸点较低的溴代烷（如1-溴丙烷、2-溴丙烷、溴代环己烷），操作简单易行，只是需要用大大过量的氢溴酸。

2．醇与氢溴酸-硫酸混合物一起加热。硫酸的存在使醇与氢溴酸的反应大大加快，溴代烷的产率也得到提高。此法氢溴酸只要稍微过量即可。

3．醇与三溴化磷（或红磷加溴）反应制备产率很高的溴代烷。此法可用于制备高级碳链的溴代烷；还可避免产生分子重排而异构化的溴代烷。

本实验是采用第二种方法制备1-溴丁烷。

1-溴丁烷沸点101.6℃，密度d2041.275，为无色透明液体。实验室用正丁醇与溴化氢发生

取代反应制得，氢溴酸可用溴化钠和浓硫酸反应制取。反应过程可逆，可增加溴化钠和浓硫酸的用量以促使反应向生成产物的方向进行。

化学反应方程式如下：

主反应：NaBr+H2SO4→HBr+NaHSO4

n-C4H9OH+HBr→n-C4H9Br+H2O

副反应：CH3CH2CH2CH2OH+HBr→CH3CH2CH= CH2+H2O

2 n-C4H9OH→（n-C4H9）2O+H2O

2NaBr+H2SO4→Br2+SO2↑+2H2O

三、化学试剂：正丁醇9.2mL(5g, 0.068mol)溴化钠(无水)13g g

(0.08mol) 浓硫酸(d=1.84) 14ml (0.18mol)10%碳酸钠溶液无水氯化钙

四、实验时间：6h

五、实验装置图：

图4.2-1

六、操作步骤

1、投料在100ml圆底烧瓶中加入10ml水，再慢慢加入14ml浓硫酸，混合均匀并冷至室温后，再依次加入9.2ml正丁醇和13g溴化钠，充分振荡后加入几粒沸石。

2、加热回流(亲核取代-溴代)以电热套为热源，安装回流装置（含气体吸收部分）。加热至沸，调整加热速度，以保持沸腾而又平稳回流，并时加摇动烧瓶促使反应完成。反应约30-40min。

3、蒸馏（分离粗产物）待反应液冷却后，改回流装置为蒸馏装置，蒸出粗产物。（注意判断粗产物是否蒸完）。

4、洗涤粗产物将馏出液移至分液漏斗中，加入等体积的水洗涤（产物在下层），静置分层

后，将产物转入另一干燥的分液漏斗中，用等体积的浓硫酸洗涤尽量分去硫酸层（下层）。

有机相依次用等体积的水（除硫酸）、饱和碳酸氢钠溶液（中和未除尽的硫酸）和水（除残留的碱）洗涤后，

5、干燥转入干燥的锥形瓶中，加入1-2g的无水氯化钙干燥，间歇摇动锥形瓶，直到液体

清亮为止。

6、蒸馏（该蒸馏仪器需要事先干燥）（收集产物）将干燥好的产物移至小蒸馏瓶中，加2-3粒沸石，安装蒸馏装置，在电热套内加热蒸馏，收集99—103℃的馏分。

七、实验关键及注意事项

1、掌握气体吸收装置的正确安装和使用

2、浓硫酸要分批加入，混合均匀。

3、反应过程中不时摇动烧瓶，或加入磁力搅拌搅拌反应，促使反应完全。

4、正溴丁烷是否蒸完，可以从下列几方面判断：

①蒸出液是否由混浊变为澄清；

②蒸馏瓶中的上层油状大物是否消失；

③取一试管收集几滴馏出液；加水摇动观察无油珠出现。如无，表示馏出液中已无有机物、蒸馏完成。

5、洗后产物呈红色，可用少量的饱和亚硫酸氢钠水溶液洗涤以除去由于浓硫酸的氧化作用生成的游离溴。

八、思考题

1、反应后的粗产物中含有哪些杂质？各步冼涤的目的何在？

见粗产物的纯化过程和原理（P28）

2、用分液漏斗时，正溴丁烷时而在上层，时而在下层，如不知道产物的密度时，可用什么简便的方法加以判别？

试管中加少量水，加几滴欲试液，若欲试液与水分层，并且在下层，说明是正溴丁烷。否则，反之。

3、为什么用饱和碳酸氢钠溶液洗涤前先要用水洗一次？

除去大量的硫酸，不然，用饱和碳酸氢钠溶液洗涤时产生气体较多，且有大量的热量产生，也可能碳酸氢钠液体层的比重加大，不易分层。

4.本实验中浓硫酸的作用是什么？硫酸的用量和浓度过大或过小有什么不好？

作用：1）.作为反应物；2）.吸收反应中生成的水使氢溴酸保持较高的浓度，加速反应进行，3）使醇羟基质子化，使它容易离去（实际上离去集团是水，不是羟基）；4）使反应中生成的水质子化（H3O+），阻止卤代烷通过水的亲核取代变回到醇。

1-溴丁烷的红外光谱图

折光率的测定

一、实验目的

1．了解阿贝折射仪测定折光率的基本原理

2．掌握液体有机化合物折光率的测定方法

二、基本原理

通常把光在空气中的传播速度与其在待测物中的传播速度之比称为折光率。根据折射定律，波长一定的单色光，在一定的外界条件(如温度、压力)下，从一种介质进入另—介质时，入射角α的正弦和折射角β的正弦之比，对于这两种介质来说是一个定值。即：n=sinα/sinβ n：相对折光率

所以，在真空或空气（组成、密度不变时）中测定某种有机物，其折光率为一常数。

折光率与物质的结构有关。在一定的条件下，纯物质具有恒定的折光率。折光率是有机化合物最重要的物理常数之一，可用来鉴定未知物或鉴定物质的纯度。测定值越接近文献值，就表明样品的纯度越高。折光率也可用于确定液体混合物的组成。

同一物质的折光率随入射光波长和测定温度的不同而不同。一般地，随着入射光的波长降低而升高，随温度升高而降低。因此，在折光率表示中要注明测定时的温度和波长，即：nλt ，t：温度（℃），λ：波长（nm）。一般测定温度为20℃，应用波长为589.3nm的钠光，钠光以D表示，即：nD20。

对于液体有机物来说，一般温度每升高1℃折光率随之下降0.00035—0.00055之间，通常取其平均近似值0.0004作为变温常数，可供测定时的校正换算用。

三、仪器与试剂

仪器阿贝(Abbe)折射仪

试剂丙酮无水乙醇蒸馏水未知样品1—2个

四、实验内容与步骤

1．校正仪器

（1）示值校准：对折射棱镜的抛光面加1—2滴溴代萘（仪器中附有），再贴上标准试样的抛光面当读数视场指示于标准试样上之值时，观察望远镜内明暗分界线是否在十字线中间，若有偏差则用螺丝刀微量旋转示值调节螺丝，带动物镜偏摆，使分界线象位移至十字线中心(如图3.2.1-1)。通过反复地观察与校正，使示值的起始误差降至最小。校正完毕后，在以后的测定中不允许随意再动此部