正溴丁烷的制备

实验一1-溴丁烷的制备

计划学时：5学时

一、实验目的：

1、学习以溴化钠、浓硫酸和正丁醇制备正溴丁烷的原理与方法；

2、练习带有吸收有害气体装置的回流加热操作。

二、实验原理：本实验中正溴丁烷是由正丁醇与溴化钠、浓硫酸共热而制得：

【反应式】

主反应：

NaBr + H2SO4HBr + NaHSO4

n-C4H9OH + HBr H2SO4n-C

4

H9Br + H2O

可能的副反应：

CH3CH2CH2CH2OH H2SO4

CH2CH2CH=CH2 + H2O

2CH3CH2CH2CH2OH H2SO4

(CH3CH2CH2CH2)2O + H2O

2HBr + H2SO4Br

2

+ SO2 + 2H2O

三、主要原料、产品和副产物的物理常数

【试剂】

7.5ml（0.08mol）正丁醇，10g（0.10mol）溴化钠，浓硫酸，饱和碳酸氢钠溶液，无水氯化钙

四、实验装置：图1

五、实验步骤：

1、投料

在圆底烧瓶中加入10ml水，再慢慢加入12ml浓硫酸，混合均匀并冷至室温后，再依次加入7.5ml正丁醇和10g溴化钠，充分振荡后加入几粒沸石。（硫酸在反应中与溴化钠作用生成氢溴酸，氢溴酸与正丁醇作用发生取代反应生成正溴丁烷。硫酸用量和浓度过大，会加大副反应进行；若硫酸用量和浓度过小，不利于主反应的发生，即氢溴酸和正溴丁烷的生成）

2、以电热套为热源，按图1安装回流装置（含气体吸收部分）。（注意防止碱液被倒吸）

3、加热回流

在石棉网上加热至沸，调整加热速度，以保持沸腾而又平稳回流，并不时摇动烧瓶促使反应完成。反应约30—40min。

4、分离粗产物

待反应液冷却后，改回流装置为蒸馏装置（用直形冷凝管冷凝），蒸出粗产物。（注意判断粗产物是否蒸完）。见【注释】（2）

5、洗涤粗产物

将馏出液移至分液漏斗中，加入10ml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5ml的浓硫酸洗涤（除去粗产物中的少量未反应的正丁醇及副产物正丁醚、1—丁烯、2—丁烯。尽量分去硫酸层（下层）。有机相依次用10ml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，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、收集产物

将干燥好的产物移至小蒸馏瓶中，蒸馏，收集99—103℃的馏分。

六、实验注意事项：

1、投料时应严格按教材上的顺序；投料后，一定要混合均匀。

2、反应时，保持回流平稳进行，防止导气管发生倒吸。

3、洗涤粗产物时，注意正确判断产物的上下层关系。

4、干燥剂用量合理。

七、思考题：

1.1—溴丁烷制备实验为什么用回流反应装置？

2.1—溴丁烷制备实验为什么用球型而不用直型冷凝管做回流冷凝管？

3.1—溴丁烷制备实验采用1：1的硫酸有什么好处？

4.什么时候用气体吸收装置？怎样选择吸收剂？

5.1—溴丁烷制备实验中，加入浓硫酸到粗产物中的目的是什么？

6.1—溴丁烷制备实验中，粗产物用75度弯管连接冷凝管和蒸馏瓶进行蒸馏，能否改成一般蒸馏装置进行粗蒸馏？这时如何控制蒸馏终点？

7.在1—溴丁烷制备实验中，硫酸浓度太高或太低会带来什么结果？

习题：

1、实验报告

2、P.93【思考题】（1）（2）（3）

预习：P.105-106 正丁醚的制备

思考题答案：

1.此反应较慢，需要在较高的温度下、长时间反应，而玻璃反应装置可达到的最高反应温度是回流温度，所以采用回流反应装置。

2.因为球型冷凝管冷凝面积大，各处截面积不同，冷凝物易回流下来。

3.减少硫酸的氧化性，减少有机物碳化；水的存在增加HBr溶解量，不易逃出反应体系，减少HBr损失和环境污染。

4.有污染环境的气体放出时或产物为气体时，常用气体吸收装置。吸收剂应该是价格便宜、本身不污染环境，对被吸收的气体有大的溶解度。如果气体为产物，吸收剂还应容易与产物分离。

5.除去粗产物中未反应的原料丁醇或溶解的副产物丁烯等。

6.可用一般蒸馏装置进行粗蒸馏，馏出物的温度达到100℃时，即为蒸馏的终点，因为1-溴丁烷/水共沸点低于100℃，而粗产物中有大量水，只要共沸物都蒸出后即可停止蒸馏。

7.硫酸浓度太高：

(1)会使NaBr氧化成Br2，而Br2不是亲核试剂。

2 NaBr +

3 H2SO4(浓) →Br2 + SO2 + 2 H2O +2 NaHSO4

(2)加热回流时可能有大量HBr气体从冷凝管顶端逸出形成酸雾。

硫酸浓度太低：

生成的HBr量不足，使反应难以进行。

P.93(2)

用硫酸洗涤：除去未反应的正丁醇及副产物1－丁烯和正丁醚。

第一次水洗：除去部分硫酸及水溶性杂质。

碱洗(Na2CO3)：中和残余的硫酸。

第二次水洗：除去残留的碱、硫酸盐及水溶性杂质。