乙酰乙酸乙酯的制备(详细参考)

实 验 报 告

课程名称 合成化学 实验名称 乙酰乙酸乙酯的制备

二级学院 化学化工学院 专业 化学 姓名 汪建红 实验次数 2 实验日期： 3 月 18 日

验条件：室温 ℃ 相对湿度 % 大气压 mmHg

一、实验目的

1、学习乙酰乙酸乙酯制备的原理和方法；

2、掌握无水操作及减压蒸馏等操作。 二、实验原理

1、乙酰乙酸乙酯的结构

乙酰乙酸乙酯存在互变异构现象，是酮式和烯醇式混合物，室温下酮式（92%），烯醇式（8%）

CH 3

C O CH 2

C

O OC 2H 5

CH 3

C

O H

O C

CH

OC 2H 5

异构体表现出各自的性质，一定条件下可分离为纯物质，微量酸碱下呈迅速转化的平衡混合物，溶剂对平衡有明显影响。

2、乙酰乙酸乙酯的作用或者用途

其钠化物可与卤代烷发生亲核取代，生成一烷基或二烷基取代的乙酰乙酸乙酯，

CH 3COCH 2CO 2C 2H 5

NaOC H 25

Na [CH 3COCHCO 2C 2H 5]

3COCHCO 2C 2H 5

NaOC 2H 525

R 'X

CH 3COCCO 2C 2H 5

R

R '

取代的乙酰乙酸乙酯可发生酸式和酮式水解两种水解方式，用冷的稀碱处理，酸化后加热脱羧，即酮式水解，可用来生成酮：

CH 3COCHCO 2C 2H R

稀OH

CH 3COCHCO 2

R

① H O ②

，CO 2

3COCH 2R

如与浓碱在醇溶液中加热，则发生酸水解，生成取代乙酸

CH 3COCHCO 2C 2H 5

R

② H O

①KOH ，C H OH ，

RCH 2CO 2H + CH 3CO 2H

丙二酸酯可得到更高产率的取代乙酸，乙酰乙酸乙酯的酸水解在合成中已很少用 3、乙酰乙酸乙酯的合成方法

含α-活泼氢的酯，在碱性条件下能与另一分子酯发生Claisen 酯缩合，生成β-羰基酸酯，乙酰乙酸乙酯就是这样制备的，用金属钠作缩合试剂时，真正的催化剂是钠与乙酸乙酯中少量的乙醇生成的醇钠，一旦反应开始，乙醇可不断产生，反应继续，若无少量乙醇则不能缩合。

CH 3CO 2C 2H 5 +

OC 2H 5

CH 2CO 2C 2H 5+HOC 2H 5

CH 3COC 2H 5

O CH 2CO 2C 2H5CH 3C

O

OC 2H 5

CH 2CO 2C 2H 5

CH 3CCH 2CO 2C 2H 5O

+ OC 2H 5

[ ]CH 3C CHCO 2C 2H O

3C CHCO 2C 2H 5

O

乙酰乙酸乙酯中亚甲基上的氢酸性比乙醇的强得多，最后一步实际上不可逆，生成的是乙酰乙酸乙酯的钠化合物。

反应式：

CH 3CO 2C 2H 5

NaOC 2H 5

Na[CH 3COCHCO 2C 2H 5]

HOAc

CH 3COCHCO 2C 2H 5

+ NaOAc

4、合成乙酰乙酸乙酯的主反应

Na + C 2H 5OH

NaOC 2H 5

2CH 3CO 2C 2H 5

NaOC 2H 5

Na +

CH 3COCHCO 2C 2H 5

[ ]_

HOAc

CH 3COCH 2CO 2C 2H 5 + NaOAc

三、仪器与试剂

仪器：圆底烧瓶，直型水冷凝管，干燥管，分液漏斗，温度计(250℃)，克氏蒸馏头，三叉燕尾管，锥形瓶，酒精灯，铁架台，

试样：乙酸乙酯(A.R)，金属钠(A.R)，二甲苯(A.R)，无水氯化钙(A.R)，饱和氯化钠溶液，无水硫酸钠或无水硫酸镁(A.R)。

四、实验装置图

带干燥管的回流装置

减压蒸馏装置

压力-沸点表

压力/mmHg 760 80 60 40 30 20 18 14 12 沸点/℃181 100 97 92 88 82 78 74 71

乙酰乙酸乙酯沸点-压力关系

五、实验步骤

1、钠珠的制备

50mL圆底烧瓶中加入0.9g金属钠和约5-7mL二甲苯，装上冷凝管。石棉网上小心加热使钠熔融，立即拆去冷凝管，用橡皮塞塞紧圆底烧瓶，用力来回摇振，即得细粒状钠珠。

2、乙酰乙酸乙酯钠盐的制备

稍经放置后钠珠即沉于瓶底，将二甲苯倒入公用回收瓶（切勿倒入水槽或废物缸，以免引起火灾，为什么？因为钠的存在）。迅速向瓶中加入10ml乙酸乙酯，重新装上冷凝管和氯化钙干燥管。

反应随即开始，并有氢气泡逸出。若反应不开始或者很慢，可稍加温热。待激烈反应过后，将反应瓶在石棉网上小心加热，保持微沸状态，直至所有金属钠几乎全部作用完为止，反应约需1.5h，此时生成的乙酰乙酸乙酯钠盐为橘红色透明液体。

3、乙酰乙酸乙酯粗产品的获得和洗涤

待反应物稍冷后，在摇荡下加入50%的醋酸溶液，直至反应液呈弱酸性为止，此时所有固体均已溶解。

将反应物转入分液漏斗，加入等体积的饱和氯化钠溶液，用力摇荡片刻，静置后分层，分出有机相，转入干燥锥形瓶中，加入无水硫酸钠干燥，用少量乙酸乙酯洗涤干燥剂。

4、乙酰乙酸乙酯产品的获得

沸水浴上蒸去未反应的乙酸乙酯，将剩余液减压蒸馏（常压蒸馏，乙酰乙酸乙酯很易分解而降低产量），收集产品乙酰乙酸乙酯，回收，量体积，计算产率。

5、回收废液，洗涤仪器，打扫卫生。 六、数据及现象记录 1、加入药品的量 2、反应过程中的现象 3、洗涤过程中的现象 4、最后产品体积 七、问题讨论

八、思考题

1、Claisen 酯缩合反应的催化剂是什么？本实验为什么可用金属钠代替？

答：催化剂是钠与乙酸乙酯中残留的少量乙醇作用产生的乙醇钠。

因为在本实验中提供的乙酸乙酯含有1%-2%的乙醇，反应过程中就可以直接生成醇钠，故可以用金属钠代替。

2、本实验中加入50%醋酸溶液和饱和氯化钠溶液的目的何在？

答：因为乙酰乙酸乙酯分子中亚甲基上的氢比乙醇的酸性强得多（Pka=10.654），反应中生成的乙酰乙酸乙酯的钠盐，必须用醋酸酸化才能使乙酰乙酸乙酯游离出来。用饱和氯化钠溶液是为了降低酯在水中的溶解度，减少对产物的损失，增加产率。

3、什么叫互变异构现象？如何用实验证明乙酰乙酸乙酯是两种异构体的平衡化合物？

答：在一定条件下，两个构造异构体可以迅速地相互转变的现象，叫作互变异构体现象。如：

实验证明方法：

(1)用1%FeCl 3溶液，能发生颜色反应，证明有C=C 结构的存在。 (2)用Br 2/CCl 4溶液，能使溴退色证明有C=C 存在。

（3)用NaHSO 3溶液，有胶状沉淀生成证明有C=O 存在(亦可用2，4-二硝基苯肼试验)。

4、写出下列化合物发生Claisen 酯缩合反应的产物。

①苯甲酸乙酯和丙酸乙酯②苯甲酸乙酯和苯乙酮③苯乙酸乙酯和草酸乙酯

CH 3C CH 2COOEt

=

O CH 3C =CHCOOEt

OH