由甲苯出发合成苯

2.加入洗衣粉相转移催化
向配有回流冷凝管的250mL烧瓶中,加入 6mL（0.07mol)甲苯、18 g（0.11mol)高锰 酸钾溶于100mL水的溶液和1 g洗衣粉。加热 回流1 h，趁热抽滤，滤液加NaHSO3粉末至 滤液澄清。用盐酸调节酸度至刚果红试纸变 蓝，冷却抽滤的粗品。热水重结晶，干燥后 的苯甲酸晶体。
苯甲酸俗名安息香酸,是一种无色针状结晶,微 溶于水,易升华,其钠盐是一种温和的防腐剂，广泛 应用于食品工业（现已禁用）。甲苯的高锰酸钾氧 化，是合成苯甲酸的重要方法之一。但是此方法往 往需要小心分批加入高锰酸钾，接着反应长达3个 小时以上。为了解决反应过程中时间长、操作不便、 产率低等问题，我们加入了廉价的洗衣粉，使反应 时间缩短，产率提高。 苯甲酸甲酯又名安息酸甲酯、尼哦油，是一种 重要的酯类化合物，具有果香味。作为原料广泛应 用于有机合成，可以用于配制菠萝、草莓、樱桃等 香料，或作为纤维素酯、纤维素醚、树胶、橡胶等 的溶剂。实验室合成苯甲酸甲酯主要是用浓硫酸作 催化剂，通过苯甲酸与甲醇反应制得。但传统的操 作方法麻烦，频繁改变装置。对此，我们改进装置， 利用分水器使操作简单易行。
感想

通过四次的实验，我们收获很多。这是我们 第一次自己去研究一个实验。不再像以前那样按 部就班，照方抓药。而是自己查找文献、设计方 案、研究实验的每个环节，对于实验操作的各个 方面也是相当有考验。就说在氧化反应中，高锰 酸钾一不小心就弄得满手都是，还有加入洗衣粉 之后，一旦没有控制好温度，洗衣粉就会全部冒 出来。让我们感触最深的还是在使用分水器时， 本来之前想改进一下方案，可到最后，全部被老 师否决掉了，还是经验不足，只凭书本上的理论， 想当然的觉得可行，但实际却发现是不可行的。 真是应了那句话“实践是检验真理的唯一标准”。
1.不除水酯化
在50mL干燥的圆底烧瓶中放入6.1g(0.05 mol) 苯甲酸和16.5 mL(0.525 mol) 甲醇，在摇动下加入 2mL浓硫酸，加入几粒沸石，装配上回流冷凝管， 用小火加热回流1 h。将回流装置改为蒸馏装置， 加热，蒸馏出尽可能多的甲醇。 残留液冷却后倒入分液漏斗中，用20mL水洗涤 2次、然后用10％碳酸钠溶液每次10mL洗涤2次、 再每次用20mL水洗涤2次得到粗苯甲酸甲酯。将之 用无水硫酸镁干燥后，倒入50mL圆底烧瓶中，加 入几粒沸石，减压蒸馏，收集100℃的馏分.
实验原理
实验步骤


一、氧化反应 1.一般氧化 2.加入洗衣粉相转移催化 二、酯化反应 1.不除水酯化 2.使用分水器
1.一般氧化
向配有回流冷凝管中的250mL烧瓶中,加 入6mL（0.07mol)甲苯、18 g（0.11mol)高 锰酸钾溶于100mL水的溶液。加热回流3 h， 趁热抽滤，滤液加入NaHSO3粉末至滤液澄 清。用盐干燥后的苯甲酸 晶体。
结果与讨论
一、氧化反应
二、酯化反应
氧化反应
项目 一般氧 化 PTC催 化
产率 80.00% 70.00% 60.00% 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00% 0.00% 不加洗衣粉 加入洗衣粉 条件
反应时间 (h) 3 1
产量(g) 产率(%) 2.38 3.45 49.6 71.9
产率 %
实验结论
本次实验方法通过由甲苯出发，先合成苯甲 酸，再由苯甲酸合成苯甲酸甲酯 苯甲酸通过以甲苯为原料，高锰酸钾为氧化 剂反应得到。采用传统的方法，由于甲苯与高锰 酸钾互不相溶，反应很难进行，产率很低。而使 用廉价的洗衣粉作为相转移催化剂，既缩短了反 应时间，产率又提高了22%，而且成本又比其他 相转移催化剂低，一举多得。 而在制苯甲酸甲酯时，有改进了传统方案由 苯甲酸直接与甲醇反应，在此反应中加入了带水 剂甲苯，利用分水器，直接把反应生成的水分离 出来，而且还能蒸馏出多余的甲醇，省略了蒸馏 装置，所得的产率也提高了11.2%。
在氧化反应中加入了洗衣粉， 所得的产率提高了20%。而且时 间也缩短了一半。 原因在于洗衣粉中的烷基苯 磺酸钠是一种相转移催化剂。 由于甲苯不溶于水，在和高锰 酸钾溶液反应时，只是在两个 液面层接触的地方反应，所以 通常反应速度很慢，花费时间 很长，产率还很低。而相转移 催化剂的存在，可以与水相中 的离子所结合，并利用自身对 有机溶剂的亲和性，将水相中 的反应物转移到有机相中，促 使反应发生。 一般情况下，相转移催化剂 的价格都比较昂贵，难以购得。 所以我们选择了用洗衣粉来代 替，这样既提高了产率，有降 低了成本。
2.使用分水器
在50mL干燥的圆底烧瓶中放入6.1g(0.05 mol) 苯甲酸、16.5 mL(0.525 mol) 甲醇和20ml甲苯 （0.22mol)，在摇动下加入2mL浓硫酸，加入几 粒沸石，装配上加有分水器的回流冷凝管，用大 火加热回流2h，放出分水器中的水，继续加热， 期间不断减少分水器中的液体，直至蒸馏瓶中水 性液体全部蒸出，停止加热。 残留液冷却后倒入分液漏斗中，用20mL水洗 涤2次、然后用10％碳酸钠溶液每次10mL洗涤2 次、再每次用20mL水洗涤2次得到粗苯甲酸甲酯。 将之用无水硫酸镁干燥后，倒入50mL圆底烧瓶 中，加入几粒沸石，减压蒸馏，收集100℃的馏 分
精品课件！
精品课件！
酯化反应
项 目
不分 水 分水
反应时间 （ h）
1 2
51.8%
产量 （ g）
2.76 3.52
产率 （%）
40.6 51.8
40.6%
分
水 不分 水
50 40 30 20 10 0
在第二步改进方案中，我 们加入了甲苯作为带水剂， 产率提高了11.2%。 原因在于酯化反应中， 可逆反应生成水，为了提高 转化率，要把水分离出去， 使反应向正向移动。而带水 剂能与水形成共沸物将水及 时带出反应体系，打破了反 应的热力学平衡，使反应向 有利于生成酯的方向进行； 而且加入带水剂降低了酯化 反应体系的温度，抑制副反 应的发生，提高原料的利用 率。