实验正溴丁烷的制备和折光率的测定

实验4 n-溴丁烷的制备和折光率的测定（第8周，2010.10.25，第4次实验）[实验目的]掌握醇制正溴丁烷原理和方法；掌握回流及气体吸收装置和分液漏斗使用；折光率测定和阿贝

折射仪使用

[实验原理] 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,2n-C4H9OH →（n-C4H9）2O+H2O,2NaBr+H2SO4 → Br2+SO2↑+2H2O [化学试剂]：正丁醇9.2mL(7.4g, 0.068mol) 溴化钠(无水) 13g (0.08mol) 浓硫酸

(d=1.84)14mL(0.18mol) 饱和碳酸氢钠溶液无水氯化钙

[实验装置图]：

[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。按上图1连好回流和气体吸收装置，用5%

的氢氧化钠作吸收剂。

2.加热回流至沸，调整加热速度，保持沸腾而平稳回流，并时加摇动烧瓶促反应完成。回流35min（预试）。

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

1）洗涤粗产物将馏出液移至分液漏斗中，加等体积水洗涤（15mL水，产物在下层），静置分层后，将产物转入另一干燥分液漏斗，等体积浓硫酸洗涤（10mL，分去下层，去正丁醇，生成一种盐）。有机相依次用等体积的水（15mL，除硫酸）、饱和碳酸氢钠溶液（15mL，中和未除尽的硫酸）和水（15mL，除碱）洗涤后，转入干燥锥形瓶中，加1-2g（黄豆大小）无水氯化钙干燥，间歇摇动锥形瓶（可以手捂加热，干燥0.5h），到液体清亮为止。

2）收产物将干燥好的产物移至50mL蒸馏瓶中，蒸馏，收99-103℃馏分。（预试得7.8g产物，无色液体）

四、实验关键及注意事项

1.气体吸收装置安装和使用；

2.浓硫酸分批加入，混匀。

3.反应中不时摇动烧瓶或磁力搅拌促使反应完全。

4.正溴丁烷是否蒸完，可以从下列几方面判断：①蒸出液是否由混变清；②蒸馏瓶中的上层油状物是否消失；③取一试管收几滴馏出液；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，可用少量饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤以除去因浓硫酸氧化生成的游离溴。

五、实验中常见错误

1. 配硫酸溶液混合均匀后，冷至室温，加入正丁醇，最后于室温中加溴化钠，摇匀,切不可先加溴化钠。

2. 反应时小火加热，切不可大火加热。注意回流速度及冷凝管中气体的位置。

3. 在回流过程中，尤其是停止回流时，注意勿使漏斗全部埋入吸收液（水）中。

4. 浓硫酸洗涤前，粗产物必须将水层分尽；洗涤时要充分振摇，否则不宜除去杂质，而正丁醇可与正溴

丁烷形成共沸物（沸点98.6℃，含正丁醇13%），蒸馏时很难除去。

5.预习时应查找物理常数数据。若不知密度，可根据水溶性判断。若判断错误，切不可将废液倒掉，而应

将每步洗涤废液留着，直到实验结束。

6. 分液漏斗操作中，下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出，不可全从下口放出。

7. 干燥完毕，澄清透明的液体用倾泄法倒入蒸馏烧瓶，切不可将干燥剂一起倒入进行蒸馏。

六、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？

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

3.为什么用饱和碳酸氢钠溶液洗涤前先要用水洗一次？

七、实验指导

本实验包括加热回流、气体吸收、蒸馏、洗涤、干燥等步骤，操作齐全，现象明显，适宜于第一个合成实验。同学们只要认真预习、认真操作都能成功完成。但一些常犯错误及操作要点还请同学们注意：1．配置硫酸溶液时，在冷水浴中一边震荡圆底烧瓶一边慢慢将浓硫酸加入水中。

2．本实验采用1:1硫酸（比重约1.52），一方面减少副反应，另一方面吸收来不及反应的溴化氢气体。3．加料时不要让溴化钠粘附在烧瓶壁上；一开始加热不要过猛，否则回流时反应混合物的颜色很快变深（橙黄或橙红色），甚至会产生少量炭化。操作情况良好时油层呈现浅黄色，冷凝管顶端也无溴化氢逸出。4．装置的密封性要好。吸收液用水即可。气体导管出口处要接近但不能接触吸收液面，采用漏斗导出气体则可将漏斗的一半伸进吸收液面。

5．回流后再进行粗蒸馏一则使有机物分离出来，便于后面的洗涤操作；再则，粗蒸馏过程可进一步使反应趋于完全。粗蒸馏时油层的黄色褪去，馏出的油滴无色；若油层蒸完后继续蒸馏，蒸馏瓶中的液体又渐渐变成黄色，这时馏出液呈酸性。有时蒸出的液滴也呈黄色，这是由于氢溴酸被硫酸氧化而分解出溴。6．判断粗产物是否蒸完，可用检验油滴的方法：用盛少量清水的小烧杯接收几滴馏出液，观察烧杯底部有无小油珠，无小油珠则有机物已蒸完。

7．油层若呈红棕色，是因为蒸馏时间过长而蒸出的氢溴酸恒沸液与浓硫酸反应产生游离溴所致。在以后的洗涤过程中会逐渐褪去。也可在分去硫酸后用少量亚硫酸氢钠水溶液洗涤除去：

2NaBr+3H2SO4（浓）→Br2+2H2O+2NaHSO4 Br2+NaHSO3+H2O→2HBr+NaHSO4

8．用浓硫酸洗涤粗产物时，一定要先将油层与水层彻底分开，否则浓硫酸被稀释，降低了洗涤的效果。若粗蒸馏时蒸出了氢溴酸，洗涤前又未分离除尽，加入浓硫酸后油层和水层都变成橙黄或橙红色。用碳酸