对甲苯磺酸的微型制备实验中防止炭化的研究
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表 ２甲苯磺酸微型制备 实验 中反应温度对炭化的影响 ．
３３ 拌 对 甲苯 炭化 的影 响 ．搅 由于 引起 炭 化 的主 要 原 因 是浓 硫 酸 的 局 部受 热 ， 以 我们 从 使 反应 液 受 热均 匀方 面 研 究 搅拌 对 炭 化程 度的 影 响 。 硫 酸 所 浓
１０ ｌ０Ｃ。开始 滴加 甲苯控制滴加速度 （ ０ ￣ ｌ￣ 约一分钟滴加完毕 ）滴加甲苯 的过程 溶液颜色 由无色变为 淡黄色。回流 １ ５分钟 ，
停止搅拌后观察溶液无分层现象说明反应完全。 趁热将 ２ 蒸馏水加入至三 口烧瓶中，迅速将液体 引流至 １ｍｌ ｍｌ ０ 的小烧杯中 ，冷却至有大量晶体 析出，减压抽滤得 白色
轻或消除炭化现象的产生。
１ 实验原 理
Ｈ３
＋ 一 ０＋ ８ Ｈ
ｓ。。 Ｈ
Ｈ３
＋
早 Ｈ ３
Ｈ
Ｓ０３ Ｈ
该反应 由于 甲苯环上的７ ｃ 电子集 中在 分子 平面的上下两边 ，易受亲 电试剂硫酸 的进攻而发 生亲 电取代 反应 ，这是芳烃
的重要性质 ，当甲苯与浓硫 酸接 近时 ，甲苯的７ ｃ 电子首 先和硫酸接近形成 络合 物，但这种结构是松散的 ，然后磺化剂与苯
Ｃ
．
Ｈ ３
恤 一
宁３ Ｈ
＋
§ ３ ＯＨ
Ｈ ３
＋
Ｈ
Ｈ ３
Ｈ
。
甲苯的磺化产物为甲苯磺酸的邻、问、对 ３ 种异构体的混合物 ， 磺化温度显著影响产品的产率。在温度较高的情况下 ，
对位异构体 的含量较高 ，温度较低邻位异构体 的含量较大。实验结果见表 ２ ，结果表明，在不搅拌 的条件下，温度越 高，炭
晶体 。称 重 ，测 熔 点 。 来自３ 实验结果 与分析
３１ ． 配料 比对产率和炭化程度 的影响 实验结果见表 １ ，结果表明，反应物 的用量和 配比对炭化程度 影响不大 ， 但对产率 的影响较大 ，由实验数据可知浓硫酸 和 甲苯的用量均为 ２５ 较好 。 ． ｍｌ 表 １ ． 甲苯磺酸微型制备 实验 中反应物的配比对炭化的影响 在对
关键 词 ：炭 化 ； 微 型 实验 ； 对 甲苯 磺 酸
中图分类号 ：０ － ６３
文献标识码 ：Ａ
文章编号：１ ７— ２ ９（０ １ ８ ０ ４ — ３ ６ ３ ２ １ ２ １ ）０ —０ ９０
微型化学 实验Ⅲ是近 十几年来 国内外有机化学实验研究 的热 门课题之一 ，也是在 绿色化学【思想指导下 ，迅速 发展起来 ２ 】
对 甲苯 磺 酸 的微 型 制 备 实验 中防止 炭 化 的研 究
赵 丽萍
摘
王
彬
冯纪南
黄红英
（ 湘南学院 化学与生命科学系，湖 南 郴州 ４ ３ ０ ） ２０ ０
要 ：浓硫酸在有机合成 实验 中常 引起炭化现 象，而炭化产生的副产物会使溶 液颜 色加深 ，不易观察反应现 象。在研
究对 甲苯磺酸 的微型合成 实验过程 中，发现在 电磁搅拌 器的作用下，将 ２５ｎ 甲笨逐 滴加入到 已加热到 １０Ｃ的 ２５ 浓硫 ．ｉ ｒ ０￣ ． ｍｌ 酸中，可减轻炭化现 象。
ｎ 络合 物
。 合 物 络
收稿 日期 ：２ １一ｏ — １ ０１ ４ ７
作 者 简 介 ：赵 丽萍 （９ ７ ） ，女 ，湖 南 邵 阳 人 ，湘 南学 院 化 学 与 生 命 科 学 系讲 师 ，硕 士 ，研 究 方 向 为 生化 教 学 与 实 验 １７ 一
研究。
４ ９
２ 材料 与方 法
第 ３ 卷 第 ８期 ２
２１ 年 ８ ０１ 月
湖 南科 技 学院 学 报
Ｊ ｕ ｎａ ｆＨｕ ｎＵｎ ｖｅ ｓｔ ｃ ｅ ｃ ｎ ｇｉｅ ｒｎｇ ｏ ｒ ｌ ｎａ ｉ ｒ ｉｙｏｆＳ ｉ ｎ ｅａ ｄ Ｅｎ ｎ ｅ ｉ ｏ
、０ －２Ｎｏ８ ｒ ３ ． ｌ
Ａｕ ２ ｇ．０１ １
２１实验 试 剂 ．
甲苯 ，９ ％浓硫 酸 ， （ 沙 试 剂厂 生产 ，分 析 纯 ） ８ 长 ；蒸馏 水 （ 验 室 自制 ） 实
２ 实验 仪 器 ． ２
微 量 合成 仪 （ 庆 高教 实验 仪 器 厂） 重 ，磁 力 加 热 搅 拌 器（ 苏 省 全城 市 全 成 国胜 实 验 仪 器 厂 ），酒 精 灯 江
的用于预 防化学 污染 的化 学实验 新发 展和 新技术 ，它 借 助于微 型化 的实验装 置进 行实 验 ，其 试剂 用量近 为常规 用量 的
１１０ ～／０ ／０ ０ １１［ ，从而减少 药品耗费 ，节省开支 ，减少污染 ，保护环 。
在有机化学实验 中浓硫酸应 用广泛 ，常作为脱水剂 ，催化剂 ，磺化剂 。但浓硫酸能把 由碳、氢、氧等元素组成 的化
合物里的氢、氧元 素按 ２： １的比例从上述化合物 中夺取 出来 ，使之发生炭化现象。炭化产 生的副产物会使溶液颜 色加深 ，
不易观察反应进行情况 ， 因原料 的浪费 ， 并 严重影响产率 。 尤其在微型有机合成 实验 中， 发生炭化现 象就使反应物 的量减少 ，
所得产 品量减少 ，不易收集 ，从而使 产品回收率降低 。
浓硫酸在对 甲苯磺 酸的制备 实验 中起 到磺化剂 的作 用。 甲苯磺酸 的制备实验同时也 是有机教学实验中的重要内容， 对 但 在反应过程 中较易发生严重的炭化现 象 ， 而不易观 察反应进行情况 ， 以判 断反应结束与否。 从 难 并且实验 的反应 时间也较长 ，
针对这些现象 ，采用微型合成实验路线 ，从配 比，反应温度 ，滴加 方式 ，是否搅拌等方面进行研究 ，寻找新的实验 方法来减
２３ 实验 方 法 ．
将 ５ ｍ 的三 口烧瓶 固定在磁力 加热搅拌器上，然后将温度计 、滴液漏 斗、球形 冷凝管安装在 － ｌ瓶上 。将 ２５ 浓硫 ０ｌ ￣Ｚ ｌ ． ｍｌ
酸加入到圆底烧瓶中。打开 冷凝水 ，开动磁力加热搅拌器调节合适转速 （ 液体 不飞溅为宜）搅拌加热至浓硫酸 的温度为 使
环上的一个炭原子连接 ， 此时碳原子 由先前 的 ｓ ｐ 杂化成为 ｓ ｐ 杂化 ， 并与磺化剂结合成带有正电荷 的环状 中间体即６ 络合物 ， 然后 再失去一个 Ｈ质子成为磺化甲苯 ，反应历程如下 ：
ｃＨ３
，
９３ Ｈ
＋ Ｈｓ ４ ２ｏ
— 。
Ｃａ ｌ Ｈ
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Ｈ
了
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３３ 拌 对 甲苯 炭化 的影 响 ．搅 由于 引起 炭 化 的主 要 原 因 是浓 硫 酸 的 局 部受 热 ， 以 我们 从 使 反应 液 受 热均 匀方 面 研 究 搅拌 对 炭 化程 度的 影 响 。 硫 酸 所 浓
１０ ｌ０Ｃ。开始 滴加 甲苯控制滴加速度 （ ０ ￣ ｌ￣ 约一分钟滴加完毕 ）滴加甲苯 的过程 溶液颜色 由无色变为 淡黄色。回流 １ ５分钟 ，
停止搅拌后观察溶液无分层现象说明反应完全。 趁热将 ２ 蒸馏水加入至三 口烧瓶中，迅速将液体 引流至 １ｍｌ ｍｌ ０ 的小烧杯中 ，冷却至有大量晶体 析出，减压抽滤得 白色
轻或消除炭化现象的产生。
１ 实验原 理
Ｈ３
＋ 一 ０＋ ８ Ｈ
ｓ。。 Ｈ
Ｈ３
＋
早 Ｈ ３
Ｈ
Ｓ０３ Ｈ
该反应 由于 甲苯环上的７ ｃ 电子集 中在 分子 平面的上下两边 ，易受亲 电试剂硫酸 的进攻而发 生亲 电取代 反应 ，这是芳烃
的重要性质 ，当甲苯与浓硫 酸接 近时 ，甲苯的７ ｃ 电子首 先和硫酸接近形成 络合 物，但这种结构是松散的 ，然后磺化剂与苯
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。
甲苯的磺化产物为甲苯磺酸的邻、问、对 ３ 种异构体的混合物 ， 磺化温度显著影响产品的产率。在温度较高的情况下 ，
对位异构体 的含量较高 ，温度较低邻位异构体 的含量较大。实验结果见表 ２ ，结果表明，在不搅拌 的条件下，温度越 高，炭
晶体 。称 重 ，测 熔 点 。 来自３ 实验结果 与分析
３１ ． 配料 比对产率和炭化程度 的影响 实验结果见表 １ ，结果表明，反应物 的用量和 配比对炭化程度 影响不大 ， 但对产率 的影响较大 ，由实验数据可知浓硫酸 和 甲苯的用量均为 ２５ 较好 。 ． ｍｌ 表 １ ． 甲苯磺酸微型制备 实验 中反应物的配比对炭化的影响 在对
关键 词 ：炭 化 ； 微 型 实验 ； 对 甲苯 磺 酸
中图分类号 ：０ － ６３
文献标识码 ：Ａ
文章编号：１ ７— ２ ９（０ １ ８ ０ ４ — ３ ６ ３ ２ １ ２ １ ）０ —０ ９０
微型化学 实验Ⅲ是近 十几年来 国内外有机化学实验研究 的热 门课题之一 ，也是在 绿色化学【思想指导下 ，迅速 发展起来 ２ 】
对 甲苯 磺 酸 的微 型 制 备 实验 中防止 炭 化 的研 究
赵 丽萍
摘
王
彬
冯纪南
黄红英
（ 湘南学院 化学与生命科学系，湖 南 郴州 ４ ３ ０ ） ２０ ０
要 ：浓硫酸在有机合成 实验 中常 引起炭化现 象，而炭化产生的副产物会使溶 液颜 色加深 ，不易观察反应现 象。在研
究对 甲苯磺酸 的微型合成 实验过程 中，发现在 电磁搅拌 器的作用下，将 ２５ｎ 甲笨逐 滴加入到 已加热到 １０Ｃ的 ２５ 浓硫 ．ｉ ｒ ０￣ ． ｍｌ 酸中，可减轻炭化现 象。
ｎ 络合 物
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收稿 日期 ：２ １一ｏ — １ ０１ ４ ７
作 者 简 介 ：赵 丽萍 （９ ７ ） ，女 ，湖 南 邵 阳 人 ，湘 南学 院 化 学 与 生 命 科 学 系讲 师 ，硕 士 ，研 究 方 向 为 生化 教 学 与 实 验 １７ 一
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４ ９
２ 材料 与方 法
第 ３ 卷 第 ８期 ２
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湖 南科 技 学院 学 报
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甲苯 ，９ ％浓硫 酸 ， （ 沙 试 剂厂 生产 ，分 析 纯 ） ８ 长 ；蒸馏 水 （ 验 室 自制 ） 实
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微 量 合成 仪 （ 庆 高教 实验 仪 器 厂） 重 ，磁 力 加 热 搅 拌 器（ 苏 省 全城 市 全 成 国胜 实 验 仪 器 厂 ），酒 精 灯 江
的用于预 防化学 污染 的化 学实验 新发 展和 新技术 ，它 借 助于微 型化 的实验装 置进 行实 验 ，其 试剂 用量近 为常规 用量 的
１１０ ～／０ ／０ ０ １１［ ，从而减少 药品耗费 ，节省开支 ，减少污染 ，保护环 。
在有机化学实验 中浓硫酸应 用广泛 ，常作为脱水剂 ，催化剂 ，磺化剂 。但浓硫酸能把 由碳、氢、氧等元素组成 的化
合物里的氢、氧元 素按 ２： １的比例从上述化合物 中夺取 出来 ，使之发生炭化现象。炭化产 生的副产物会使溶液颜 色加深 ，
不易观察反应进行情况 ， 因原料 的浪费 ， 并 严重影响产率 。 尤其在微型有机合成 实验 中， 发生炭化现 象就使反应物 的量减少 ，
所得产 品量减少 ，不易收集 ，从而使 产品回收率降低 。
浓硫酸在对 甲苯磺 酸的制备 实验 中起 到磺化剂 的作 用。 甲苯磺酸 的制备实验同时也 是有机教学实验中的重要内容， 对 但 在反应过程 中较易发生严重的炭化现 象 ， 而不易观 察反应进行情况 ， 以判 断反应结束与否。 从 难 并且实验 的反应 时间也较长 ，
针对这些现象 ，采用微型合成实验路线 ，从配 比，反应温度 ，滴加 方式 ，是否搅拌等方面进行研究 ，寻找新的实验 方法来减
２３ 实验 方 法 ．
将 ５ ｍ 的三 口烧瓶 固定在磁力 加热搅拌器上，然后将温度计 、滴液漏 斗、球形 冷凝管安装在 － ｌ瓶上 。将 ２５ 浓硫 ０ｌ ￣Ｚ ｌ ． ｍｌ
酸加入到圆底烧瓶中。打开 冷凝水 ，开动磁力加热搅拌器调节合适转速 （ 液体 不飞溅为宜）搅拌加热至浓硫酸 的温度为 使
环上的一个炭原子连接 ， 此时碳原子 由先前 的 ｓ ｐ 杂化成为 ｓ ｐ 杂化 ， 并与磺化剂结合成带有正电荷 的环状 中间体即６ 络合物 ， 然后 再失去一个 Ｈ质子成为磺化甲苯 ，反应历程如下 ：
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