1-溴丁烷的制备.docx

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1、1-漠丁烷的制备一、实验目的1、学习以澳化钠、浓硫酸和正丁醇为原料制备1-澳丁烷的原理和方法。2、练习带有吸收有害气体装置的回流加热操作。二、实验原理滨代烷通常由相应的醇通过以下几种方法制备：1 .醇与大量的氢滨酸（48%HBr,沸点126）一起加热，使溪代烷慢慢地蒸出。此法适用于制备沸点较低的滨代烷（如IT臭丙烷、2-溟丙烷、嗅代环己烷），操作简单易行，只是需要用大大过量的氢漠酸。2 .醇与氢滨酸-硫酸混合物一起加热。硫酸的存在使醇与氢澳酸的反应大大加快，澳代烷的产率也得到提高。此法氢澳酸只要稍微过量即可。3 .醇与三浪化磷（或红磷加嗅）反应制备产率很高的澳代烷。此法可用于制备高级碳链的澳代

2、烷；还可避免产生分子重排而异构化的澳代烷。本实验是采用第二种方法制备17臭丁烷。实验室制备卤代烷的方法多用结构上相对应的醇与氢卤酸作用发生SN2取代反应。采用浓硫酸和溟化钠（或演化钾）作为溟代试剂有利于加速反应和提高产率，但硫酸的存在会使醇脱水而生成烯煌和健,1一浪丁烷是由正丁醇与卤代试剂（溟化钠和浓硫酸反应生成的氢漠酸，通过亲核取代反应而取得的，主反应如下：NaBr+H2SO4HBrNaHSO4CH,CH.CH.CH1OH+HBrCH.CH.CH,CH1Br+H1O加入浓硫酸的作用一是作为反应物与浪化钠生成氢澳酸,二是由于浓硫酸作为一个强酸，能提供质子，使醇形成离子：CH3CH2CH2CH2

3、OH+HBrfi+CH3CH2CH2CH2O+H使醇上的极弱离去基O-变成一个较强的离去基2,从而大大加快反应的速度。正丁醇是伯醇，上述反应是典型的酸催化与2反应，但也有部分是按S3机理进行的。在亲核取代反应的同时，常伴有消除脱水等副反应，如I：C4H9OH-C4H8H2OIC4HtiOHC4HgOC4H9+H2O2HBr+H2SO1Br2+SO2+2H20所以反应完毕，除得到主产物1一浪丁烷外，还可能含有未反应的正丁醇和副反应正丁酸。另外还有无机产物硫酸氢钠，硫酸氢钠在水中溶解度较小，用通常的分液方法不易除去，故在反应完毕再进行粗蒸储，一方面使生成的1一?臭丁烷分离出来，另一方面粗蒸储过程可

4、进一步使醇与氢溟酸的反应趋于完全。粗产物中含有正丁醇.正丁酸等杂质，用浓硫酸洗涤，可将它们除去，如果产品中有正丁醇，蒸播时会形成沸点较低的储分（1一溟丁烷和正丁醇的共沸混合物沸点为98.6C,含正丁醇13%）而导致精制品产率降低。产物1一澳丁烷的纯度可以通过气相色谱归一化法分析得到。三、实验装置引入水搐四.实验步骤本实验分二步完成。1 .第一步：按图3-2安装好反应装置。在装置中的IoOmI圆底烧瓶中加入口5g研碎的澳化钠，用定量加料器加入93r1正丁醇，投入沸石摇匀。在一小锥形瓶中加入15m1水,在冷水浴中一边振荡一边加15InI的浓硫酸，得到1：1的硫酸。将稀释后的硫酸从冷凝管上口分批加入

5、反应瓶中并充分振荡，使反应物混合均匀，硫酸加完后连接好气体吸收装置。反应瓶在石棉网上小火加热至沸腾，回流30Inin,反应结束后，反应物冷却数分钟。卸去回流冷凝管，反应瓶中添加沸石，用蒸储头连接直形冷凝管，换成蒸储装置，进行蒸储。偏出液用细口瓶接收好，蒸储至储出液无油滴或澄清为止。在接收瓶中加入部分水封存,并塞好塞子，第二步实验待用。2 .第二步：粗产品混合液倒入分液漏斗，将油层从下面放入干燥的小锥形瓶，然后用冷水浴中冷却并振荡下，用5m1浓分两次加入瓶中洗涤油层，再将混合物倒入分液漏斗，分去下层的浓硫酸。油层依次分别用15m1水.7.5InI10%的碳酸钠水溶液和15m1水洗涤。最后一次洗涤

6、毕，将下层粗产品仔细地放入干燥的小锥形瓶中，少量分批地加入无水氯化钙，并间歇振荡直至液体澄清。安装好蒸储装置，通过长颈漏斗，将液体滤入干燥圆底烧瓶，投入沸石，在石棉网上小火加热蒸储。收集99102c的储分。产品称重，量体积，测定折射率，并用气相色谱法检查产品的纯度。五、操作流程图圆底烧瓶中配置硫酸溶液依次加入正丁醇、溟化钠加热，回流45分钟僻出液分尽水层后，浓硫酸洗油层依次水洗、稀碱洗、水洗无水氯化钙干燥蒸储，收集99-102Cffi六、实验指导本实验包括加热回流、气体吸收、蒸储、洗涤、干燥等步骤，操作方法齐全，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本实验。但

7、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澳化氢气体。3 .加料时不要让滨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，冷凝管顶端也无澳化氢逸出。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 .回流后再进行粗蒸馆一则使有机物分离出来，便于后面的洗涤操作；再则，粗

8、蒸谯过程可进一步使反应趋于完全。粗蒸馈时油层的黄色褪去，馅出的油滴无色；若油层蒸完后继续蒸馈，蒸谯瓶中的液体又渐渐变成黄色，这时偏出液呈酸性。有时蒸出的液滴也呈黄色，这是由于氢滨酸被硫酸氧化而分解出澳。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储出液，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，是因为蒸储时间过长而蒸出的氢溟酸恒沸液与浓硫酸反应产生游离滨所致。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+3H2S01（浓）Br2+2H2O+2NaHSO1Br2+NaHS03+H202HBr+N

9、aHS048 .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。若粗蒸储时蒸出了氢溟酸，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。用碳酸钠溶液洗涤后油层又变为无色。9 .各次水洗时注意观察水面上是否有悬浮的油状产品。如有，则在放出下层油后，轻轻旋转分液漏斗促使悬浮物离心下沉，再将其放出、并入，以减少损失。10 .蒸储所用的各仪器必须预先烘干，否则产品易浑浊。11 .在无恒温槽条件下测定折光率时，要注意同时记录测定的环境温度，然后按下列经验关系式进行换算：n20D=n室，+（室温-20）X0.0004一般认为误差范围在0.0010内为合

10、格产品，0.0005为优质产品。七、注意事项1 .在圆底烧瓶中加入IOmI水，然后加入14m1浓硫酸，等浓硫酸冷至室温后才加入澳化钠。2 .如不充分摇动并冷却至室温，加入溟化钠后，溶液往往变成红色，即有溟游离出来。3 .正溟丁烷是否蒸完，可以从下列几方面判断：蒸出液是否由混浊变为澄清；蒸锵瓶中的上层油状大物是否消失；取一试管收集几滴储出液；加水摇动观察无油珠出现。如无，表示馈出液中已无有机物、蒸储完成。4 .如水洗后产物呈红色，可用少量的饱和亚硫酸氢钠水溶液洗涤以除去由于浓硫酸的氧化作用生成的游离澳。5 .反应装置的密封性要好。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。八、实验中

11、常见错误1 .配置硫酸溶液混合均匀后，冷至室温，加入正丁醇，最后于室温中加滨化钠，摇匀,切不可先加澳化钠。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，而正丁醇可与正溟丁烷形成共沸物(沸点98.6C,含正丁醇13%),蒸镭时很难除去。5 .各步洗涤，均需注意何层取之，何层弃之。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

12、，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泌法倒入蒸储烧瓶，切不可将干燥剂一起倒入进行蒸储。九、安全事项1 .浓硫酸具有强氧化性和脱水性，勿接触伤口；2 .正丁醇虽属于低毒物质，但具有刺激和麻醉作用，勿直接吸入高浓度正丁静和接触皮肤。3 .1-茨丁烷具有毒性，吸入其蒸气可引起咳嗽、胸痛和呼吸困难。高浓度时有麻醉作用，引起神志障碍。和皮肤接触可致灼伤，勿直接吸入高浓度1-澳丁烷和接触皮肤。十、教学法1 .本实验安排部分同学做常量，部分同学做半微量，常量实验产率约为60跖半微量实验产率约为35%。2 .本实验的反应使用过量硫酸，使之起到平衡移动的作用，但硫酸的存在也易产生烯、酸等副产物，因此要控制硫酸的用量及浓度。可组织几个同学为一组，分别采用不同的条件进行实验：不同的硫酸浓度和用量(0.5moR0.336mo10.168mo1等)对产物的影响；不同的回流时间(30min.45min.60min.等)对产物的影响；并用气相色谱检测醇的转化程度。比较、总结实验结果，加深学生对理论的理解。十一、思考题1、反应后的粗产物中含有哪些杂质？各步洗涤的目的何在？2、用分液漏斗洗涤产物时，正滨丁烷时而在上层，时而在下层，若不知道产物的密度，可用什么简便的方法加以判断？3、为什么用饱和碳酸氢钠溶液洗涤前先要用水洗一次？