實(shí)驗(yàn)九鄰叔丁基對(duì)苯二酚的制備

1、 實(shí)驗(yàn)九 鄰叔丁基對(duì)苯二酚的制備一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)制備鄰叔丁基對(duì)苯二酚的原理與方法。2.熟練電動(dòng)攪拌、回流、重結(jié)晶等實(shí)驗(yàn)操作。 二、實(shí)驗(yàn)原理鄰叔丁基對(duì)苯二酚（TBHQ）是一種新穎的食用抗氧劑，對(duì)植物性油脂抗氧化性有特效，同時(shí)還兼有良好的抗細(xì)菌、霉菌、酵母菌的能力。TBHQ的制備一般以對(duì)苯二酚為原料，在酸性催化劑作用下與異丁烯、叔丁醇或甲基叔丁基醚進(jìn)行烷基化反應(yīng)，反應(yīng)混合物經(jīng)進(jìn)一步處理得到純的TBHQ。反應(yīng)常用的催化劑有液體催化劑及固體催化劑。常用的液體催化劑有濃硫酸、磷酸、苯磺酸等，反應(yīng)一般在水與有機(jī)溶劑組成的混合溶劑中進(jìn)行。常用的固體催化劑有強(qiáng)酸型離子交換樹脂（如Amberlyst-15、

2、拜耳K-1481）、沸石和活性白土，反應(yīng)需在環(huán)烷烴、芳香烴、脂肪酮等溶劑中進(jìn)行。本實(shí)驗(yàn)以對(duì)苯二酚、叔丁醇為原料，以磷酸作催化劑，在二甲苯溶劑中反應(yīng)制得TBHQ，其反應(yīng)式為： （主產(chǎn)物TBHQ） （副產(chǎn)物DTBHQ）對(duì)苯二酚烷基化是芳環(huán)上的親電取代反應(yīng)，叔丁基是推電子基團(tuán)，上一個(gè)叔丁基后，芳環(huán)進(jìn)一步活化，很容易再上另一個(gè)叔丁基。由于位阻的關(guān)系，本反應(yīng)的主要副產(chǎn)物是2,5-二叔丁基對(duì)苯二酚，2、6位與2、3位的二叔丁基對(duì)苯二酚很少。反應(yīng)中，叔丁醇要慢慢滴加，以使對(duì)苯二酚保持相對(duì)過(guò)量，減少副反應(yīng)。反應(yīng)實(shí)際上是分兩步進(jìn)行的，第一步是生成溶于水的中間產(chǎn)物醚類，反應(yīng)很快。第二步是中間產(chǎn)物進(jìn)行重排，生成鄰叔

3、丁基對(duì)苯二酚。這步反應(yīng)則比較困難，需在高溫下反應(yīng)較長(zhǎng)時(shí)間才能使中間產(chǎn)物充分轉(zhuǎn)化，是整個(gè)合成反應(yīng)的控制步驟。三、主要試劑與儀器1. 試劑 叔丁醇7.5mL（0.08mol），對(duì)苯二酚5.5g（0.05mol），85%磷酸5.0mL（0.075mol），二甲苯50.0mL（0.41mol）。2. 儀器 150 mL三口燒瓶，二口連接管，溫度計(jì)（200），球形冷凝管，滴液漏斗，燒杯，錐形瓶，布氏漏斗，吸濾瓶，表面皿，電動(dòng)攪拌器，紅外燈，紅外光譜儀，熔點(diǎn)測(cè)定儀。四、實(shí)驗(yàn)裝置當(dāng)進(jìn)行非均相反應(yīng)，或反應(yīng)物之一要逐漸滴加時(shí)，為避免反應(yīng)瓶?jī)?nèi)局部過(guò)濃、過(guò)熱而導(dǎo)致其它副反應(yīng)或有機(jī)化合物分解，必須進(jìn)行攪拌。攪拌常常能

4、使反應(yīng)溫度均勻，縮短反應(yīng)時(shí)間和提高產(chǎn)率。本實(shí)驗(yàn)采用攪拌下的加熱回流裝置 ，如圖1所示。圖1 制備鄰叔丁基對(duì)苯二酚的實(shí)驗(yàn)裝置圖機(jī)械攪拌裝置通常包括：電動(dòng)攪拌器、攪拌棒、密封裝置、三口燒瓶等回流或蒸餾裝置。本實(shí)驗(yàn)室采用聚四氟乙烯制成的攪拌密封塞。它由上面的螺旋蓋、中間的硅橡膠密封墊圈和下面的標(biāo)準(zhǔn)口塞組成。標(biāo)準(zhǔn)口塞有不同型號(hào)，可與各種標(biāo)準(zhǔn)口玻璃儀器匹配。使用時(shí)只須選用適當(dāng)直徑的攪拌棒插入標(biāo)準(zhǔn)口塞與墊圈孔中，在墊圈與攪拌棒間可涂些甘油潤(rùn)滑，旋上螺旋蓋至松緊適宜，壓扁了墊圈便與攪拌棒緊密接觸，并把標(biāo)準(zhǔn)口塞塞緊在標(biāo)準(zhǔn)口玻璃燒瓶上即可。機(jī)械攪拌裝置裝配要點(diǎn)：1、將攪拌棒上端通過(guò)橡皮管固定在攪拌器電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸

5、上，根據(jù)加熱源的高度，調(diào)節(jié)好電動(dòng)機(jī)高度，攪拌棒的下端應(yīng)距離瓶底約0.5cm，然后自下而上，將三口燒瓶等依次安裝固定。2、一套反應(yīng)裝置都固定在攪拌器的支桿上，不要再用鐵架臺(tái)等來(lái)固定玻璃儀器。3、安裝好后，因先從不同方向觀察攪拌棒和攪拌器的軸是否在一條直線上，攪拌棒和密封塞的軸心是否在一個(gè)同心圓上，適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。然后，用手轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌棒試驗(yàn)，如沒(méi)有問(wèn)題，再以低速開動(dòng)攪拌器，調(diào)節(jié)至中速進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，才能加入物料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)流程圖六、實(shí)驗(yàn)步驟1在150mL三口燒瓶上安裝二口連接管，再裝上攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝管。2依次向三口燒瓶中加入5.5g對(duì)苯二酚、5.0mL85%磷酸、20.0mL

6、二甲苯，啟動(dòng)攪拌。3緩慢加熱到100110，慢慢滴加7.5mL叔丁醇+5mL二甲苯的溶液。滴加過(guò)程中溫度保持在100110，并開始計(jì)時(shí)，約3060 min滴加完畢。4滴加完后，繼續(xù)加熱升溫至135140，恒溫加熱回流2.5 h（從開始滴加叔丁醇時(shí)計(jì)時(shí)）。5緩慢降溫至120左右，待無(wú)回流液時(shí)，停止攪拌，將反應(yīng)液趁熱迅速到入盛有50mL熱水的燒杯中，用少量熱水清洗三口燒瓶中的殘余反應(yīng)液，并將其并人燒杯中。6將燒杯冷卻30min左右，使之結(jié)晶完全。抽濾，得白色粗品。濾液經(jīng)分離回收二甲苯和磷酸。7用25mL二甲苯重結(jié)晶，活性炭脫色。重結(jié)晶產(chǎn)品在紅外燈下干燥，稱量，計(jì)算產(chǎn)率。8取少量純品測(cè)定熔點(diǎn)，用紅外光譜表征，產(chǎn)品的紅外光譜圖見(jiàn)圖2。七、注意事項(xiàng)本實(shí)驗(yàn)以二甲苯作溶劑，可達(dá)到兩個(gè)目的。一是控制叔丁醇局部濃度不至于過(guò)高，減少副產(chǎn)物二叔丁基對(duì)苯二酚的生成；二是考慮到二叔丁基對(duì)苯二酚