談乙酸乙酯合成實驗的改進

1、談乙酸乙酯合成實驗的改良摘要本文通過對乙酸乙酯合成實驗方法進展改良，提出了新的實驗操作方案，克制了原實驗方法的缺乏，防止了實驗中參加濃h2s4的炭化現(xiàn)象，縮短了反響時間，減少了副產(chǎn)物的發(fā)生，并進步了產(chǎn)率。關(guān)鍵詞乙酸乙酯合成實驗改良乙酸乙酯是一種重要的有機化合物，可作為溶劑和香料。乙酸乙酯的制備實驗也是高校有機化學(xué)實驗的重要內(nèi)容之一，并且在實驗教材中目前仍然采用硫酸催化酯化法來合成。操作步驟復(fù)雜，教學(xué)實驗用時長，此實驗后的廢液酸性太強，易引起腐蝕，并且硫酸易引起炭化。所以，反響瓶不易洗滌，基于以上缺點，文獻上也有許多有關(guān)乙酸乙酯合成實驗改良的報道，在實驗教學(xué)中，我們從綠色環(huán)保，簡化實驗步驟縮短教

2、學(xué)實驗時間，節(jié)約能源和實驗試劑的角度出發(fā)，采取改裝實驗儀器和參加無機化合物做催化劑來合成乙酸乙酯，獲得了較好的效果。一、實驗1.實驗原理乙酸酯化法是傳統(tǒng)的乙酸乙酯消費方法，在催化劑濃硫酸的存在下，由乙酸和乙醇發(fā)生酯化反響而得。主反響：反響除去生成水，可得到高收率。該法消費乙酸乙酯屬于傳統(tǒng)的方法。2.實驗儀器和藥品za-j阿貝折光儀：上海光學(xué)儀器五廠市售純乙酸乙酯：折光率b.p.77.06、n為1.3727。n20d13721冰醋酸ar.濃硫酸ar.無水乙醇ar.氯化鈉ar.無水硫酸鈉ar.、硫酸氫鈉ar.碳酸鈉ar.氯化鈣ar.均由上海化學(xué)試劑廠購得。3.實驗方法(1)用硫酸作催化劑合成乙酸乙

3、酯的實驗方法及裝置用硫酸做催化劑的裝置見圖1。在250l枯燥三口瓶里參加15l95%2h5h，將蒸餾瓶置于冷水浴中，一邊振搖一邊分批參加15l濃h2s4混合均勻，參加幾粒沸石。在三口燒瓶的側(cè)口放一支2000溫度計，滴液漏斗中放入15l2h5h和14.3l冰ha混合均勻后裝入三口燒瓶中口。溫度計水銀球和滴液漏斗末端必須浸入液面下距瓶底0.5-1，另一側(cè)口連接回流冷凝管、接液管和錐形瓶。由滴液漏斗中滴入瓶內(nèi)約3-4l后將蒸餾瓶隔石棉網(wǎng)小火空氣浴加熱，使瓶中溫度控制在1100-1250，當蒸餾瓶口有液體蒸出時再從滴液漏斗中漸漸滴入其混合液，調(diào)節(jié)加料速度，使蒸出酯的速度大致相等，時間約需90in。反響

4、溫度維持在1100-1250之間。滴加完畢，繼續(xù)加熱數(shù)分鐘，直到反響液的溫度升到1300時不再有液體餾出為止。得粗乙酸乙酯。參加飽和碳酸鈉溶液并不斷振蕩，直至無二氧化碳氣體產(chǎn)生，放置片刻。然后，轉(zhuǎn)入分液漏斗中，放出水層，再經(jīng)飽和食鹽水飽和氯化鈣溶液各洗一次。有機層經(jīng)無水硫酸鈉枯燥后進展蒸餾，730-780搜集后得精酯。(2)用硫酸氫鈉作催化劑合成乙酸乙酯的實驗方法及裝置對乙酸乙酯合成實驗的改良參考并查閱文獻上的有關(guān)資料，我們認為用硫酸氫鈉作催化劑比擬合適學(xué)生在實驗室中實驗。反響方程式：用硫酸氫鈉做催化劑的裝置見圖2。在圖2中100l圓底燒瓶中分別參加25l乙酸、25l乙醇，1.91g硫酸氫鈉，

5、加熱回流60in，冷卻后在水浴上加熱蒸餾，直至無餾出物餾出為止，得粗乙酸乙酯。然后洗滌、枯燥、蒸餾制得精乙酸乙酯。發(fā)現(xiàn)其最后產(chǎn)物的產(chǎn)率也可達80%以上，與h2s4作催化劑一樣能產(chǎn)生較好的效果。二、結(jié)果討論1.儀器改良在圖1實驗中制取乙酸乙酯用濃h2s4作催化劑，發(fā)現(xiàn)存在如下缺點：(1)加料速度要慢，否那么易使體系的溫度升高，使乙醇揮發(fā)，產(chǎn)率降低，使實驗時間延長。(2)由于濃硫酸同時具有酯化、氧化、脫水等作用，酯化的同時易導(dǎo)致乙醚、乙烯、二氧化硫、乙醛等副產(chǎn)物產(chǎn)生；另外假設(shè)部分過熱，硫酸還可使有機溶劑部分碳化，不僅使產(chǎn)率降低，也給產(chǎn)品精制帶來許多費事。(3)因濃硫酸有強腐蝕性，學(xué)生操作不慎易被燒

6、傷，平安性較差。(4)裝置使用的是三口燒瓶、滴液漏斗、冷凝管、溫度計、儀器較費事。(5)加料時間約90in。優(yōu)點是：反響過程用溫度計控溫，邊滴加，邊反響、邊蒸餾，平衡是動態(tài)的，有利于反響物有效接觸，反響速率較快。但在實驗中由于學(xué)生操作程度的原因，滴加較快時，反響體系溫度降低，滴加的乙醇來不及參加反響就被蒸了出來，造成乙醇轉(zhuǎn)化率降低，使產(chǎn)率偏低；滴加較慢時，反響溫度升高，副反響增加，無色的反響液中由棕色變?yōu)楹谏?。溫度的控制與滴加速度控制較難統(tǒng)一，造成反響的不穩(wěn)定，而使反響物轉(zhuǎn)化率低。在圖2改良后的實驗是圓底燒瓶上直接連接冷凝管，裝置簡單，節(jié)省時間，水浴上回流0.5h即可改為蒸餾裝置。平安性進步，

7、較圖1節(jié)約時間2小時。整個裝置防止了硫酸的碳化，另外先回流后蒸餾有利于反響平衡向產(chǎn)物方向挪動，回流裝置改為蒸餾裝置后，隨著粗產(chǎn)物乙酸乙酯的不斷蒸出，其反響混合物中的乙醇和乙酸還要進展酯化反響，促使反響繼續(xù)向平衡右移，使乙酸根本上完全轉(zhuǎn)化，防止了反響物來不及反響而被蒸出。此法存在的缺點是：(1)反響瓶中無溫度計，在加熱過程中反響物溫度的波動不能直觀觀察。(2)由于是一次性參加反響物，在加熱狀況下有較多的乙醇處于蒸汽狀態(tài)下乙醇的轉(zhuǎn)化率可能降低。2.催化劑的改良由于目前有機化學(xué)實驗教材中，反響的硫酸用量普遍偏多，到達乙醇用量的20-25%，在實驗中大量出現(xiàn)乙醇被氧化、碳化的現(xiàn)象。文獻上也有許多有關(guān)乙

8、酸乙酯合成實驗改良的報道，但用無水四氯化錫、二水氯化亞錫、六水三氯化鐵等做催化劑前期準備工作復(fù)雜、時間長、也不適于教學(xué)實驗。綜合與查閱文獻上的有關(guān)資料后，我們認為在實驗室中學(xué)生乙酸乙酯合成實驗的催化劑改用硫酸氫鈉能產(chǎn)生較好的催化效果。由于硫酸氫鈉是強電解質(zhì)，硫酸氫根可以電離出來氫離子而使體系顯酸性。在反響體系中，硫酸氫鈉自身的結(jié)晶水可以在催化劑外表電離出氫離子來催化反響，反響生成的水又能使硫酸氫鈉電離出更多的氫離子，從而有利于酯化反響的進展。硫酸氫鈉價廉易得、使用方便、后處理簡單，易別離，減少了設(shè)備的腐蝕和環(huán)境污染。通過實驗在乙酸乙酯的合成反響中，發(fā)現(xiàn)其最后產(chǎn)物的產(chǎn)率也可達80%以上，與h2s

9、4作催化劑一樣能產(chǎn)生較好的效果。以下是兩種催化劑合成乙酸乙酯實驗比照，列于表1。從表中可看出改良儀器和催化劑后乙酸乙酯合成時間縮短50in，產(chǎn)量雖然減小而產(chǎn)率的轉(zhuǎn)化并沒有減少。3.產(chǎn)品的純度合成后的乙酸乙酯的折光率見表2。從中可看出，當改良催化劑后乙酸乙酯的折光率與市售純乙酸乙酯的折光率根本相符。三、結(jié)論實驗方法改良后，使學(xué)生在乙酸乙酯合成實驗時裝置簡單，實驗時間縮短，防止了硫酸碳化現(xiàn)象，減少了設(shè)備的腐蝕和環(huán)境的污染，進步了實驗合成的效率。目前本實驗已在我校環(huán)保、染整、高分子等專業(yè)的同學(xué)中進展乙酸乙酯合成改良后實驗，得到了較滿意的實驗效果。參考文獻：1周科衍，呂俊民.有機化學(xué)實驗.高等教育出版社，1986，214-216.2王清廉，沈鳳嘉.有機化學(xué)實驗.高等教育出版社，2022，160-162.3趙艷凝.用無水四氯化錫、二水氯化亞錫、六水三氯化鐵等多種固體超強酸作催化劑.吉林師范大學(xué)學(xué)報，