丁酮酸乙酯的制備

北京石油化工學(xué)院綜合性有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目名稱：3-丁酮酸乙酯的制備學(xué)生姓名： XXX專業(yè)：化學(xué)工程與工藝學(xué)院： 化學(xué)工程學(xué)院年級：20XX級指導(dǎo)教師： XXX20XX年5月1日

3-丁酮酸乙酯的制備XXX（北京石油化工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，北京 102600）摘要：3-丁酮酸乙酯（乙酰乙酸乙酯）在有機(jī)合成中的應(yīng)用極廣， 可用于合成吡啶、吡咯、嘧啶、嘌吟和環(huán)內(nèi)酯等雜環(huán)化合物，也廣泛用于藥物合成。 3-丁酮酸乙酯具有芳香氣味，還用作食品著香劑。3-丁酮酸乙酯也作為溶劑使用，還是檢測鉈、氧化鈣、氫氧化鈣和銅的試劑。本實(shí)驗(yàn)以酯及金屬鈉為原料，利用 Claisen酯縮合反應(yīng)原理合成 3-丁酮酸乙酯[1]，最后用2,4-二硝基苯肼、FeCl3及數(shù)字阿貝折射儀檢驗(yàn)產(chǎn)物。本實(shí)驗(yàn)是微量實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)共使用0.4g（0.017mol）鈉、8mL（7.2g，0.08mol）乙酸乙酯（含少量無水乙醇），得到產(chǎn)品2.0g（4人合產(chǎn)量），產(chǎn)率23%，產(chǎn)率較低。產(chǎn)品折射率 1.3965，純度較高。關(guān)鍵詞：3-丁酮酸乙酯；制備；Claisen酯縮合反應(yīng)1、乙、▲刖言3-丁酮酸乙酯，又稱乙酰乙酸乙酯，結(jié)構(gòu)式如右圖。常溫下為無色液體，沸點(diǎn)181℃，相對密度d20為4上282,折射率n20為1.4194，具有愉快的水果香氣。D易溶于水，與乙醇、乙醚、苯等一般有機(jī)試劑混溶。一般的3-丁酮酸乙酯是酮式和烯醇式互變異構(gòu)體的平衡混合物，酮式占 92.3%，烯醇式占7.7%。實(shí)驗(yàn)室中常用Claisen酯縮合反應(yīng)原理合成，工業(yè)上用二乙烯酮與乙醇作用制得。多用作有機(jī)合成原料，生產(chǎn)藥物、香料、雜環(huán)化合物等。2實(shí)驗(yàn)部分[2]2.1實(shí)驗(yàn)儀器及藥品儀器：電子天平PL601-S，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；XK-88微型加熱磁力攪拌器，揚(yáng)州市公道玻璃儀器廠；SHZ-D循環(huán)水真空泵，河南鞏義市英峪豫華儀器廠；25mL單口圓底燒瓶，北京玻璃儀器廠；10mL錐形瓶，北京玻璃儀器廠；微型球形冷凝管，北京玻璃儀器廠；微型直形冷凝管，北京玻璃儀器廠；微型干燥管，北京玻璃儀器廠；微型蒸餾頭，北京玻璃儀器廠；微型克氏蒸餾頭，北京玻璃儀器廠；微型接受彎頭，北京玻璃儀器廠；分液漏斗，北京玻

璃儀器廠；溫度計(jì)（150℃）,北京玻璃儀器廠。藥品：金屬鈉，分析純，北京化工廠；乙酸乙酯，分析純，北京化工廠；無水乙醇，分析純，北京化工廠；冰醋酸，分析純，北京化工廠；氯化鈉，分析純，北京化工廠；碳酸鈉，分析純，北京化工廠；碳酸鉀，分析純，北京化工廠。1.283實(shí)驗(yàn)裝置圖:干燥管球形泠凝管毛碓A接真空系統(tǒng)干燥管球形泠凝管毛碓A接真空系統(tǒng)反應(yīng)裝置圖TH2coOC2H反應(yīng)裝置圖TH2coOC2H5減壓蒸儲裝置圖1.284反應(yīng)原理:闔COCHC02cHp實(shí)驗(yàn)以乙酸乙酯及金屬鈉為原料，并以過量的酯做溶劑，利用酯中含有微量醇與金屬鈉反應(yīng)生成醇鈉，隨反應(yīng)的進(jìn)行，醇不斷生成，反應(yīng)便不斷進(jìn)行下去，直至金屬鈉反應(yīng)完全。反應(yīng)是乙酸乙酯碳負(fù)離子對另一酯分子羰基的親核加成 -消除的結(jié)果。醇鈉遇水分解，金屬鈉與水反應(yīng)發(fā)生燃燒爆炸，所以體系必須保持干燥。具體操作步驟如下：1、按裝置圖組裝儀器。2、向干燥的25mL單口燒瓶中加入8mL（7.2g，0.08mol）乙酸乙酯（含少量無水乙醇）、0.4g（0.017mol）切細(xì)的金屬鈉。裝好反應(yīng)裝置，輕搖使其混合均勻，微熱回流，至金屬鈉徹底消失為止。反應(yīng)開始片刻后反應(yīng)液變黃，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)液為橘紅色透明溶液， 含有黃白色沉淀。3、將燒瓶冷卻至室溫，自回流冷凝管上口慢慢加入 8mL30%醋酸水溶液，邊加邊搖動燒瓶，使固體徹底溶解。再加5mL飽和食鹽水，搖動均勻。反應(yīng)液中黃白色固體消失，呈黃色透明狀，分層。4、用分液漏斗分出水相，有機(jī)相轉(zhuǎn)移至原反應(yīng)燒瓶中，水相用5mL乙酸乙酯萃取一次，將萃取液與有機(jī)相合并。5、用5mL5%碳酸鈉水溶液中和有機(jī)相，不時(shí)搖動，使反應(yīng)完全?？梢杂^察到液體中有小氣泡產(chǎn)生，靜置后分層。6、用分液漏斗分出水相，棄去。有機(jī)相用無水碳酸鉀干燥。此時(shí)得到的溶液呈微黃色透明狀。7、將反應(yīng)液在常壓下蒸餾至100℃。然后改用減壓蒸餾。得到的產(chǎn)品呈無色透明狀，有香味，共2.0g（4人合產(chǎn)量）。8、將產(chǎn)品與2,4-二硝基苯肼反應(yīng)，觀察到有黃色沉淀生成；與FeCI反應(yīng)，3觀察到溶液呈紫色。用數(shù)字阿貝折射儀檢測到折射率為 1.3965。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)共獲得產(chǎn)品2.0g（4人合產(chǎn)量），產(chǎn)品呈無色透明狀，有水果香味。理論產(chǎn)量：8.8g（4人合產(chǎn)量，每人取鈉量均按0.4g計(jì)算）。產(chǎn)品產(chǎn)率：2.0/8.8*100%=23%，折射率為1.3965。4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及討論實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率23%，產(chǎn)率較低。通過與2,4-二硝基苯肼、FeCl3反應(yīng)驗(yàn)證了3-丁酮酸乙酯的互變異構(gòu)。測得產(chǎn)品的折射率為 1.3965,與文獻(xiàn)值1.4194較接近，產(chǎn)品純度較高。本實(shí)驗(yàn)采用Claisen酯縮合反應(yīng)原理，在反應(yīng)中需要使用金屬鈉，要保證反應(yīng)體系干燥，防止發(fā)生意外。反應(yīng)過程中要控制好溫度，乙醇與乙酸乙酯都是低沸點(diǎn)物質(zhì)，過高的溫度可能導(dǎo)致反應(yīng)物逸出體系。有機(jī)化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)速率一般較慢，因此保證反應(yīng)的時(shí)間格外重要，不能操之過急，但也不能長時(shí)間反應(yīng)，有可能會導(dǎo)致副反應(yīng)發(fā)生，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定的時(shí)間控制實(shí)驗(yàn)節(jié)奏。實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了多次酸化、堿洗操作，3-丁酮酸乙酯易溶于水，雖然對水相進(jìn)行了萃取，但仍無法避免部分產(chǎn)物隨廢液被丟棄，這可能是造成實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率較低的原因。在常壓蒸餾操作中蒸餾不徹底， 導(dǎo)致產(chǎn)品中含有部分乙酸乙酯， 這可能是導(dǎo)致產(chǎn)品純度一般的主要原因。5心得體會實(shí)驗(yàn)中加食鹽水的作用：降低溶解度，增加比重，使乳濁液分層。減壓蒸餾適用的場合：餾分沸點(diǎn)較高時(shí)，餾分加熱易分解時(shí)，餾分易聚合時(shí)。減壓蒸餾結(jié)束時(shí)要先打開毛細(xì)管夾再關(guān)閉真空泵，否則會導(dǎo)致真空泵中的循環(huán)水倒流。減壓蒸餾檢查漏氣部位可用逐個(gè)排除的方法：將疑似漏氣部位拆開，用手指按住儀器接口處，