乙酸乙酯的合成

乙酸乙酯的合成一、教學(xué)要求：1、 了解由醇和羧酸制備羧酸酯的原理和方法2、 掌握酯的合成法（可逆反應(yīng)）及反應(yīng)條件的控制3、 掌握產(chǎn)物的分離提純原理和方法4、 學(xué)習(xí)液體有機(jī)物的蒸餾、洗滌和干燥等基本操作二、預(yù)習(xí)內(nèi)容：1、 滴液漏斗和分液漏斗的使用2、 蒸餾操作3、 萃取與洗滌4、 了解濃硫酸的性質(zhì)與使用方法5、 乙酸乙酯、乙酸、乙醇和水的密度、熔點(diǎn)和沸點(diǎn)等參數(shù)三、基本操作四、實(shí)驗(yàn)原理：乙酸乙酯由乙酸和乙醇在少量濃硫酸催化下制得。主反應(yīng)：CHCOOH+CHCHOHTCHCOOCHCH+HO3323232副反應(yīng)：CHCHOH+CHCHOHTCHCHOCHCH+HO（140°C?150°C）323232232反應(yīng)中，濃硫酸除了起催化劑作用外，還吸收反應(yīng)生成的水，有利于酯的生成。若反應(yīng)溫度過高，則促使副反應(yīng)發(fā)生，生成乙醚。為提高產(chǎn)率，本實(shí)驗(yàn)中采用增加醇的用量、不斷將產(chǎn)物酯和水蒸出、加大濃硫酸用量的措施，使平衡向右移動。本反應(yīng)的特點(diǎn)：（1）反應(yīng)溫度較高，達(dá)到平衡時間短；（2）操作簡單；（3）轉(zhuǎn)化率較高。五、實(shí)驗(yàn)步驟：在干燥的100ml三頸燒瓶中加入8ml95%的乙醇，在冷水冷卻下，邊搖邊慢慢加入8ml濃硫酸，（思考題1，2）加入沸石（思考題3）；在滴液漏斗中加入8ml95%的乙醇和8ml乙酸，搖勻（思考題4）。按書上裝置圖組裝儀器。滴液漏斗的末端和溫度計的水銀球必須浸到液面以下距瓶底0.5?lcm處。（思考題5）用電熱套加熱燒瓶（電壓70?80V），當(dāng)溫度計示數(shù)升到110C,從滴液漏斗中慢慢滴加乙醇和乙酸混合液（速度為每分鐘30滴為宜），（思考題6）并始終維持反應(yīng)溫度在120C左右。（思考題7）滴加完畢，繼續(xù)加熱數(shù)分鐘，直到反應(yīng)液溫度升到130°C，不再有餾出液為止。向餾出液中慢慢加入7ml飽和碳酸鈉溶液，輕輕搖動錐形瓶，直到無CO氣體放出，并用蘭色石蕊試紙檢驗(yàn)酯層不顯酸性為止。將混合液移入分液漏斗中，充分振搖（注意放氣），靜置分層。棄去下層水溶液，酯層用7ml飽和食鹽水洗滌，分凈后，再用14ml飽和CaCl?溶液分兩次洗滌酯層，棄去下層廢液。（思考題8,9,10,11，12）分液漏斗上口將乙酸乙酯倒入干燥的50ml錐形瓶中，加入2?3g無水硫酸鎂，放置30min。在此期間要間歇震蕩錐形瓶。（思考題13,14）將干燥好的乙酸乙酯濾入干燥的50ml圓底燒瓶中，加入沸石，蒸餾，收集76?78°C餾分，稱重，計算產(chǎn)率。純乙酸乙酯為無色而有香味的液體，b.p.為77.06°C,n20為1.3723沸點(diǎn)/c組成/%乙酸乙酯乙醇水70.282.6&49.070.491.9&171.869.031.0六、 存在的問題與注意事項：1、反應(yīng)溫度不宜過高，否則會發(fā)生副反應(yīng)，產(chǎn)生過多的副產(chǎn)物—乙醚。2、 進(jìn)行反應(yīng)時，應(yīng)保持滴加速度和蒸出速度大體一致，否則收率也較低。3、 使用濃硫酸要注意安全。4、 蒸餾滴加反應(yīng)裝置的要按次序正確安裝。七、 深入討論：1、 合成乙酸乙酯的其它方法在100mL圓底燒瓶中加入14.3mL冰醋酸和23mL乙醇，在搖動下慢慢加入7.5mL濃硫酸，混合均勻后加入幾粒沸石，裝上回流冷凝管，在水浴上加熱回流0.5h。稍冷后，改為蒸餾裝置,在水浴上加熱蒸餾，直至無餾出物餾出為止，得粗乙酸乙酯。在搖動下慢慢向粗產(chǎn)物中滴入飽和碳酸鈉水溶液數(shù)滴，使有機(jī)相呈中性為止（用pH試紙測定）。將液體轉(zhuǎn)入分液漏斗中，搖振后靜置，分去水相，有機(jī)相用10mL飽和食鹽水洗滌后，再每次用10mL飽和氯化鈣溶液洗滌兩次。棄去下層液，酯層轉(zhuǎn)入干燥的錐形瓶用無水硫酸鎂干燥。將干燥后的粗乙酸乙酯濾入50mL蒸餾瓶中，在水浴上進(jìn)行蒸餾，收集73?78C餾分，產(chǎn)量10?12g。純粹乙酸乙酯的沸點(diǎn)為77.06C，nD20=1.3723。2、 實(shí)驗(yàn)步驟流程圖C2HjOHCHjCOOHh2so+HaOitec加熱 I 蒸謂殘留物 幗出物C網(wǎng)OHCH3C0OH c2h5ohch3coohH爲(wèi)04HQ 飽和bU邇③洗至中性J 描離油層貳層〔下）. NaaCO'^HjO N迪頸gHqO皚和N曲1洙丄分離水層（下》 油層￡上）Na2CO?H2ONaCi CH3dOOC2H>C2^OHH2O飽和CaCla洗J分離袖層（上〕 加層〔下rCH3Q0QC2H5HQ遺對 H2OCaChC2H5OH無水K2CO3干燥CH3CdOC3HjT7^80'CL.八、思考題和測試題思考題1：濃硫酸的作用是什么？思考題2：加入濃硫酸的量是多少？思考題3：為什么要加入沸石，加入多少？思考題4：為什么要使用過量的醇，能否使用過量的酸？思考題5：為什么溫度計水銀球必須浸入液面以下：思考題6：為什么調(diào)節(jié)滴加的速率（每分鐘30滴左右）？思考題7：為什么維持反應(yīng)液溫度120°C左右？思考題8：實(shí)驗(yàn)中，飽和NazCO3溶液的作用是什么？思考題9：實(shí)驗(yàn)中，怎樣檢驗(yàn)酯層不顯酸性？思考題10：酯層用飽和Na2CO3溶液洗滌過后，為什么緊跟著用飽和NaCl溶液洗滌，而不用CaCl2溶液直接洗滌？思考題11：為什么使用CaCl2溶液洗滌酯層？思考題12：使用分液漏斗，怎么區(qū)別有機(jī)層和水層？思考題13：本實(shí)驗(yàn)乙酸乙酯是否可以使用無水Cad?干燥？思考題14：本實(shí)驗(yàn)乙酸乙酯為什么必須徹底干燥？思考題答案思考題1答：在酯化反應(yīng)中，濃硫酸其催化和吸水作用。思考題2答：硫酸的用量為醇用量的3%時即能起催化作用，當(dāng)硫酸用量較多時，由于它能夠其脫水作用而增加酯的產(chǎn)率。但硫酸用量過多時，由于高溫時氧化作用的結(jié)果對反應(yīng)反而不利。思考題3答：加入沸石的目的是防止爆沸，加入1-2粒即可。思考題4答：使平衡向生成物一方移動，使用過量的酸不好，因?yàn)樗岵荒芘c酯共沸。思考題5答：反應(yīng)過程中，我們控制的是反應(yīng)液的溫度，所以溫度計水銀球必須浸入液面以下。思考題6答：若滴加速率太快則乙醇和乙酸可能來不及反應(yīng)就隨著酯和水一起蒸餾出，從而影響酯的產(chǎn)率。思考題7答：溫度太高，容易發(fā)生副反應(yīng)，影響產(chǎn)物的純度和產(chǎn)率。思考題8答：使用飽和NaCO溶液中和反應(yīng)液中殘余的乙酸。思考題9答：先將藍(lán)色石蕊試紙濕潤，再滴上幾滴酯。思考題10答：當(dāng)酯層用飽和Na2CO3溶液洗滌過后，若緊接著就用飽和CaCl2溶液直接洗滌，有可能產(chǎn)生絮狀的CaCO3沉淀，使進(jìn)一步分離變得困難，故在這步操作之間必須水洗一下。由于乙酸乙酯在水中有一定的溶解度，為了盡可能減少由此而造成的損失，所以采用飽和食鹽水進(jìn)行洗滌。思考題11答：酯層中含有少量未反應(yīng)的乙醇，由于乙醇和CaCl作用生成CaCl?4HO結(jié)晶化物，所以使用乙醇除去少量未反應(yīng)的乙醇。思考題12答：乙酯的密度d20=0.9003,所以有機(jī)層在上層。如果不知道密度，可以向分液漏斗中4加入少量水，比較上層和下層體積的變化。思考題13答：不可以，因?yàn)橐掖己虲aCl作用生成CaCl?4屯。結(jié)晶化物。思考題14答：乙酸乙酯與水和醇分別生成二元共沸物，若三者共存則生成三元共沸物。因此，酯層中的乙醇和水除不凈時，回形成低沸點(diǎn)共沸物，而影響酯的產(chǎn)率。測試題1、酯化反應(yīng)有什么特點(diǎn)？實(shí)驗(yàn)中如何創(chuàng)造條件使酯化反應(yīng)盡量向生成物的方向進(jìn)行？測試題2、本實(shí)驗(yàn)若采用醋酸過量的做法是否合適？為什么？測試題3、蒸出的粗乙酸乙脂中主要有哪些雜質(zhì)？如何除去？測試題4、實(shí)驗(yàn)中使用濃硫酸的作用？測試題5、能否用濃氫氧化鈉溶液代替飽和碳酸鈉溶液來洗滌蒸餾液？測試題6、為什么用飽和碳酸鈉溶液洗滌時要小量分批加入，并不斷搖動接受器？測試題7、實(shí)驗(yàn)中用飽和食鹽水洗滌，是否可用水代替?測試題答案：測試題1答：酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行慢且需要酸催化。為提高產(chǎn)率，本實(shí)驗(yàn)中采用增加醇的用量、不斷將產(chǎn)物酯和水蒸出、加大濃硫酸用量的措施，使平衡向右移動。測試題2答：不合適，因?yàn)槭蛊胶庀蛏晌镆环揭苿樱褂眠^量的酸不好，因?yàn)樗岵荒芘c酯共沸。測試題3答：主要雜質(zhì)有乙醚、乙醇、乙酸和水等。由于乙醚沸點(diǎn)低，在多次洗滌中，極易揮發(fā)掉；使用飽和的Na2CO3溶液洗滌除去乙酸；緊跟著用飽和NaCl溶液洗滌除去殘留的Na2CO3溶液，然后用飽和CaCl2溶液直接洗滌除去少量的乙醇。 23測試題4答：反應(yīng)中，濃硫酸除了起催化劑作用外，還吸收反應(yīng)生成的水，有利于酯的生成。