三氯化鐵合成乙酸異戊酯及香水配制1

三氯化鐵合成乙酸異戊酯及香水配制組員：王逸航、胡偉、歐俊峰1.實驗?zāi)康母鶕?jù)實驗內(nèi)容，學(xué)習(xí)自主設(shè)計實驗方案，掌握實驗方法的選擇與實驗方案制定，實驗儀器與裝置的選用和正確安裝；通過調(diào)研工業(yè)上和實驗室中實現(xiàn)有關(guān)反應(yīng)的具體方法，分析各種方法的優(yōu)缺點，掌握文獻(xiàn)資料的查閱方法；學(xué)習(xí)香料知識和香水配制方法，掌握酯化反應(yīng)及酯的純化等相關(guān)基本操作；實驗原理物理性質(zhì)乙酸異戊酯：分子式C7H14O2，相對分子質(zhì)量130.19，沸點142°C(純品)，閃點25°C；乙酸異戊酯是無色透明的液體，又稱香焦油，具有水果香氣。它是香蕉、生梨等果實的芳香成分，也存在于酒等飲料和醬油等調(diào)味品中。在許多水果型特別是梨和香蕉香精中，大量使用乙酸異戊酯。也常用于配制酒和煙葉用香精。乙酸異戊酯易溶于乙醇、乙醚、苯，難溶于水，不容于甘油，易燃，毒性小，刺激眼睛和氣管黏膜。它更大的應(yīng)用是涂料、皮革等工業(yè)中作為溶劑使用。冰醋酸：分子式C2H4O2，熔點為16.6C，沸點117.9C相對密度為1.0492.乙酸是食醋的主要成分(普通的醋約含6%--8%的乙酸)。易揮發(fā)，是一種具有強烈刺激性氣味的無色液體。當(dāng)溫度低于它的熔點時，就凝結(jié)成冰狀晶體，所以又叫冰醋酸。乙酸易溶于水和乙醇及其他有機(jī)溶劑。冰醋酸的濃度為17mol/L，一般的乙酸濃度為6mol/L。異戊醇：分子式c5h12o,無色液體，有不愉快的氣味。微溶于水，可混溶于醇、醚等有機(jī)溶劑。熔點-117.2C,費電132.5C。相對密度(水=1)：0.81,飽和蒸汽壓(kpa)：0.27(20C)。微溶于水，可混溶于醇、醚。乙酸異戊酯的合成條件與方法本次采用三氯化鐵為催化劑，乙酸和異戊醇為原料合成乙酸異戊酯，反應(yīng)式如下：0 △ 門OH品， 催化制60 網(wǎng) BO%酯化反應(yīng)是可逆的，本實驗采取加入過量冰醋酸，并除去反應(yīng)中生成的水，使反應(yīng)不斷向右進(jìn)行，提高乙酸異戊酯的產(chǎn)率。異戊醇：冰醋酸=1:1.2,145士2C下回流1.0h,生成的乙酸異戊酯中混有過量的冰醋酸、未完全轉(zhuǎn)化的異戊醇、及副產(chǎn)物醚類，經(jīng)過洗滌、干燥和蒸餾予以除去。儀器藥品儀器：鐵架臺、三口燒瓶(250mL)、球形冷凝管、分水器、蒸餾燒瓶(100mL)、直形冷凝管、接液管、分液漏斗(100mL)、量筒(25mL)、溫度計(200C)、錐形瓶(100mL)、電熱套、沸石、天平。藥品：異戊醇(0.3mol)、冰醋酸(0.36mol)、三氯化鐵FeCl3(0.53g)、飽和碳

酸鈉溶液（10%）、飽和氯化鈉溶液、飽和氯化鈣溶液、硫酸鎂（無水）。4.實驗步驟稱取0.3mol異戊醇和0.36mol乙酸，置于三口梨形燒瓶中，加入0.53gFeCl3和幾粒沸石，裝上溫度計和分水器，145士2°C回流分水1h,稍冷后將分水裝置改為蒸餾裝置,加入幾粒沸石，收集136~142C間的餾份。反應(yīng)結(jié)束后分別用10mL飽和食鹽水洗滌一次，20mL10%碳酸鈉溶液和20mL水分別洗滌兩次，棄去水層。以2g無水硫酸鎂干燥，蒸餾，收集136-142C餾分，得到乙酸異戊酯。實驗操作步驟試驗流程如下：攪拌磁子0.3mol攪拌磁子異戊醇收集136?收集136?142C的餾分，即產(chǎn)品乙酸異戊酯0.53gFeCl3250ml三按圖1裝置連接反應(yīng)混快速加熱到145士2C之.0.36mol的乙酸口燒瓶,開啟攪拌器合液間，保持溫度回流反應(yīng)1.0h（1）酯化檢查裝置氣密性后，在干燥的三頸燒瓶中加入0.36mol冰醋酸、0.3mol異戊醇及0.53g催化劑三氯化鐵，混勻后放入1?2粒沸石。安裝帶分水器的回流裝置，三頸瓶中口安裝分水器，分水器中事先充水至支管口處。一側(cè)口安裝溫度計（溫度計應(yīng)浸入液面以下），另一側(cè)口用磨口塞塞住。用電熱套緩緩加熱，當(dāng)溫度升至約136C時，三頸瓶中的液體開始沸騰。繼續(xù)升溫，控制回流速度，使蒸氣浸潤面不超過冷凝管下端的第一個球，當(dāng)分水器充滿水時放出使其低于支管口，控制反應(yīng)溫度在145士2C之間，大約需1h反應(yīng)基本完成。

洗滌停止加熱，稍冷后拆除回流裝置。將燒瓶中的反應(yīng)液倒入分液漏斗中，用15mL冷水淋洗燒瓶內(nèi)壁，洗滌液并入分液漏斗。充分振搖，接通大氣靜置，待分界面清晰后，分去水層。再用15mL冷水重復(fù)操作一次。然后酯層用20mL10%碳酸鈉溶液分兩次洗滌，然后用15mL飽和食鹽水洗滌一次，最后再用飽和氯化鈣溶液洗滌一次，去水層。干燥經(jīng)過水洗、堿洗、食鹽水和氯化鈣溶液洗滌后的酯層由分液漏斗上口倒入干燥的錐形瓶中，加入2g無水硫酸鎂，配上塞子，充分振搖后，放置10min。安裝一套普通蒸餾裝置。將干燥好的粗酯小心濾入干燥的蒸餾燒瓶中，放入1?2粒沸石，加熱蒸餾。用干燥的錐形瓶收集136?142°C餾分，稱取質(zhì)量并計算產(chǎn)率。實驗裝置圖圖1：反應(yīng)裝置圖2圖1：反應(yīng)裝置乙酸異戊酯的紅外光譜的特征如下：~1740cm-1的強峰是酯羰基伸縮振動引起的。除甲基甲酯外，大多數(shù)飽和酯的U0都出現(xiàn)在這個峰位。~1240cm-1的譜帶是乙酸酯基中C-O單鍵伸縮振動產(chǎn)生的，強度同?基峰相當(dāng)，形狀略寬。由此峰位置可以確定酯的類型，非常特征。~1380cm-1的附近分裂的雙峰是兩個甲基同一個碳原子相連時，由于振動的偶合效應(yīng)使1380cm-1峰發(fā)生裂分引起的。兩峰距小于15cm-1.另外，~1170cm-1處尖銳的弱吸收，更加證實了異丙端基的存在。對生成的乙酸異戊酯作氣相色譜分析，記錄乙酸異戊酯的紅外光譜并于圖1香比較。圖1乙酸異也酯的紅外光譜注意事項（1） 實驗前應(yīng)先檢查裝置的氣密性。（2） 回流酯化時，要緩慢均勻加熱，以防止碳化并確保完全反應(yīng)。（3） 反應(yīng)溫度應(yīng)控制適宜，否則會發(fā)生副反應(yīng)，產(chǎn)生過多的副產(chǎn)物。（4） 堿洗時放出大量熱并有二氧化碳產(chǎn)生，因此洗滌時要不斷放氣，防止分液漏斗內(nèi)的液體沖出來。（5） 最后蒸餾時儀器要干燥，不得將干燥劑倒入蒸餾瓶內(nèi)。（6）冰醋酸具有強烈刺激性，要在通風(fēng)櫥內(nèi)取用。8.原始數(shù)據(jù)及產(chǎn)量產(chǎn)率計算產(chǎn)率=實際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量*100%原料催化劑產(chǎn)品產(chǎn)率乙酸異戊醇理論產(chǎn)量實際產(chǎn)量0.36mol0.3mol0.53g57.614g9.香水配方紫羅蘭香水配方香蕉香水配方組分用量/g組分用量/g組分用量/g苯乙醇20乙酸異戊酯8.250香蘭素0.075香葉醇3丁酸異戊酯2.250甘油5.00a紫羅蘭酮50乙酸丁酯1.50095%乙醇70.00丁酸乙酯1.500蒸餾水10.00苯乙醛2乙酸乙酯0.375總量100.0羥基香單醇7橙葉油0.075醋酸異戊酯5丁香油0.225二甲苯麝香13甜橙油0.75總量100香水加工過程中應(yīng)該注意的注意事項（1）香水加工時香水不能搖，因為防止香水變質(zhì)。因為香水瓶內(nèi)并不是真空的，總會殘留一些空氣。而且隨著你每次噴(或者開蓋)，就會有少量空氣進(jìn)入瓶內(nèi)。香水遇到這些空氣會與其中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這種氧化反應(yīng)是一個很緩慢的過程，可能幾個月或者幾年后你才會感覺到明顯的變化。但等到我們有感覺的時候，香水通常已經(jīng)變質(zhì)了。靜置香水可以最大程度上減緩這種氧化反應(yīng)。香水的質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)香水液體清澈透明，無沉淀物、懸浮物和混合現(xiàn)象。香氣擴(kuò)散性好，并能保持一定時間，沒有絲毫酒精氣味或其他不良?xì)馕?。?8°C溫度下，經(jīng)24小時不變色。瓶蓋嚴(yán)密不漏氣，防止酒精揮發(fā)、香氣散發(fā)以及進(jìn)入空氣將香水氧化。包裝完整，圖案清晰，瓶外觀無疵點。實驗討論和實驗思考：根據(jù)三氯化鐵催化乙酸異戊酯的合成反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度需要在145C左右，是為了此時的催化劑的活性最大，催化合成的乙酸異戊酯的效率最高；另外反應(yīng)時間需要保持1h，意在讓催化合成反應(yīng)充分進(jìn)行，提高乙酸異戊酯的產(chǎn)率。思考題：收集餾分應(yīng)注意哪些問題？答：分餾一定要緩慢進(jìn)行，要控制好恒定的蒸餾速度；要使有相當(dāng)量的液體自柱流回?zé)恐校匆x擇合適的回流比;必須減少分餾柱的熱量散失和波動，可以用石棉繩把柱的外圍包住。乙酸異戊酯酯化過程中要快速加熱到145C?答：因為在這個溫度下，反應(yīng)物才會在催化劑的作用下酯化生成乙酸異戊酯，此時催化劑活性最高，產(chǎn)率也最大。如果不快速加熱到所需的反應(yīng)溫度，那么可能在反應(yīng)過程中生成其他不需要的有機(jī)副產(chǎn)物而嚴(yán)重干擾實