環(huán)己烯的制備

1、實驗一 環(huán)己烯的制備 一、實驗目的1、學習在酸催化下醇脫水制取烯烴的原理和方法；2、了解簡單蒸餾和分流的原理，初步掌握簡單蒸餾和分餾的裝置及實驗操作；3、掌握分液漏斗的使用方法及用干燥劑干燥液體的方法。二、實驗原理1、天然氣石油是烷烴的主要天然來源。工業(yè)上由石油烴的高溫裂解和催化脫氫-制取烯烴，低碳烯烴的混合物經(jīng)過分離提純可獲得單一的烯烴。在實驗室中，烯烴主要是有醇脫水和鹵代烷鹵化脫氫兩種方法制得 本實驗采用第一種方法，由環(huán)己醇脫水制備環(huán)己烯本實驗采用對甲基苯磺酸作為催化劑，是一個可逆反應，為提高反應產(chǎn)率，利用一邊反應一邊分餾的方法，將環(huán)己烯不斷蒸出，從而使平衡向右移動。環(huán)己烯的制備反應如下：

2、對甲基苯磺酸對甲基苯磺酸 一般認為，該反應歷程為E1歷程，整個反應是可逆的：酸使醇羥基質(zhì)子化，使其易于離去而生成正碳離子，后者失去一個質(zhì)子，就生成烯烴。2、試劑的物理常數(shù) 表 環(huán)己醇、環(huán)己烯與水形成的共沸物的組成及沸點沸點/共沸物的組成/% 組成 共沸物環(huán)己醇水環(huán)己烯水161.5100.083.0100.097.870.820.080.09010 由表可以看出：邊反應邊蒸出反應生成的環(huán)己烯和水形成的二元共沸物（沸點70.8，含水10%）。但是原料環(huán)己醇也能和水形成二元共沸物（沸點97.8，含水80%）。為了使產(chǎn)物以共沸物的形式蒸出反應體系，而又不夾帶原料環(huán)己醇，本實驗采用分餾裝置，并控制柱頂溫

3、度不超過73。3、 實驗儀器及試劑儀器： 圓底燒瓶 50ml 25ml 直形冷凝管 磁力攪拌鍋 分液漏斗 125ml 蒸餾頭 接液管 磨口錐形瓶 50ml 溫度計 電熱套試劑： 環(huán)己醇 氯化鈉 5%碳酸氫鈉溶液 無水氯化鈣 對甲基苯磺酸 硅油4、 實驗裝置圖 圖1 反應裝置 圖2 蒸餾裝置 圖3 分液漏斗5、 實驗步驟、現(xiàn)象記錄 1、投料 在50ml干燥的圓底燒瓶中加入10g環(huán)己醇、4g對甲基苯磺酸和幾粒沸石，充分搖振使之混合均勻，安裝反應裝置。 2、加熱回流、蒸出粗產(chǎn)物產(chǎn)物 電磁攪拌下，油浴加熱（180190），采用邊反應邊蒸餾的收集產(chǎn)物的方式，控制分餾柱頂部的溫度不超過73，餾出液為帶水的

4、混濁液。當燒瓶中只剩下很少殘液并出現(xiàn)陣陣白霧時，即可停止蒸餾。 3、分離并干燥粗產(chǎn)物 將餾出液用氯化鈉（約1g）飽和，然后加入5ml 5%的碳酸鈉溶液中和微量的酸。將液體轉(zhuǎn)入分液漏斗中，振搖（注意放氣操作）后靜置分層，打開上口玻塞，再將活塞緩緩旋開，下層液體從分液漏斗的活塞放出，產(chǎn)物從分液漏斗上口倒入一干燥的小錐形瓶中，用12g無水氯化鈣干燥約20min。 4、蒸出產(chǎn)品 待溶液完全清亮透明后，小心濾入干燥的小燒瓶中，投入幾粒沸石后用水浴蒸餾，收集8085的餾分于一已稱量的小錐形瓶中。產(chǎn)品檢出 稱重，并測量產(chǎn)物的折光率，判斷產(chǎn)物純度。6、 實驗討論1 、催化劑用量對脫水反應的影響 固定環(huán)己醇的用

5、量為20g， 空氣浴浴溫度為170 190C 反應時間 1h ，改變催化劑對甲苯磺酸的用量 其結(jié)果見表1 從表 1 可知 增加催化劑的用量 產(chǎn)品的收率隨之增加 當催化劑的用量達到 4.0g 時 產(chǎn)率達到 96.3% 再增加催化劑的量產(chǎn)率反而會降低2、反應溫度對脫水反應的影響 以 4.0g 對甲苯磺酸為催化劑，加入20g 環(huán)己醇反應時間,1h， 考察反應溫度對脫水反應的影響。其結(jié)果見表2 從表2可知，當油浴溫度低于140C 時 反應很慢，由于分餾柱的原因幾乎沒有餾出液餾出。 油浴溫度超過 140C 時，催化劑的活性迅速提高；當油浴溫度超過 190C 時， 一方面會有環(huán)己醇蒸出；另一方面會使催化劑

6、分解，使產(chǎn)品收率降低。 因此， 油浴的溫度控制在180190C 為宜3、應時間對脫水反應的影響 在燒瓶中加入20g 環(huán)己醇，固定對甲苯磺酸用量為4.0g， 油浴溫度控制在 180 190C 考察反應時間對脫水反應的影響 結(jié)果見表 3 由實驗結(jié)果可以看出，隨著反應時間的延長，產(chǎn)品的收率逐漸增大；當反應時間達60min時，收率已達 96.3% 。此后再延長反應時間，收率增加很少。故反應時間以 1h 為宜。4、幾種催化劑對環(huán)己醇脫水反應催化效果的比較 使用對甲苯磺酸做催化劑催化合成環(huán)己烯與其它幾種催化劑合成法比較見表 4 由表4可以看出，對甲苯磺酸對環(huán)己醇脫水合成環(huán)己烯具有很高的催化活性 ，工藝簡單反應時間短，是合成環(huán)己烯的良好催化劑；同時，由于對甲苯磺酸制備工藝簡單，為對甲苯磺酸做催化劑提高了很好的基礎。5、結(jié)論 研究證明，對甲苯磺酸是環(huán)己醇脫水合成環(huán)己烯的良好催化劑