實(shí)驗(yàn)二乙酰乙酸乙酯的制備

1、實(shí)驗(yàn)二 乙酰乙酸乙酯的制備一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)制備乙酰乙酸乙酯的原理和方法，加深對Claisen酯縮合反應(yīng)原理的理解和認(rèn)識；2、熟悉在酯縮合反應(yīng)中金屬鈉的應(yīng)用和操作；3、復(fù)習(xí)無水操作和液體干燥；4、了解減壓蒸餾的原理和應(yīng)用范圍，認(rèn)識減壓蒸餾的主要儀器設(shè)備，并初步掌握減壓蒸餾儀器的安裝和操作方法。二、實(shí)驗(yàn)原理含有-H的酯在堿性催化劑存在下，能和另一分子酯發(fā)生縮合反應(yīng)生成-酮酸酯，這類反應(yīng)稱為Claisen酯縮合反應(yīng)。乙酰乙酸乙酯就是通過這個反應(yīng)制備的。反應(yīng)式：反應(yīng)機(jī)理：其催化劑是乙醇鈉。因?yàn)榻饘兮c和殘留在乙酸乙酯中少量乙醇（少于3%）作用后就有乙醇鈉生成。乙酰乙酸乙酯的生成是經(jīng)過如下一系列平衡反

2、應(yīng)：C2H5OHNaC2H5ONaH2隨著反應(yīng)的進(jìn)行，也不斷地生成了醇，所以反應(yīng)就能不斷地進(jìn)行下去，直至金屬鈉消耗。乙酸乙酯中總是含有少量乙醇副產(chǎn)物，所以此對反應(yīng)有利。但如果作原料的酯中乙醇的含量過大時，對反應(yīng)也是不利的。因?yàn)镃laisen酯縮合反應(yīng)是可逆的，-酮酯在醇和醇鈉的作用下可分解為兩分子酯，使產(chǎn)率降低：三、實(shí)驗(yàn)部分1、實(shí)驗(yàn)儀器：圓底燒瓶、分液漏斗、球形冷凝管、直形冷凝管、干燥管、減壓蒸餾裝置、燒杯、錐形瓶、量筒、滴管、玻璃棒、電熱套等2、實(shí)驗(yàn)藥品：乙酸乙酯、Na、二甲苯、HOAc（50%）、飽和NaCl、無水Na2SO4、CaCl2【主要反應(yīng)試劑及產(chǎn)物的物理常數(shù)】名稱分子質(zhì)量顏色晶型

3、m.p.b.p.d420nD20溶解度H2O乙醇乙醚二甲苯106.17col lq-25.18144.40.88021.5055i乙酸乙酯88.12col lq-83.677.10.90031.37238.513金屬鈉22.99silvmet,cb97.82881.40.968ddi乙酰乙酸乙酯130.15col lq-80180.41.02821.41941317【乙酰乙酸乙酯沸點(diǎn)與壓力的關(guān)系】3、操作步驟1 安裝回流反應(yīng)裝置2 制鈉珠：將金屬0.9g（39.1 mmol）Na迅速切成薄片，放入50mL的圓底燒瓶中，并加入10mL經(jīng)過干燥的二甲苯，小火加熱回流使熔融，拆去冷凝管，用橡皮塞塞住

4、瓶口，用力振搖即得細(xì)粒狀鈉珠。稍冷后將二甲苯潷入回收瓶。3 加酯回流：迅速放入10mL（9g,102.2mmol）乙酸乙酯，反應(yīng)開始。若慢可溫?zé)帷；亓髦菱c基本消失，得橘紅色溶液，有時析出黃白色沉淀（均為烯醇鹽）。4 酸化：加入50%醋酸至反應(yīng)液呈弱酸性（pH=56），固體未溶完可加少量水溶完。5 分液：反應(yīng)液轉(zhuǎn)入分液漏斗，加等體積飽和氯化鈉溶液，振搖，靜置，分液。水層（下層）用8mL乙酸乙酯萃取，萃取液和有機(jī)層合并，倒入錐形瓶中，并用適量的無水Na2SO4干燥。6 蒸餾：將已充分干燥的有機(jī)混合液水浴加熱蒸餾出未反應(yīng)的乙酸乙酯，停止蒸餾，冷卻。7 將蒸餾得到的剩余物移至10mL圓底瓶中進(jìn)行減壓蒸

5、餾，收集餾分?！緦?shí)驗(yàn)裝置圖】【實(shí)驗(yàn)流程】4、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：（1）儀器干燥，嚴(yán)格無水。金屬鈉遇水即燃燒爆炸，故使用時應(yīng)嚴(yán)格防止鈉接觸水或皮膚。鈉的稱量和切片要快，以免氧化或被空氣中的水氣侵蝕。多余的鈉片應(yīng)及時放入裝有烴溶劑（通常二甲苯）的瓶中。（2）本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵：是所用儀器必須是干燥的，所用的乙酸乙酯必須是無水的。水的存在金屬鈉易與水反應(yīng)生成放出氫氣及大量的熱易導(dǎo)致燃燒和爆炸。NaOH的存在易使乙酸乙酯水解成乙酸鈉，更重要的是水的存在使金屬鈉消耗難以形成碳負(fù)離子中間體，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。（3）搖鈉為本實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵步驟，因?yàn)殁c珠的大小決定著反應(yīng)的快慢。鈉珠越細(xì)越好，應(yīng)呈小米狀細(xì)粒。否則，應(yīng)重新熔融再搖。鈉

6、珠的制作過程中間一定不能停，且要來回振搖，使瓶內(nèi)溫度下降不至于使鈉珠結(jié)塊。（4）醋酸不能多加，否則會造成乙酰乙酸乙酯的溶解損失。用醋酸中和時，若有少量固體未溶，可加少許水溶解，避免加入過多的酸。（5）體系壓力（mmHg）= 外界大氣壓力（mmHg） 水銀柱高度差（mmHg）開口式壓力計(jì)（6）在系統(tǒng)充分抽空后通冷凝水，再加熱蒸餾。一旦減壓蒸餾開始，就應(yīng)密切注意蒸餾情況，調(diào)整體系內(nèi)壓，經(jīng)常記錄壓力和相應(yīng)的沸點(diǎn)值，根據(jù)要求，收集不同餾分。（7）蒸餾完畢，移去熱源，慢慢旋開螺旋夾（防止倒吸），并慢慢打開二通活塞，平衡內(nèi)外壓力，使測壓計(jì)的水銀柱慢慢地回復(fù)原狀，（若打開得太快，水銀柱很快上升，有沖破測壓計(jì)

7、的可能），然后關(guān)閉油泵和冷卻水。（8）液體樣品不得超過容器的1/2。（9）減壓蒸餾前先抽真空，真空穩(wěn)定后再慢慢升溫。（10）裝儀器時，首先要求檢查磨口儀器是否有裂紋。安裝儀器時每一個磨口都必須配合好同時為了提高氣密性要求在磨口上涂凡士林。四、結(jié)果與討論1、實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象制鈉珠 加熱后鈉成熔融狀態(tài)，趁熱搖勻后得到小鈉珠?；亓?、酸化 金屬鈉逐漸消失，溶液呈紅棕色透明液體。加入酸后先有黃白色固體生成，繼續(xù)加酸后固體消失，溶液呈黃棕色。分液、干燥 分液干燥后得到黃棕色液體。減壓蒸餾 氣壓為8.2kpa，溫度為31時有前餾分蒸出，氣壓為4.6kpa溫度為83時有餾分蒸出，此時開始收集產(chǎn)物。收集到的產(chǎn)物為

8、淡黃色透明液體。2、實(shí)驗(yàn)思考（1）為什么使用二甲苯做溶劑，而不用苯或甲苯？，而鈉的熔化溫度為97.5，所以選用二甲苯比較好。（2）為什么要做鈉珠？ 答：增大鈉的比表面積，利于反應(yīng)。（3）為什么用醋酸酸化，而不用稀鹽酸或稀硫酸酸化？答：因?yàn)橛孟←}酸或稀硫酸的話，酸性太強(qiáng)，會增大乙酸乙酰乙酯在水中的溶解度，而醋酸的酸性比較適合。（4）加入飽和食鹽水的目的是什么？ 答：降低酯在水中的溶解度，提高收率。（5）中和過程開始析出的少量固體是什么？ 答：析出的是烯醇鹽。（6）乙酰乙酸乙酯沸點(diǎn)并不高，為什么要用減壓蒸餾的方式？答：因?yàn)橐阴Ｒ宜嵋阴ピ诔赫麴s時易分解，產(chǎn)生去水乙酸。所以為了減少副反應(yīng)的發(fā)生，提高

9、產(chǎn)率，采用減壓蒸餾的方式比較好。（7）在怎樣的情況下才用減壓蒸餾？答：沸點(diǎn)高的物質(zhì)以及在普通蒸餾時還沒達(dá)到沸點(diǎn)溫度就已分解，氧化或聚合的物質(zhì)才用減壓蒸餾。（8） 使用油泵減壓時，實(shí)有哪些吸收和保護(hù)裝置？其作用是什么？答：油泵的結(jié)構(gòu)較精密，工作條件要求較嚴(yán)，蒸餾時如有揮發(fā)性的有機(jī)溶劑、水、酸蒸氣都會損壞泵和改變真空度。所以要有吸收和保護(hù)裝置。主要有：冷阱：使低沸點(diǎn)（易揮發(fā)）物質(zhì)冷凝下來不致進(jìn)入真空泵；無水CaCl2干燥塔：吸收水汽；粒狀氫氧化鈉塔：吸收酸性氣體；切片石蠟：吸收烴類物質(zhì)。（9）在進(jìn)行減壓蒸餾時，為什么必須用熱浴加熱，而不能用直接火加熱？為什么進(jìn)行減壓蒸餾時須先抽氣才能加熱？答：用熱浴的好處是加熱均勻，可防止暴沸，如果直接用火加熱的話，情況正好相反。因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)充滿空氣，加熱后部分溶液氣化，再抽氣時，大量氣體來不及冷凝和吸收，會直接進(jìn)入真空泵，損壞泵改變真空度。如