正溴丁烷的制备
【目的要求】
⑴ 熟悉醇与氢卤酸发生亲核取代反应的原理,掌握正溴丁烷的制备方法;
⑵ 掌握带气体吸收的回流装置的安装与操作及液体干燥操作; ⑶ 掌握使用分液漏斗洗涤和分离液体有机物的操作技术; ⑷ 熟练掌握蒸馏装置的安装与操作。 原理:主反应:
NaBr + H2SO4 → HBr + NaHSO4 n-C4H9OH + HBr → C4H9Br + H2O
副反应:
2C2H5OH → C2H5OC2H5 +H2O C2H5OH → CH2 = CH2 + H2O 2HBr + H2SO4 → Br2 + SO2 + 2H2O
实验室制备卤代烷的方法多用结构上相对应的醇与氢卤酸作用发生SN1取代反应。采用浓硫酸和溴化钠(或溴化钾)作为溴代试剂有利于加速反应和提高产率,但硫酸的存在会使醇脱水而生成烯烃和醚。
实验操作中应注意的事项: 加水的目的是: a、 减少HBr的挥发; b、 防止产生泡沫;
c、 降低浓硫酸的浓度,以减少副产物的生成。 2、 加料和回流过程中要不断振摇。
a. 水中加浓硫酸时振摇:是防止局部过热; b. 加正丁醇时混匀: 是防止局部炭化;
c. 加NaBr时振摇: 是防止NaBr结块,影响HBr的生成; d. 回流过程中振摇: 是因为是两相反应,通过振摇增加反应物分子的接触几率。
3、 蒸馏正溴丁烷是否完全,可以从以下几个方面来判断:
a、馏出液由浑浊变澄清;
b、蒸馏烧瓶内油层(上层)消失;
c、试管检验:取几滴馏出液,加少量水振摇,如无油珠,表示已蒸馏完毕。
4、 蒸馏粗品正溴丁烷后,残余物应趁热倒出后洗涤,以防止结块后难以洗涤。
5、 馏出液要充分洗涤,分液时要干净彻底(分除水相),注意产物是在上层还是在下层。各步洗涤顺序不能颠倒,应正确判断产物相。各步洗涤的目的是:
a、10mL水: 除去HBr、Br2、少量醇;
b、10mL浓硫酸: 除去未反应的正丁醇及副产物正丁醚; c、10mL水: 除去大量硫酸;
d、10mL饱和碳酸氢钠: 进一步除去硫酸; e、10mL水: 除去碳酸氢钠
⑴ 回流时要微沸,注意溴化氢吸收装置,玻璃漏斗不要浸入水中,防止倒吸。
⑵ 分液漏斗使用前要涂凡士林试漏,防止洗涤时漏液,造成产品损失。
⑶ 洗涤分液时,应注意顺序,并认清哪一层是产品。
⑷ 碱洗时放出大量热并有二氧化碳产生,因此洗涤时要不断放气,防止分
液漏斗内的液体冲出来。
⑸ 最后蒸馏时仪器要干燥,不得将干燥剂倒入蒸馏瓶内。 ⑹ 整个实验过程都要注意通风
注:a.无水氯化钙干燥时,不仅可除去水分,还可除去醇类,因为醇类化合物(特别是低级醇)可与氯化钙作用生成结晶醇而不溶于有机溶剂。 b.正丁醇和正溴丁烷可形成共沸物(bp.98.6℃,含正丁醇13%),故必须除净正丁醇。 思考题
1、 反应后的粗产物中含有哪些杂质?是如何除去的?各步洗涤的目的何在?
答:杂质有正丁醚、未反应的正丁醇和氢溴酸,加入浓硫酸是为了除去未反应的正丁醇,有机相依次用水、饱和碳酸氢钠和水洗涤的目的是除去未反应的硫酸、氢溴酸和过量的碳酸氢钠
2.写出正丁醇与氢溴酸反应制备1-溴丁烷的反应机理。并说明实验中采用了哪些措施使可逆反应的平衡向生成1-溴丁烷的方向移动?
答:实验中采取了下列措施促使可逆反应的平衡向生成1-溴丁烷的方向移动。
(1) 加了过量的浓硫酸。浓硫酸在此反应中除与NaBr作用生成氢溴酸外,过量的浓硫酸作为吸水剂可移去副产物水;同时又作为氢离子的来源以增加质子化醇的浓度,使不易离去的羟基转变为良好的离去基团H2O。
(2) 加入适当过量的NaBr。过量的NaBr在过量的硫酸作用下就可以产生过量的氢溴酸。
(3) 在反应进行到适当的时候,边反应边蒸馏,移去产物1-溴丁烷。 3.在制备1-溴丁烷时,反应瓶中为什么要加少量的水?水加多好不好?为什么?
答:加少量水的作用:
(1) 防止反应时产生大量的泡沫; (2) 减少反应中HBr的挥发; (3) 减少副产物醚、烯的生成; (4) 减少HBr 被浓硫酸氧化成Br2。