5羧酸及其衍生物(第4页)
[4] 乙酸乙酯与水形成沸点为70。4℃的二元共沸混合物(含水8。1%);乙酸乙酯、乙醇与水形成沸点为70。2℃的三元共沸混合物(含乙醇8。4%,水9%)。如果在蒸馏前不把乙酸乙酯中的乙醇和水除尽,就会有较多的前馏分。
[5] 温度过高会增加副反应发生,甚至导致有机原料炭化,降低产率。
五、思考题
(1) 酯化反应有何特点,如何使酯化反应向生成物方向进行?
(2) 在实验中硫酸起什么作用?
(3) 蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些杂质?
(4) 能否用浓氢氧化钠溶液代替饱和碳酸钠溶液来洗涤蒸馏液?
(5) 为什么要用饱和食盐水洗涤?是否可用水代替?
实验36苯甲酸乙酯
一、实验目的
(1) 学习用酯化反应合成苯甲酸乙酯的原理与方法,了解共沸除水的原理。
(2) 掌握分水器的使用,巩固回流、蒸馏等基本操作。
二、实验原理
羧酸酯一般是由羧酸和醇在催化剂存在下通过酯化反应进行制备的。苯甲酸和乙醇在浓硫酸催化下进行酯化反应,生成苯甲酸乙酯和水:
COOH+C2H5OHH2SO4△COOC2H5+H2O
该反应可逆,常加入过量的乙醇使平衡向右移动。苯甲酸乙酯的沸点很高,本实验加入苯,使苯、乙醇、水组成三元共沸物(其共沸点为64。6℃),不断除去反应中生成的水,促使酯化反应完全,提高产物收率。
三、仪器与试剂
1。 仪器
普通玻璃仪器、标准口玻璃仪器、油水分离器、水浴锅、电热套。
实物装置图2。 试剂
苯甲酸、无水乙醇、苯、浓硫酸、乙醚、饱和碳酸钠溶液、无水氯化钙。
四、实验步骤
在干燥的100mL圆底烧瓶中,加入8g(0。066mol)苯甲酸、20mL无水乙醇、15mL苯和3mL浓硫酸,摇匀后加入几粒沸石,安装分水器(预先检查其密封性,为了保温可将分水器侧管用纤维布包裹),从分水器上端小心加水至分水器支管处,然后再放去6mL水[1]。分水器上端接一回流冷凝管(见第一章图19)。用水浴缓慢加热烧瓶至回流,开始时回流速度要慢,控制回流速度1~2ds。随着回流的不断进行,分水器中逐渐出现上、中、下三层**[2]。随着反应不断进行,中层逐渐增多,回流约2。5h,中层**达到4~5mL左右,分水器中不再有小油珠时,停止加热,放出下层。保留分水器中的油状物,继续加热,蒸出多余的乙醇和苯。
将圆底烧瓶中**倒入盛有60mL冷水的烧杯中,在搅拌下分批加入饱和Na2CO3溶液(或研细的Na2CO3粉末)中和[3],至无CO2气体产生,pH试纸检验烧杯内下层溶液呈中性。用分液漏斗分出粗产物[4],水层用20mL乙醚萃取。合并粗产物和乙醚萃取液,用无水CaCl2干燥。水层倒入公用回收瓶,回收未反应的苯甲酸[5]。干燥后的粗产物先用水浴蒸出乙醚,再改用空气冷凝管进行蒸馏,收集210~213℃馏分。或减压蒸馏,收集95~100℃1。995kPa的馏分。称量,计算产率[6]。
纯苯甲酸乙酯的沸点为213℃,折光率n20D1。5001。其红外和核磁共振图谱见附录7(图24)。
本实验约需6h。【注释】
[1] 根据理论计算,带出的总水量约为2g,因本反应是借共沸蒸馏带走反应中生成的水,根据注[2]计算,反应中形成的苯乙醇水三元共沸物下层的总体积约为6mL。
[2] 下层为原来加入的水。反应瓶中蒸出的馏出液为三元共沸物,沸点为64。6℃,含苯74。1%、乙醇18。5%、水7。4%。共沸物从冷凝管流入油水分离器后分为两层,上层占84%(含苯86。0%、乙醇12。7%、水1。3%),下层占16%(含苯4。8%、乙醇52。1%、水43。1%),此下层为油水分离器中的中层。
[3] 加入饱和Na2CO3溶液的目的是除去硫酸和未反应的苯甲酸。注意用Na2CO3固体时必须研细后分批加入,否则会产生大量泡沫导致**溢出。
[4] 若粗产物中含有絮状物难以分层,则可直接用25mL乙醚分两次萃取。
[5] 可用盐酸小心酸化用碳酸钠中和后分出的水溶液,至溶液对pH试纸呈酸性,抽滤析出的苯甲酸沉淀,并用少量冷水洗涤后干燥。
[6] 本实验也可按照下列步骤进行:将8g苯甲酸、25mL无水乙醇、3mL浓硫酸混合均匀,加热回流3h后,改成蒸馏装置,蒸去乙醇后处理方法同上。
五、思考题
(1) 本实验采用何种原理和哪些措施来提高苯甲酸乙酯产率的?
(2) 反应开始时,为什么回流速度要慢,加热速度不能太快?
(3) 实验中,你是如何运用化合物的物理常数来分析现象和指导实验操作的?
实验37乙酰水杨酸(阿司匹林)