提高正丁醚產(chǎn)率的實(shí)驗(yàn)方案探究

孔雪　周亞峰　劉冰　劉亞諾　王雪柳　李娟

摘 要：對(duì)提高正丁醚產(chǎn)率的制備方法進(jìn)行探究：改變正丁醇的加料方式為分批加入，選擇V正丁醇：V濃硫酸=8：1的比例進(jìn)行反應(yīng)，改變分水器的使用方法為多次放水，最終獲得較高的產(chǎn)率53.5%。

關(guān)鍵詞：正丁醚的制備;分水器;正丁醇加料方式;正丁醇與濃硫酸的比例

利用正丁醇分子間脫水反應(yīng)制備正丁醚，是大學(xué)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)課的重要內(nèi)容之一[1]。根據(jù)教材上的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在三口燒瓶中放入12.5g正丁醇和4g濃硫酸進(jìn)行分水回流，當(dāng)分水器中預(yù)留的1.5mL全部被水充滿時(shí)，即可停止反應(yīng)。分離提純的方法為先用25mL水洗滌一次，再用16mL50%的硫酸分兩次洗滌，再用10mL水洗滌，最后用無(wú)水氯化鈣干燥。經(jīng)分離提純后，蒸餾收集139℃-142℃的餾分，產(chǎn)率45%～54%。但在實(shí)際操作過(guò)程中同學(xué)們獲得的產(chǎn)率一般在20%-30%。

為了提高正丁醚的產(chǎn)率，我們對(duì)正丁醚的制備方法進(jìn)行了探究：改變正丁醇的加料方式。把它分為兩部分，一部分加入反應(yīng)瓶中，一部分加入恒壓滴液漏斗中，當(dāng)反應(yīng)溫度升至120 ℃以上時(shí)，再滴加第二部分正丁醇[2];改變反應(yīng)物正丁醇與濃硫酸的體積比，教材用量V正丁醇：V濃硫酸=6.3：1，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[3-5]，現(xiàn)提高醇酸的比例;改變分水器的使用方法，教材上一次放掉V-1.5mL水后，使得反應(yīng)物正丁醇長(zhǎng)時(shí)間滯留在分水器中，不能及時(shí)返回反應(yīng)體系，既增加了反應(yīng)時(shí)間也影響產(chǎn)率，現(xiàn)通過(guò)多次放水使正丁醇及時(shí)返回反應(yīng)體系的方法來(lái)提高產(chǎn)率[6]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器和試劑

三頸燒瓶，溫度計(jì)，分水器，球形冷凝管，直形冷凝管，普通玻璃儀器等;

濃硫酸，正丁醇，無(wú)水氯化鈣。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

①在100mL三頸燒瓶中加入一定量的正丁醇，在冷卻和搖動(dòng)下緩緩加入2.2mL98%的濃硫酸，充分搖勻后投入沸石2粒。在三頸燒瓶中口安裝分水器（分水器的支口用石棉繩纏好），分水器的上口安裝球型冷凝管。三頸瓶?jī)蓚€(gè)側(cè)口分別安裝溫度計(jì)和恒壓滴液漏斗。分水器中加水量為低于支管口水平面0.5cm;②加熱，開始回流，反應(yīng)溫度達(dá)到120℃左右時(shí)開始滴加恒壓滴液漏斗中的正丁醇，滴加完畢后繼續(xù)加熱至分水器中不再有水生成。回流過(guò)程中分水器中的水位不斷上升，有機(jī)相不斷流回?zé)恐校⒁獠粩喾潘亮客仓校ＷC放水后水面距支管口0.5cm左右;③冷卻后將反應(yīng)瓶中的溶液以及分水器中的溶液轉(zhuǎn)入分液漏斗中，加入25mL的水洗滌一次;之后加入10mL50%的硫酸溶液進(jìn)行第二次洗滌;再加入10mL的飽和氯化鈣溶液進(jìn)行第三次洗滌;最后加入適量的無(wú)水氯化鈣固體干燥一段時(shí)間;④干燥后的溶液轉(zhuǎn)入50mL的圓底燒瓶中蒸餾，收集142-145℃的餾分，得正丁醚，稱量。

2 結(jié)果與討論

①改變正丁醇的加料方式對(duì)產(chǎn)率的影響：制備過(guò)程中濃硫酸用量2.2mL，正丁醇用量都為17.6mL，即V正丁醇：V濃硫酸=8：1，只是正丁醇的加料方式不一樣，分為一次性加入和多次加入，其他操作方法一樣（詳細(xì)步驟見實(shí)驗(yàn)方法）。對(duì)比結(jié)果見表1。

②正丁醇與濃硫酸的加料比例對(duì)產(chǎn)率的影響：選擇濃硫酸與正丁醇不同的比例進(jìn)行反應(yīng)，正丁醇的加料方式均為多次加入，其他操作步驟都相同（詳見實(shí)驗(yàn)方法），對(duì)比結(jié)果見表2。

③改變分水器的使用方法對(duì)產(chǎn)率的影響：選擇V正丁醇：V濃硫酸=8：1，多次加入正丁醇，正丁醇的總用量為17.6mL，選擇分水器的兩種使用方法進(jìn)行對(duì)比，一種為一次放水，即教材上的方法，一種為多次放水，保證反應(yīng)物正丁醇能及時(shí)返回反應(yīng)瓶中。其他操作步驟一樣，結(jié)果見表3。

3結(jié)論

通過(guò)對(duì)教材上正丁醚的制備方法進(jìn)行改進(jìn)，選擇正丁醇的加料方式為分批加入，選擇V正丁醇：V濃硫酸=8：1的比例進(jìn)行反應(yīng)，分水器的放水方法改為多次放水以保證正丁醇及時(shí)返回反應(yīng)瓶中，最終獲得53.5%的產(chǎn)率。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾和平，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)第四版[D].北京：高等教育出版社，2014：119-122.

[2]秦丙昌，靳曉寧，陳永玲，等，正丁醚制備實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].化學(xué)教育，2014，35（2）：27-30.

[3]陳姍姍，探討提高合成正丁醚產(chǎn)率的方法[J].蕪湖聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，2（4）43-45.

[4]俞善信，合成二丁醚的探討[J].湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，1988，11（4）327-330.

[5]王寶豐，王俊茹，孔琳，提高正丁醚產(chǎn)率的方法[J].天津師大學(xué)報(bào)，1999，19（3）26-28.

[6]許萌，王俊茹，王寶豐，等，分水器使用的新方法[J].化學(xué)教育，2004（1）：49-50.