正丁醚的制备

一、实验目的

  1、掌握醇分子间脱水制备醚的反应原理和实验方法。

  2、学习使用分水器的实验操作。

二、实验原理

     三、药品和仪器

药品：正丁醇，浓硫酸，无水氯化钙，5%氢氧化钠，饱和氯化钙

仪器：100ml三口瓶，球形冷凝管，分水器，温度计，分液漏斗，25ml蒸馏瓶。 

四、实验装置（如图）

五、实验操作 

在100ml三口烧瓶中，加入15.5ml正丁醇、2.5ml浓硫酸和几粒沸石，摇匀后，一口装上温度计，温度计插入液面以下，另一口装上分水器，分水器的上端接一回流冷凝管。先在分水器内放置(V－1.7)ml水，另一口用塞子塞紧。然后将三口瓶放在石棉网上小火加热至微沸，进行分水。反应中产生的水经冷凝后收集在分水器的下层，上层有机相积至分水器支管时，即可返回烧瓶。大约经1.5h后，三口瓶中反应液温度可达134一136℃。当分水器全部被水充满时停止反应。若继续加热，则反应液变黑并有较多副产物烯生成。

将反应液冷却到室温后倒人盛有25mI水的分液漏斗中，充分振摇，静置后弃去下层液体。上层粗产物依次用12ml水、8ml 5％氢氧化钠溶液、8ml水和8ml饱和氮化钙溶液洗涤，用1g无水氯化钙干燥。干燥后的产物滤入25ml蒸馏瓶中蒸馏，收集140—144^οC馏分，产量3.5-4g。

纯正丁醚的沸点142.4^οC， n_D²⁰1.3992

    本实验需6h。

六、实验注意事项

1、本实验根据理论计算失水体积为1.5ml，故分水器放满水后先放掉约1.7ml水。

2、制备正丁醚的较宜温度是130一140℃，但开始回流时，这个温度很难达到，因为正丁醚可与水形成共沸点物(沸点94.1℃含水33.4%)；另外，正丁醚与水及正丁醇形成三元共沸物(沸点90.6℃，含水29.9%，正丁醇34.6%)，正丁醇也可与水形成共沸物(沸点93℃，含水44.5%)，故应在100—115℃之间反应半小时之后可达到130℃以上。

3、在碱洗过程中，不要太剧烈地摇动分液漏斗，否则生成乳浊液，分离困准。

4、正丁醇溶在饱和氯化钙溶液中，而正丁醚微溶。

一、目的要求

1．掌握醇分子间脱水制醚的反应原理和实验方法。

2．学习分水器的实验操作。

3．巩固分液漏斗的实验操作。

二、基本原理

反应式

四、实验步骤

在50 mL两颈瓶中加入5.2 mL 正丁醇， 0.8 mL 浓硫酸，两粒沸石，摇动混合均匀，安好装置。分水器内加水至支管后放去0.5 mL水即分水器内有( V—0.5 ) mL水。开始小火加热，保持瓶内液体微沸，开始回流，温度控制在134~135 ℃，待分水器已全部被水充满时表示反应已基本完成（约需1小时），停止加热。

反应物冷却后，把混合物连同分水器里的水一起倒入内盛7 mL水的分液漏斗中，充分振摇。

静止后，分出产物粗制正丁醚，用50 % H₂SO₄洗涤两次（3 mL × 2），再用5 mL水洗涤一次。分出有机层。用无水氯化钙干燥产品。

将干燥后的粗产品倒入圆底烧瓶中蒸馏（注意不要把氯化钙倒入瓶中！），收集139~142 ℃的馏分。称量产品，计算产率，测定折光率及红外光谱。

五、实验装置

六、注意事项

1. 加料时，正丁醇和浓硫酸如不充分摇动混匀，硫酸局部过浓，加热后易使反应溶液变黑。

2. 按反应式计算，生成水的量约为0.8 g左右，但是实际分出水的体积要略大于理论计算量，因为有单分子脱水的副产物生成。

3. 本实验利用恒沸混合物蒸馏方法，采用分水器将反应生成的水层上面的有机层不断流回到反应瓶中，而将生成的水除去。在反应液中，正丁醚和水形成恒沸物，沸点为94.1 ℃，含水33.4 %。正丁醇和水形成恒沸物，沸点为93 ℃，含水45.5 %。正丁醚和正丁醇形成二元恒沸物，沸点为117.6 ℃，含正丁醇82.5 %。此外正丁醚还能和正丁醇、水形成三元恒沸物，沸点为90.6 ℃，含正丁醇34.6 %，含水29.9 %。这些含水的恒沸物冷凝后，在分水器中分层。上层主要是正丁醇和正丁醚，下层主要是水。利用分水器可以使分水器上层的有机物流回反应器中。

4. 反应开始回流时，因为有恒沸物的存在，温度不可能马上达到135 ℃。但随着水被蒸出，温度逐渐升高，最后达到135 ℃以上，即应停止加热。如果温度升得太高，反应溶液会炭化变黑，并有大量副产物丁烯生成。

5. 50 %硫酸的配制方法：20 mL浓硫酸缓慢加入到34 mL水中。

6. 正丁醇能溶于50 %硫酸，而正丁醚溶解很少。

七、思考题

1、如何得知反应已经比较完全？

    2、反应物冷却后为什么要倒入25ml税种？各步的洗涤目的何在？

    3、能否用本实验方法由乙醇和2-丁醇制备乙基仲丁基醚？你认为用什么方法比较好？