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1、乙酰乙酸乙酯的制備一、實驗題目:乙酰乙酸乙酯的制備二、實驗日期:三、實驗目的1、了解并掌握制備乙酰乙酸乙酯的原理和方法,加深對Claisen酯縮合反應原理的理解和認識。2、熟悉在酯縮合反應中金屬鈉的應用和操作。3、復習無水操作和液體干燥4、了解減壓蒸餾的原理和應用范圍,認識減壓蒸餾的主要儀器設備,并掌握減壓蒸餾儀器的安裝和操作方法。四、實驗原理含有α-H的酯在堿性催化劑存在下,能和另一分子酯發(fā)生Claisen酯所和反應生成β-羧基酸酯,乙酰乙酸乙酯就是通過這個反應制備的。其催化劑是乙醇鈉。因為金屬鈉和殘留在乙酸乙酯中少量乙醇(少
2、于2%)作用后就有乙醇鈉生成。乙酰乙酸乙酯的生成是經過如下一系列平衡反應:隨著反應的進行,也不斷地生成了醇,所以反應就能不斷地進行下去,直至金屬鈉消耗。乙酸乙酯中總是含有少量乙醇副產物,所以此對反應有利。但如果作原料的酯中乙醇的含量過大時,對反應也是不利的。因為Claisen反應是可逆的,β-酮酯在醇和醇鈉的作用下可分解為兩分子酯,使產率降低:??另一點就是反應體系中有水存在,也對反應不利。因為反應是以鈉作為基準計算產率,鈉的損失對反應不利也抑制了反應的進行。Na+H2O=NaOH+1/2H2??所以要求反應系統(tǒng)是無水的,并要求
3、防止水氣浸入。??再一點就是乙酸乙酯的用量,通常在該反應中,是應用過量的酯進行反應的,其中一部分反應成為乙酰乙酸乙酯,一部分作為溶劑用,同時過量乙酸乙酯還可阻止副產物的生成。如:2克原子鈉與1克分子乙酸乙酯存在時,可以縮合成3-羥基-2-丁酮:??最后一點是縮合反應中使用的鈉,反應過程中使用鈉珠或鈉絲可使其與酯的接觸面可能大些,所以反應中是首先用二甲苯作溶劑制成細小的鈉珠,目的是有利于反應。乙酰乙酸乙酯與其烯醇式是互變異構(或動態(tài)異構)現(xiàn)象的一個典型例子,它們是酮式和烯醇式平衡的混合物,在室溫時含92%的酮式和8%的烯醇式。單個
4、異構體具有不同的性質并能分離為純態(tài),但在微量酸堿催化下,迅速轉化為二者的平衡混合物。主要副反應:液體的沸點是指它的蒸氣壓等于外界壓力時的溫度,所以液體的沸點是隨外界壓力的變化而變化的。如果借助于真空泵降低系統(tǒng)內的壓力即可降低液體的沸點,這種在較低壓力下進行蒸餾的操作稱為減壓蒸餾。當壓力降低到1.3-2.0KPa(10-15mmHg)時,許多有機化合物的沸點可以比其常壓下的沸點降低80-100℃。液體在常壓、減壓下的沸點近似關系可根據(jù)下面的經驗曲線而得。所以,減壓蒸餾對于分離提純沸點較高或高溫時不穩(wěn)定(分解、氧化或聚合)的液體及一
5、些低熔點固體有機化合物具有特別重要的意義?!局饕磻噭┘爱a物的物理常數(shù)】名稱分子質量顏色晶型mpbpDnD溶解度H2O乙醇乙醚二甲苯106.17collq-25.18144.40.88021.5055i∞∞乙酸乙酯88.12collq-83.677.10.90031.37238.513∞∞金屬鈉22.99silvmet,cb97.82881.40.968ddi乙酰乙酸乙酯130.15collq<-80180.41.02821.41941317∞∞【乙酰乙酸乙酯沸點與壓力的關系】五、實驗部分1、實驗儀器:圓底燒瓶、分液漏斗、球形
6、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、酒精燈等2、實驗藥品:乙酸乙酯、Na、二甲苯、HAc(50%)、飽和NaCl、無水Na2SO4、無水氯化鈣3、實驗內容、現(xiàn)象與解釋:①主要實驗流程:②具體實驗內容:實驗內容實驗現(xiàn)象解釋(1)在干燥的50mL圓底燒瓶中放入0.8g已切去表面氧化物的金屬鈉和5mL二甲苯,裝上回流冷凝管,加熱使鈉熔融。稍冷,拆去冷凝管,將燒瓶用塞子塞緊,用力振搖燒瓶制得鈉珠。加熱一段時間后,一片片銀白色的鈉片變成一顆熔融的銀白色鈉珠,用力振蕩燒瓶后,金屬鈉變成銀灰色細粒狀的鈉
7、珠。成功制得鈉珠是非常關鍵的一步,因為鈉珠的大小與縮合反應的速率及副反應發(fā)生的概率直接相關。實驗證明:鈉珠越細,縮合反應速率越快,乙酰乙酸乙酯發(fā)生分子間反應生成副產物去水乙酸的概率越小。(2)冷至室溫后將二甲苯傾出,并迅速加入8mL已干燥過的乙酸乙酯,重新裝上帶有氯化鈣干燥管的冷凝管,反應立即開始??刂品磻俣龋粫r振搖燒瓶,保持微沸直至金屬鈉全部作用完畢。加入乙酸乙酯后,有氫氣逸出。溶液顏色由乳白色變?yōu)辄S色,最后變?yōu)殚偌t色透明液,燒瓶底部有少量黃色固體。因為形成了乙酰乙酸乙酯的鈉鹽(超共軛體系),所以最后生成了橘紅色透明液。由
8、于乙酰乙酸乙酯中亞甲基上的氫活性較大,其相應的酸性比醇大,故在醇鈉存在時,即反應結束時,乙酰乙酸乙酯也是以鈉鹽的形式存在。燒瓶底部析出的黃色固體也是乙酰乙酸乙酯的鈉鹽。(3)稍冷后,用50%的醋酸和水交替處理混合物直至呈微酸性,固體恰好完全溶解。剛開始加入醋酸后