有机化学实验报告--1-溴丁烷的制备

1-溴丁烷的制备

一、实验目的

1.学习由醇制备溴代烃的原理及方法。

2.练习回流及有害气体吸收装置的安装与操作。

3.进一步练习液体产品的纯化方法、洗涤、干燥、蒸馏等操作。

二、实验原理

卤代烃是一类重要的有机合成中间体。由醇和氢卤酸反应制备卤代烷,是卤代制备中的一个重要方法,正溴丁烷是通过正丁醇与氢溴酸制备而成的,HBr 是一种极易挥发的无机酸,无论是液体还是气体刺激性都很强。因此,在本实验中采用NaBr 与硫酸作用产生HBr 的方法,并在反应装置中加入气体吸收装置,将外逸的HBr 气体吸收,以免造成对环境的污染。在反应中,过量的硫酸还可以起到移动平衡的作用,通过产生更高浓度的HBr 促使反应加速,还可以将反应中生成的水质子化,阻止卤代烷通过水的亲核进攻返回到醇。

NaBr + H 2SO 4

HBr + NaHSO 4C 4H 9

OH + HBr

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C 4H 9Br + H 2O 主反应副反应C 4H 9OH

C 2H 5CH

CH 2+ H 2O

C 4H 9OH

+ H 2O 24H 9OC 4H 9HBr + H 2SO Br 2 + SO 2 + H 2O 2424

醇类、醚类可与浓硫酸作用生佯盐溶于浓硫酸中,故用浓硫酸洗涤的目的是除录像机,又佯盐遇水分解,必须用干燥漏斗进行此步洗涤(1):

+ H 2SO 4

C 4H 9OH +C 4H 9OC 4H 9H 2SO 4C 4H 9OH 2HSO 4C 4H 9OC 4H 9H HSO 4

三、实验药品及物理常数

有机化学实验报告--1-溴丁烷的制备

四、实验装置图

有机化学实验报告--1-溴丁烷的制备

有机化学实验报告--1-溴丁烷的制备

回流冷凝装置蒸馏装置

五、实验步骤

(1)在100ml圆底烧瓶中加入15ml水,然后加入18ml浓硫酸(分3-4次加),摇匀后,冷却至室温,再加入11.2ml正丁醇,混合后加入15g溴化钠(小心加入,节不可在磨口处留有固体),充分振荡,加入几粒沸石,在烧瓶上装上球形冷凝管回流(因为球型冷凝管冷凝面积大,各处截面积不同,冷凝物易回流下来),在冷凝管的上口用软管连接一个漏斗,置于盛水的烧杯中。

(2)在石棉网上用小火加热回流半小时(在此过程中,要经常摇动)。冷却后,改作蒸馏装置,在石棉网上加热蒸中所有的溴丁烷。

(3)将馏出液小心地转入分液漏斗,用10ml水洗涤,小心地将粗品转入到另一干燥的分液漏斗中,用5ml浓硫酸洗涤。尽量分去硫酸层,有机层依次分别用水、饱和碳酸氢钠溶液和水各10ml洗涤。产物移入干燥的小三角烧瓶中,加入无水气温化钙干燥,间歇摇动,直至液体透明。将干燥后的产物小心地转入到蒸馏烧瓶中。在石棉网上加热蒸馏,收集99-103度的馏分,产量约为6-7g(产率约为52%)。

六、实验纯化过程与现象

混合物(馏液)(呈淡白色浑浊状)

(丁醇、溴丁烷、丁醚、水、溴化氢、溴)

有机化学实验报告--1-溴丁烷的制备

上层下层

(理论:水、HBr、Br2)(理论:丁烷、溴丁烷、丁醚)

(实际:呈淡白色,为无机层)

有机化学实验报告--1-溴丁烷的制备

(理论:溴丁烷) (理论:丁醇、丁醚、浓硫酸)

(实际:呈淡黄色)(实际:呈深黄色)

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上层下层

(硫酸、水,呈淡黄色)(溴丁烷)

10ml碳酸钠

有机化学实验报告--1-溴丁烷的制备

上层 下层

(理论:硫酸、水) (理论:溴丁烷) (实际:呈淡白色) (实际:呈纯白色浑浊)

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滤渣 滤液 (水合氯化钙 ) (溴丁烷、无色透明) 蒸馏

正溴丁烷 产品产量:4.2g 理论产量:0.12*137=16.44 产率4.2/16.44=25%

七、讨论

理论与实验现象不同的原因及解决措施

1、 馏出液分两层,通常下层为粗正溴丁烷,上层为水,若反应的正丁醇较多,或因蒸馏过

久蒸出一些溴化氢恒沸物,则液层的相对密度发生变化,油层可能悬浮或变为上层,遇此现象,可加清水稀释使油层下沉(2).

3、 加料用浓硫酸洗涤粗产品时,一定要事先将油层与水层彻底分开,否则浓硫酸被稀释而

降低洗涤的效果。如果粗蒸时蒸出的HBr 洗涤前未分离除尽,加入浓硫酸后就被氧化生成Br 2,而使油层和酸层都变为橙黄色或橙红色。在随后水洗时,可加入少量NaHSO 3,充分振摇而除去。

NaBr +3Br 2SO 2H 2O NaHSO 42+++NaHSO 3

4、加料时,不要让溴化钠粘附在液面以上的烧瓶壁上,加完物料后要充分摇匀,防止硫酸局部过浓,一加热就会产生氧化副反应,使产品颜色加深。

NaBr +H 2SO 4

23Br 2SO 2H 2O NaHSO 422+++

扩展

5、若不用浓硫酸洗涤粗产物,则在下一步蒸馏中,正丁醇与1-溴丁烷由于可形成共沸物(b.p. 98.6 0C, 含正丁醇13%),难以除去,使产品中仍然含有正丁醇杂质。

6、本实验最后蒸馏收集99-103℃的馏分,但是,由于干燥时间较短,水一般除不尽,因

此,水和产品形成的共沸物会在99℃以前就被蒸出来,这称为前馏分,不能做为产品收集,要另用瓶接收,等到99℃后,再用事先称重的干燥的锥形瓶接收产品。

7、粗产品用浓硫酸洗涤后,不直接用饱和碳酸氢钠洗涤而要用水洗,然后加饱和碳酸氢钠洗涤的原因:因为刚用浓硫酸洗过的产品还含有不少浓硫酸(包括漏斗壁),若直接用饱和碳酸氢钠中和,则由于酸的量太多,酸碱中和产生大量的热,同时有大量的二氧化碳产生,极易在洗涤时溅出甚至冲出液体,不易操作,也造成产品的损失。为了使该中和反应不致于这么剧烈,故在加饱和碳酸氢钠之前,用水洗涤产品及其漏斗壁上的大部分浓硫酸。

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