掌握正丁醇制备正丁醚的反应原理和实验方法

【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）进一步熟悉分液漏斗的使用方法。

（3）学会使用分水器（基本操作）。

【实验原理】

醇分子间脱水是制备单纯醚常用的方法。醇和硫酸作用随温度的不同而生成不同的产物，主要有硫酸酯、醚和烯，因此由硫酸脱水制醚时，反应温度必须严格控制。同时不断蒸出产物（水和醚），使可逆反应朝有利于生成醚的方向进行。

主反应：

副反应：

【仪器与药品】

1.仪器

蒸馏装置、分水装置等。

2.药品

正丁醇、浓硫酸、无水氯化钙、5%氢氧化钠溶液、饱和氯化钙溶液等。

【实验内容】

在盛有31 mL正丁醇的三口烧瓶中，边摇边加入4.5 mL浓硫酸，使两种液体混合均匀，加入2～3粒沸石。在三口烧瓶一侧口装上温度计，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（图2-2-4），先在分水器内放置（V—3.5）mL水［1］，另一口用塞子塞紧。然后将三口烧瓶放在石棉网上用小火加热至微沸，回流分水。反应中产生的水经冷凝后收集在分水器的下层，上层有机相至分水器支管时，即可返回烧瓶。大约经1.5 h后，随着反应的进行，分水器中的水量不断增加，反应体系的温度也逐渐上升。如果分水器中的水超过支管而流回烧瓶，可打开螺旋塞放掉一部分水（用量筒盛水）。三口烧瓶中反应液温度可达134～136℃［2］，水量达到或超过3.5 mL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入盛有50 mL水的分液漏斗中，振摇静置后弃去下层液体。上层粗产物依次用25 mL水、15mL5%氢氧化钠溶液［3］、15 mL水和15 mL饱和氯化钙溶液洗涤［4］，然后用1g无水氯化钙干燥。干燥后的产物滤入25 mL蒸馏瓶中，加入沸石［5］，在石棉网上加热蒸馏（图2-2-6），收集140～144℃的馏分，产量为7～8 g［6］。

【主要技术与注意事项】

［1］V为分水器的体积（mL），本实验根据理论计算失水体积约为3 mL，故分水器放满水后先放掉约3.5 mL水。(www.xing528.com)

［2］制备正丁醚的较适宜温度是130～140℃，为缩短反应时间，必要时可将反应温度提高到145℃左右。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物（沸点94.1℃，含水33.4%）；此外，正丁醚与水及正丁醇形成三元共沸物（沸点90.6℃，含水29.9%，含正丁醇34.6%），正丁醇也可与水形成共沸物（沸点93℃，含水44.5%），但随着水的蒸出，并被分离开来，温度将逐渐升高，故在100～115℃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，否则会生成乳浊液，分离困难。

［4］正丁醇溶在饱和氯化钙溶液中，而正丁醚微溶。另外，上层粗产物也可以用下面的方法来洗涤：先用冷硫酸洗两次，每次用50%硫酸25 mL，再用25 mL水洗涤两次。硫酸可洗去粗产物中的正丁醇。因为正丁醚也能微溶于硫酸，所以产率略有降低。

［5］注意分水器的正确安装及使用。

［6］制备正丁醚的温度要严格控制在135℃以下，否则易产生大量的副产物正丁烯。

【参考学时】

4～6学时。

【预习要求】

（1）复习由醇制备醚的原理及方法。

（2）预习分水器的正确安装及使用，进一步巩固分馏的基本操作。

【实验思考题】

（1）反应物冷却后为什么要倒入水中？各步的洗涤目的何在？

（2）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？

（3）如何得知反应已经比较完全？

【附注】

主要试剂及产物的物理常数见表3-3-1。

表3-3-1　主要试剂及产物的物理常数