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正溴丁烷的合成与问题解答

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:图3-1正溴丁烷的合成装置图四、实验步骤在50mL磨口圆底烧瓶中加入7mL的水,并小心地分批加入9.4mL的浓硫酸,同时圆底烧瓶用冷水冷却。冷却后,改作蒸馏装置,蒸出粗产物正溴丁烷。六、思考与分析1.写出正丁醇与氢溴酸反应制备1-溴丁烷的反应机理。说明实验中采取哪些措施,能够使可逆反应的平衡向生成1-溴丁烷的方向移动?

正溴丁烷的合成与问题解答

1.写出正丁醇与氢溴酸反应制备1-溴丁烷的反应机理。说明实验中采取哪些措施,能够使可逆反应的平衡向生成1-溴丁烷的方向移动?

●答 此反应主要是按SN2机理进行,机理如下:

实验中采取下列措施,可以促使可逆反应的平衡向生成1-溴丁烷的方向移动。

(1)加入过量的浓硫酸浓硫酸在此反应中除与NaBr作用生成氢溴酸外,过量的浓硫酸作为吸水剂可移去副产物水;同时,又作为氢离子的来源以增加质子化醇的浓度,使不易离去的羟基转变为良好的离去基团H2O。

(2)加入适当过量的NaBr。过量的NaBr在过量的硫酸作用下,就可以产生过量的HBr。

(3)在反应进行到适当的时候,边反应边蒸馏,移去产物1-溴丁烷。

2.在制备1-溴丁烷时,反应瓶中为什么要加入少量的水?水加多了好不好?为什么?

●答 加少量水的作用如下:

(1)防止反应时产生大量的泡沫。

(2)减少反应中HBr的挥发。(3)减少副产物醚、烯的生成。(4)减少HBr被浓硫酸氧化成单质溴。

水的量不宜加得过多。因为正丁醇与氢溴酸反应生成1-溴丁烷是可逆反应,副产物是水;增加水的量,不利于可逆反应的平衡向生成1-溴丁烷的方向进行。

3.加料时,为什么加了水和浓硫酸后应冷却至室温,再加正丁醇和NaBr?能否先使NaBr与浓硫酸混合,然后加正丁醇和水?为什么?

●答 因为浓硫酸加水稀释时会产生大量的热,若不经冷却就加正丁醇和NaBr,在加料时正反应和逆反应就立即发生,这不仅不利于操作,甚至还会造成危险。若先使NaBr与浓硫酸混合,则立即产生大量的HBr,同时产生大量泡沫且冲出来,不利于操作,也不利于反应。

4.用正丁醇和氢溴酸制备1-溴丁烷,可能发生哪些副反应?蒸馏粗产物中可能含有哪些杂质?

●答 可能发生的副反应如下:

粗产物中可能含有的杂质有正丁醇、正丁醚、水和少量的2-溴丁烷。

5.用浓硫酸洗涤产品是为了除去哪些杂质?除去杂质的依据是什么?

●答 主要是除去正丁醇、正丁醚和水,因为醇、醚能与浓硫酸形成盐而留在硫酸溶液中。另外,浓硫酸还有吸水性作用。(www.xing528.com)

6.不用浓硫酸洗涤粗产物,对反应产品的质量有何影响?为什么?

●答 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℃,含13%正丁醇)而难以除去,使产品中仍然含有正丁醇杂质。

7.蒸馏粗产物时,应该如何判断1-溴丁烷是否蒸馏结束?

●答 可以从以下3个方面进行判断:

(1)馏出液是否由浑浊变为澄清。

(2)反应瓶上层油层是否消失。

(3)取一支试管装少量水,再收集几滴馏液,观察下层有无油珠出现,若无则表明有机物已被蒸完。

8.加热后,反应瓶中的内容物常出现红棕色,这是什么缘故?蒸完粗产品后,残留物为什么要趁热倒出反应瓶?

●答 加热后,反应瓶中的内容物常常出现红棕色,这是由于在反应过程中,HBr被浓硫酸氧化成的单质Br2溶解在内容物中。蒸馏粗产物后,残留物应趁热倒出反应瓶,否则反应瓶中的残留物NaHSO4冷却后结块,很难倒出来。

9.粗产品用浓硫酸洗涤后,为什么不直接用饱和NaHCO3洗涤,而是先用水洗然后再加饱和NaHCO3洗涤?

●答 这是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NaHCO3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CO2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这么剧烈,故在加饱和NaHCO3之前,用水洗涤产品及其漏斗壁上的大部分浓硫酸。

10.在本实验操作中,如何减少副反应的发生?

答 减少副反应发生的方法如下:

(1)加料时,在水中加浓硫酸后待冷却至室温,再加正丁醇和NaBr。

(2)NaBr要研细,且应分批加。反应过程中经常振摇,防止NaBr结块,使反应物充分接触。

(3)严格控制反应温度,保持反应液呈微沸状态。

(4)加料时加适量的水稀释浓硫酸。

11.为什么在蒸馏前一定要滤除干燥剂CaCl2?产品1-溴丁烷的气相色谱分析表明有少量的2-溴丁烷,它是如何生成的?

●答 用无水CaCl2干燥水分是可逆过程。若不滤掉,则蒸馏时由于受热,CaCl2·6H2O又会将水释放出来,这样就无法达到干燥的目的。2-溴丁烷很可能是由副产物2-丁烯与溴化氢作用而得。

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