1-溴丁烷的制备

一、实验目的:

1、学习以溴化钠、浓硫酸和正丁醇制备正溴丁烷的原理与方法;

2、练习回流加热操作。

二、实验原理:本实验中正溴丁烷是由正丁醇与溴化钠、浓硫酸共热而制得: 【反应式】

主反应:

NaBr + H 2SO 4

HBr + NaHSO 4n-C 4H 9OH + HBr

H 2SO 4n-C 4H 9Br + H 2O

可能的副反应:

CH 3CH 2CH 2CH 2OH

H 2SO 4CH 2CH 2CH=CH 2 + H 2O 2CH 3CH 2CH 2CH 2OH

H 2SO 4(CH 3CH 2CH 2CH 2)2O + H 2O 2HBr + H 2SO 42 + SO 2 + 2H 2O

三、主要原料、产品和副产物的物理常数

【试剂】

6.2ml正丁醇,8.3g溴化钠,10ml浓硫酸,10%碳酸钠溶液,无水氯化钙

四、实验装置:图1

五、实验步骤:

1、投料

在圆底烧瓶中加入10ml水,再慢慢加入10ml浓硫酸,混合均匀并冷至室温后,再依次加入6.2ml正丁醇和8.3g溴化钠,充分振荡后加入几粒沸石。(硫酸在反应中与溴化钠作用生成氢溴酸,氢溴酸与正丁醇作用发生取代反应生成正溴丁烷。硫酸用量和浓度过大,会加大副反应进行;若硫酸用量和浓度过小,不利于主反应的发生,即氢溴酸和正溴丁烷的生成)

3、以电热套为热源,按图1安装回流装置。

加热回流:加热至沸,调整加热速度,以保持沸腾而又平稳回流,并不时摇动烧瓶促使反应完成。反应约30—40min。

4、分离粗产物

待反应液冷却后,改回流装置为蒸馏装置(用直形冷凝管冷凝),用75度弯管或者是蒸馏头,蒸出粗产物。(注意判断粗产物是否蒸完)。见【注释】(2)

5、洗涤粗产物

将馏出液移一干燥的分液漏斗中,用3ml的浓硫酸洗涤(除去粗产物中的少量未反应的正丁醇及副产物正丁醚、1—丁烯、2—丁烯。尽量分去硫酸层(下层)。有机相依次用10ml的水(除硫酸)、5ml10%碳酸钠溶液(中和未除尽的硫酸)和10ml水(除残留的碱)洗涤后,转入干燥的锥形瓶中,加入1—2g的无水氯化钙干燥,间歇摇动锥形瓶,直到液体清亮为止。

6、收集产物

将干燥好的产物移至小蒸馏瓶中,蒸馏,收集99—103℃的馏分。

六、实验注意事项:

1、投料时应严格按教材上的顺序;投料后,一定要混合均匀。

2、反应时,保持回流平稳进行。

3、洗涤粗产物时,注意正确判断产物的上下层关系。

4、干燥剂用量合理。

七、思考题:

1.1—溴丁烷制备实验为什么用回流反应装置?

2.1—溴丁烷制备实验为什么用球型而不用直型冷凝管做回流冷凝管?

3.1—溴丁烷制备实验采用1:1的硫酸有什么好处?

4.什么时候用气体吸收装置?怎样选择吸收剂?

5.1—溴丁烷制备实验中,加入浓硫酸到粗产物中的目的是什么?

6.1—溴丁烷制备实验中,粗产物用75度弯管连接冷凝管和蒸馏瓶进行蒸馏,能否改成一般蒸馏装置进行粗蒸馏?这时如何控制蒸馏终点?

7.在1—溴丁烷制备实验中,硫酸浓度太高或太低会带来什么结果?

思考题答案:

1.此反应较慢,需要在较高的温度下、长时间反应,而玻璃反应装置可达到的最高反应温度是回流温度,所以采用回流反应装置。

2.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。

3.减少硫酸的氧化性,减少有机物碳化;水的存在增加HBr溶解量,不易逃出反应体系,减少HBr损失和环境污染。

4.有污染环境的气体放出时或产物为气体时,常用气体吸收装置。吸收剂应该是价格便宜、本身不污染环境,对被吸收的气体有大的溶解度。如果气体为产物,吸收剂还应容易与产物分离。

5.除去粗产物中未反应的原料丁醇或溶解的副产物丁烯等。

6.可用一般蒸馏装置进行粗蒸馏,馏出物的温度达到100℃时,即为蒸馏的终点,因为1-溴丁烷/水共沸点低于100℃,而粗产物中有大量水,只要共沸物都蒸出后即可停止蒸馏。

7.硫酸浓度太高:

(1)会使NaBr氧化成Br2,而Br2不是亲核试剂。

2 NaBr +

3 H2SO4(浓) →Br2 + SO2 + 2 H2O +2 NaHSO4

(2)加热回流时可能有大量HBr气体从冷凝管顶端逸出形成酸雾。

硫酸浓度太低:

生成的HBr量不足,使反应难以进行。

P.93(2)

用硫酸洗涤:除去未反应的正丁醇及副产物1-丁烯和正丁醚。

第一次水洗:除去部分硫酸及水溶性杂质。

碱洗(Na2CO3):中和残余的硫酸。

第二次水洗:除去残留的碱、硫酸盐及水溶性杂质。