溴丁烷的制备.docx
- 文档编号:13429887
- 上传时间:2023-06-14
- 格式:DOCX
- 页数:30
- 大小:499.43KB
溴丁烷的制备.docx
《溴丁烷的制备.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《溴丁烷的制备.docx(30页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
溴丁烷的制备
-漠丁烷的制备
作者:
日期:
1—溴丁烷的制备
、实验目的
1.学习用溴化钠,浓硫酸和正丁醇制备1-溴丁烷的原理和方法
2.练习带有吸收有害气体装置的回流加热操作。
3.进一步掌握分液漏斗的使用和熟悉液体产品的纯化方法
操作。
、实验原理
1、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。
主反应:
NaBr+H2SO4
HBr+NaHSO4
nGHgOH+HBr
n-C4H9B叶H2。
可能的副反应:
2HBr+H2SO4・Br2+SO2+H2O
本反应是可逆反应。
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,实验中采用NaBr与硫酸作用产生HBr的方法,使HBr边生成边参与反应,
这样可提高HBr的利用率。
但是由于HBr有毒害且HBr气体难以冷凝,所以在反应装
在反应中,过量的硫酸起到移动平衡的作用的同时还起到催化脱水作用,并通过产生更
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。
为防止反应物正丁醇及产物1-溴丁烷逸出反应体系,反应采用了回流装置(此反应较
-溴丁烷分离出来,便于
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)。
回流后再进行粗蒸馏,一方面使生成的产品1后面的分离提纯操作;另一方面,粗蒸过程可进一步使醇与HBr的反应趋于完全。
粗产品中含有未反应的醇和副反应生成的醚,用浓H2SO4洗涤可将它们除去。
因为二
者能与浓H2SO4形成佯盐:
如果1-溴丁烷中含有正丁醇,蒸馏时会形成沸点较低的前馏分(1-溴丁烷和正丁醇的共沸混合物沸点为98.6C,含1-溴丁烷87%,正丁醇13%),而导致精制品产率降低。
2、1-溴丁烷(1-bromobutane;butylbromide)
溶解性:
不溶于水,溶于乙醇、乙醚
主要用途:
用作烷化剂、溶剂、稀有元素萃取剂和用于有机合成
危险标记:
7(中闪点易燃液体),易燃,遇明火、高热易引起燃烧,并放出有毒气体。
受高热分解产生有毒的溴化物气体。
健康危害:
吸入本品蒸气可引起咳嗽、胸痛和呼吸困难。
高浓度时有麻醉作用,弓I起神志障碍。
眼和皮肤接触可致灼伤。
灭火方法:
尽可能将容器从火场移至空旷处。
时节水保持火场容器冷却,直至灭火结
束。
处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中产生声音
必须马上撤离。
灭火剂:
雾
状水、泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。
用水灭火无效。
急救措施:
1)皮肤接触:
立即脱去被污染的衣着,用大量流动清水冲洗
,至少15分钟。
就医。
2)眼睛接触:
立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。
就医。
3)吸入:
迅速脱离现场至空气新鲜处。
保持呼吸道通畅。
如呼吸困难
,给输氧。
如呼吸停止,
立即进行人工呼吸。
就医。
4)食入:
误服者用水漱口,给饮牛奶或蛋清。
就医。
3、醚
醚是两个烃基通过氧原子连接起来的化合物。
醚结构中与氧原子相连的两个烃基相同的
称为单醚,两个烃基不同的称为混醚。
两个烃基中有一个或两个是芳香烃基的为芳香醚(aro
maticether)。
氧原子与碳原子结合成环状化合物,通常称为环醚(
cyclicether)。
物理性质:
常温下,甲醚和甲乙醚是气体,其它多数醚在室温下为无色液体
,有特殊气味。
低
级醚易挥发,所形成的蒸气易燃,使用时注意安全。
液体醚的沸点较同分子量的醇低
,与相应
的烷烃接近。
化学性质:
醚是一类很不活泼的化合物(环氧乙烷除外)。
它对氧化剂、还原剂和强碱、稀酸
或活泼金属都极稳定。
但是在强酸条件下,醚可发生特有的反应。
①醚的质子化:
佯盐的生成
醚键上的氧原子有未共电子对,能接受强酸中的质子(H+),以配位键的形式结合生成
佯盐。
佯盐不稳定,遇水分解,恢复为原来的醚。
利用醚能溶于冷的强酸,而烷烃或卤代烃与冷的强酸不反应,可区别醚与烷烃或卤代烃。
②醚键的断裂
总是烷氧基断裂,生成酚
子数较少的烷基形成碘代物。
若是芳香烃基烷基醚与氢碘酸作用和碘代烷。
③过氧化物的生成
醚在空气中久置,a-H易被氧化,生成醚的过氧化物。
过氧化物不稳定,受热易分解
而发生爆炸。
蒸馏醚时不可蒸干,以防止爆炸。
检验醚中是否有过氧化物,加入酸性碘化钾振
摇,I2遇淀粉变蓝。
加FeSO4、Na2SO3还原剂可除去过氧化物。
棕色瓶储存醚。
4、正丁醇
(1)CH3CH2CH2CH2OH,别称:
丁醇、酪醇;丙原醇,是一种无色、有酒气味的液体
沸点117.7°C,稍溶于水,是多种涂料的溶剂和制增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(见邻苯二甲酸酯)的原料,也用于制造丙烯酸丁酯、醋酸丁酯、乙二醇丁醚以及作为有机合成中间体和生物化学药的萃取剂,还用于制造表面活性剂。
(2)正丁醇的工业制法主要有发酵法、丙烯羰基合成法和乙醛醇醛缩合法三种。
此外由乙烯制高级脂肪醇时也副产正丁醇。
①发酵法
可采用糖蜜作原料。
②羰基合成法
醛,经加氢得正丁醇和异丁醇。
CH3CH=CH2+CO+H2?
CH3CH2CH2CHO+?
(CH3)2CHCHO
CH3CH2CH2CHO+H2>CH3CH2CH2CH2OH
(CH3)2CHCHO+H2—>(CH3)2CHCH2OH
在用钴催化剂时,反应在10〜20MPa和约130-160°CT进行,生成的正丁醛与异丁
0.7〜3MPa和
醛之比约为3。
1976年开始在工业上应用的铑络合物催化剂,使反应可在
③醇醛缩合法
MPa加氢生成正丁醇。
CH3CH=CHCHO+2H2CH3CH2CH2CH2OH
在以上三种方法中,丙烯羰基合成法由于原料易得、羰基化工艺压力已相对降低、产物
重要的生产方法。
、实验药品及物理常数
【实验准备】
仪器:
圆底烧瓶(50ml、100ml
各1个);冷凝管(直形、球形各1支);温度计套
管;长颈玻璃漏斗;烧杯;蒸馏头;量筒;75弯管;空心塞;接引管;温度计(200C);锥形瓶;
分液漏斗。
【物理常数
化合物
名称
分子量
性状
比重
(d)
熔点
「C)
沸点
(C)
折光率
(n)
溶解度
水
乙
醇
乙醚
正丁醇
74.12
液体
0.810
—89.8
118.0
1.3991
915
OO
OO
1-溴丁烷
137.03
液体
1.275
-112.4
101.6
1.4396
0.0
616
OO
OO
溴化钠
102.9
无色立方晶体
3.203
755
1390
-
可溶
略溶
不溶
浓硫酸
98.0
8
无色油状液体
1.24
10,35
340
(分解)
—
OO
1—丁烯
56.1
0
气体
0.5946
-185.4
-6.3
1.377
7
不溶
易
溶
易溶
正丁醚
130,22
液体
0.773
-97.9
142.4
1.399
2
<0.
05
OO
OO
四、实验装置图
五、实验简图
实验流程图:
实验纯化过程与现象:
退作物「篇酒}(呈淡门色讦浊狀)
r丁醇、涣丁烷、丁降、水、漠化氢、•鮒
J
I七
门里论:
木、KBr.B口)
(.实晟呈棕黄邑-为仃机bOhml浓硫醜
I
下层
•JTit:
丁烷、溟丁慌、丁曲
(实际:
呈渎U色.为无机圧)
丁醇、丁瞪.浓硫嵌)"帝巩色'
JlOuil水
匕层
I幅战、水“2^淒黄色)
下层
£注丁燈}
110ml诫酸钠
&理氏:
漠丁烷>
(实加:
£纯「!
色汗浊'
J尢农咸化徉于壊
I
(混丁烷、七巴逋」月」
六、实验步骤
1.配制稀硫酸。
在烧杯中加入10mL水,将10mL浓硫酸分批加入水中(1:
1的
硫酸.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.减少有溴游离出来)。
用冷水浴冷却,备用。
2.在100mL圆底烧瓶中依次加入NaBr8.3g(不要让溴化钠粘附在液面以上的烧瓶壁上),正丁醇6.2mL,沸石2粒,摇匀(加完物料后要充分摇匀,防止硫酸局部过浓)。
3.安装带气体吸收的回流装置如图1,取一温度计套管及一长颈玻璃漏斗,用橡皮管将温度计
套管及长颈玻璃漏斗相连,温度计套管装在球形冷凝管上口(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),长颈玻璃漏斗倒置在一盛有水的烧杯上,使漏斗口接近水面但不
要没入水中,以防水倒吸。
从冷凝管上口分四次加入配制好的稀硫酸,每次加入稀硫酸后均须摇动反应瓶。
4.加热回流30min(一开始不要加热过猛,否则回流时反应液的颜色很快变成橙色或橙红色。
应小火加热至沸,并始终保持微沸状态。
以油层仅呈浅黄色,冷凝管顶端应无明显的HBr逸岀为好。
加热溶解时,要经常摇动烧瓶,直至固体溶解后,方可用铁架台固定好圆底烧瓶和回流装置。
)。
5.冷却5min后(先取出倒置的漏斗,再停电!
也不可以拆卸回流冷凝管),加沸石2粒,改成简易蒸馏装置如图2。
6.加热蒸馏直至无油滴蒸出为止。
7.在分液漏斗中将馏出物静置分层。
下层倒入干燥的锥形瓶,加入3mL浓硫酸(除去粗产
)洗涤,振荡放气,在分液漏
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。
用浓硫酸洗涤粗产物时,一定先将油层与水层彻底分开,否则浓硫酸会被稀释而降低洗涤效果。
斗中静置分层。
8.分出下层(硫酸层),上层(油层)用1OmL水洗,静置分层。
9.下层用5mL10%碳酸钠溶液(中和未除尽的硫酸)洗,静置分层。
10.下层用10mL(除残留的碱)水洗,静置分层。
11.下层倒入干燥的锥形瓶中(如果正溴丁烷制备出来的是浑浊的,这是有机合成实验的常见
现象,生成的液态有机物中含有微量的水,有机物就是浑浊的。
加入适量干燥剂后,会变得澄清透明),加无水氯化钙干燥加塞放置。
时时振摇,至澄清透明为止。
12.将干燥好的粗产品1-溴丁烷倒入50mL圆底烧瓶(注意勿使氯化钙干燥剂掉入烧瓶
中),加2粒沸石,装好蒸馏装置,用小火加热,收集99〜102C馏分。
产品量体积或质量,回收,计算产率。
七、基本操作和注意事项
1、加热回流
为了防止溶剂、
有机反应很多情况下是在溶剂、原料的沸腾温度或较高温度下进行的
原料或产物逸出反应体系引起损失、带来污染及不安全因素,常需要采用回流装置。
常用的回流装置如图1-7所示,
图1-7
(1)是一般的回流装置
图1-7
(2)在冷凝管顶端装一氯化钙干燥管,可防潮。
图1-7(3)是用于防潮并吸收有氯化氢、溴化氢或二氧化硫等气体产生和逸出的反应。
图1-7(4)是用于一边加料、一边进行回流的装置。
图1-7(5)是用于滴加、回流过程中测定反应液温度的装置。
瓶中放入沸石,以防暴沸。
回流停止后要再进行加热,必须重新放入沸石。
根据瓶内液体的
沸腾温度,在140C以下采用球形冷凝管,高于140C时应采用空气冷凝管。
冷凝水不能开
电热套和石棉网
得太大,以免把橡皮管弹掉。
加热的方式可根据具体情况选用水浴、油浴、
凝管中造成液泛,而导致液体冲出冷凝管。
2、有害气体吸收
产生大量氯化氢,在制正溴丁烷时会逸出溴化氢)。
这时,必须使用气体吸收装置来吸收这些
图1-6
(1)和图1-6
(2)是用于吸收少量气体的装置。
图1-6
(1)中的漏斗口应略为倾斜,使一半在水中,一半露出水面,这样既能防止气体
逸出,又可防止水被倒吸至反应瓶中。
体能较完全地被吸收,可在水中加少些氢氧化钠。
图1—6(3)用于反应过程中会生成或逸出大量有害气体,特别当气体逸出速度很快
时。
在图1-6(3)中,水自上端流下(可利用冷凝管流出的水),并在恒定的平面上从吸滤瓶
,但不能浸在水中。
注意玻璃漏斗的外径与烧杯内径相仿,玻璃漏斗边沿接近水面
3、加完物料后要充分摇匀,防止硫酸局部过浓,因酸稀释放出大量的热而使反应物氧化,
颜色变深或一加热就会产生氧化副反应,使产品颜色加深。
2NaBr+3H2SO4
Br2+SO2+2H2O+2NaHS04
4、加热时,一开始不要加热过猛,否则,反应生成的HBr来不及反应就会逸出,另外反应混合
物的颜色也会很快变深。
操作情况良好时,油层仅呈浅黄色,冷凝管顶端应无明显的HBr逸
出。
5、如果用磨口仪器,粗蒸时,也可将75°弯管换成蒸馏头进行蒸馏,用温度计观察蒸气出
,一定要事先将油层
口的温度,当蒸气温度持续上升到105C以上而馏出液增加甚慢时即可停止蒸馏,这样判断蒸馏终点比观察馏出液有无油滴更为方便准确。
用浓硫酸洗涤粗产品时
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Br2,而使油层和酸层都变为橙黄色或橙红色。
6、终点判断:
(1)蒸馏瓶内上层油层有否蒸完。
(2)蒸出的液体是否由混浊变澄清。
(3)用盛清水的烧杯收集馏出液,有无油滴沉在下面。
7、酸洗后,如果油层有颜色,是由于氧化生成的Br2造成的,在随后水洗时,可加入少量
NaHSO3,充分振摇而除去。
Br2+3NaHSO3
2NaBr+NaHSO4+H2O+2SO2
8、本实验最后蒸馏收集99-102C的馏分,但是,由于干燥时间较短,水一般不能完全除尽,因此,水和产品形成的共沸物会在99C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99C后,再用事先称重的干燥的锥形瓶接收产品。
9、反应时间约30min左右,反应时间太短,反应液中残留的正丁醇较多(即反应不完全);但反应时间过长,也不会因时间增长而增加产率。
10、反应终点和粗蒸馏终点的判断是本实验的成败关键
11、干燥剂:
气体适用干燥剂
序号
(No.)
气体名称
(Gasname)
适用干燥剂(Applicabledryingagent)
1
H2
P2O5,CaCI2,H2SO4(浓),Na2SQ4,MgSQ4,CaSO4,CaQ,BaQ,
分子筛
2
O2
P2O5,CaCI2,Na2SO4,MgSO’CaSO4,CaO,BaO,分子筛
3
N2
P2O,CaCl2,H2S0(浓),Na2SO,MgSO4,CaSO,Ca
O,BaO,分子筛
4
Q
P2^,CaCl2
5
Cl2
CaCl2,H2SO(浓)
6
CO
P2Q,CaCl2,H2SO4(浓),NaSO,MgSC4,CaSO4,CaO,Ba
O,分子筛
7
CO2
P2O5,CaC|2,H2SO(浓),Na2SO4,MgSO4,CaSO,分子筛
8
SQ
P2O5,CaCl2,Na2SO,MgSOt,CaSO4,分子筛
9
CH4
P20,CaCl2,h2SO(浓),Na2SO,MgSOCaSO,C
aO,BaO,
NaOHKOH,Na,CaH,LiAlH,分子筛
10
NH
Mg(CIO4)2,NaOH,KOH,CaO,BaO,Mg(ClO*)2,Na?
SO,M
gSQ,
CaSO4,分子筛
11
HCl
CaCI2,H2SO4(浓)
12
HBr
CaBr2
13
HI
Cal2
14
H2S
CaCI2
15
GH
P2O5
16
C2H2
P2Q,NaOH
液体适用干燥剂
序号
(N0.)
液体名称
(Liquid
name)
适用干燥剂
(App1icabledryingagent)
1
饱和烃类
P2O5,CaCl2,H2SO(浓),NaOH,KCH,Na,Na2SO,MgS
O,CaSO4,
CaH2,LiAIH4,分子筛
2
不饱和烃类
P2C5,CaCl2,NaOHKOHNgSO,MgSQ,CaSO4,CaH2,Li
AIH4
3
卤代烃类
1P2O5,CaC12,H2SO(浓),Na2SQ,MgSO,CaSO
4
醇类
BaO,CaOKCO3,Na2SQ,MgSQCaSO4,硅胶
5
酚类
NaSO,硅胶
6
醛类
CaCl2,Na2SO4,MgSQ,CaSO4,硅胶
7
酮类
K2CO,Na2SO4,MgSQ’CaSQ,硅胶
8
醚类
BaO,CaO,NaOH,KOH,Na,CaCl2,CaH2,LiAlH4,Na
2SO,MgSO4,
CaSO,硅胶
9
酸类
P2O5,Na2SQ,MgSO4,CaSO,硅胶
10
酯类
1K2CQ,CaCl2,Na2SO4,MgSO,CaSO4,CaH2,硅胶
11
胺类
BaO,CaO,NaOH,KOH‘dCQNa2SQ,MgSQ,CaSO,硅胶
12
肼类
NaOH,KOH,Na2SQ,MgSO4‘CaSQ,硅胶
13
腈类
RQ,K2CO,CaCl2,Na2SO,MgSQ,CaSQ,硅胶
14
硝基化合
物
CaCl2,Na2SQ,MgSC4,CaSC4,硅胶
15
二硫化碳
P2O5,CaCl2,Na2SQ,MgSOU,CaSO4,硅胶
16
碱类
NaQH,KQHBaO,CaO,Na2SQ,MgSO。
CaSO4,硅胶
干燥适用条件
序号
(No.)
名称(Name)
适用物质
(Applicab1esubstanee)
不适用物质(Inapplieablesubstanee)
备注(Rema
rk)
1
碱石灰BaOC
中性和碱性气体,胺类,醇类,醚
醛类,酮类,酸性物质
特别适用于干燥气体,
与水作用生
aO
类
成Ba(OH)2、Ca(OH)2
2
CaS04
普遍适用
-
常先用Na2SO4作预干燥剂
3
NaOHKOH
氨,胺类,醚类,烃类(干燥器),肼类,碱类
醛类,酮类,酸性物质
容易潮解,因此一般用于预干燥
4
K2CO3
胺类,醇类,丙酮,一般的生物碱类,酯类,腈类,肼类,卤素衍生物
酸类,酚类及其他酸性物质
容易潮解
5
CaCl2
烷烃类,链烯烃类,醚类,酯类,卤代烃类,腈类,丙酮,醛类,硝基化合物类,中性气体,氯化氢
HCl,CO
醇类,氨NH3,胺类,酸类,酸性物质,某些醛,酮类与酯类
一种价格便宜的干燥剂,可与许多含氮、含氧的化合物生成溶剂化物、络合物或发生反应;一般含有CaO等碱性杂质
6
P2O5
大多数中性和酸性气体,乙炔,二硫化碳,烃类,各种卤代烃,酸溶液,酸与酸酐,腈类
碱性物质,醇类,酮类,醚类,易发生聚合的物质,氯化氢HC1,氟化氢HF,氨气NH3
使用其干燥气体时必须与载体或填料(石棉绒、玻璃棉、浮石等)混合;一般先用其他干燥剂预干燥;本品易潮解,与水作用生成偏磷酸、磷酸等
7
浓H2SO4
大多数中性与酸性气体(干燥器、洗气瓶),各种饱和烃,卤代烃,芳烃
不饱和的有机化合物,醇类,酮类,酚类,碱性物质,硫化氢H2S,碘化氢HI,氨气NH
不适宜升温干燥和真空干燥
8
金属Na
醚类,饱和烃类,叔胺类,芳烃类
氯代烃类(会发生爆炸危险),醇类,伯、仲胺类及其他易和金属钠起作用的物质
一般先用其他干燥剂预干燥;与水作用生成NaOH与H2
9
Mg(C1O)2
含有氨的气体(干燥器)
易氧化的有机物质
大多用于分析目的,适用于各种分析工作,能溶于多种溶剂中;处理不当会发生爆炸危险
10
Na2SO4、MgSO4
普遍适用,特别适用于酯类、酮类及一些敏感物质溶液
-
一种价格便宜的干燥剂;NqSO4常
作预干燥剂
11
硅胶
置于干燥器中使用
氟化氢
加热干燥后可重复使用
12
分子筛
温度100C以下的大多数流动气体;有机溶剂(干燥器)
不饱和烃
一般先用其他干燥剂预干燥;特别适用于低分压的干燥
13
CaH2
烃类,醚类,酯类,C4及C4以上的醇类
醛类,含有活泼羰基的化合物
作用比LiAlH4漫,但效率相近,且较安全,是最好的脱水剂之一,与
水作用生成Ca(OH)2、Hfe
14
LiAIH4
烃类,芳基卤化物,醚类
含有酸性H,卤素,羰基及硝基等的化合物
使用时要小心。
过剩的可以慢慢加乙酸乙酯将其破坏;与水作用生成
LiOHAl(OH)3与H2
八、思考题
1.什么时候用气体吸收装置?
怎样选择吸收剂?
答:
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。
吸收剂的选择原则:
1)对吸收质的溶解度大,以提高吸收速率并减少吸收剂的需用量。
2)对吸收质的选择性好,对吸收质组分以外的其他组分的溶解度要很低或基本不吸收。
3)挥发性低,以减少吸收和再生过程中吸收剂的挥发损失。
4)对设备腐蚀性小或无腐蚀性,尽可能无毒、不易燃。
5)操作温度下吸收剂应具有较低的黏度,蒸汽压要低,且不易产生泡沫,以实现吸收塔
内良好的气流接触状况。
6)要考虑到价廉,易得,化学稳定性好,便于再生,不易燃烧等经济和安全因素。
7)吸收剂易于再去,一般应选择相平衡常数随温度变化较大的。
常
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 丁烷 制备
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)