提高正丁醚产率的实验方案探究

孔雪　周亚峰　刘冰　刘亚诺　王雪柳　李娟

摘 要：对提高正丁醚产率的制备方法进行探究：改变正丁醇的加料方式为分批加入，选择V正丁醇：V浓硫酸=8：1的比例进行反应，改变分水器的使用方法为多次放水，最终获得较高的产率53.5%。

关键词：正丁醚的制备;分水器;正丁醇加料方式;正丁醇与浓硫酸的比例

利用正丁醇分子间脱水反应制备正丁醚，是大学有机化学反应实验课的重要内容之一[1]。根据教材上的实验内容，在三口烧瓶中放入12.5g正丁醇和4g浓硫酸进行分水回流，当分水器中预留的1.5mL全部被水充满时，即可停止反应。分离提纯的方法为先用25mL水洗涤一次，再用16mL50%的硫酸分两次洗涤，再用10mL水洗涤，最后用无水氯化钙干燥。经分离提纯后，蒸馏收集139℃-142℃的馏分，产率45%～54%。但在实际操作过程中同学们获得的产率一般在20%-30%。

为了提高正丁醚的产率，我们对正丁醚的制备方法进行了探究：改变正丁醇的加料方式。把它分为两部分，一部分加入反应瓶中，一部分加入恒压滴液漏斗中，当反应温度升至120 ℃以上时，再滴加第二部分正丁醇[2];改变反应物正丁醇与浓硫酸的体积比，教材用量V正丁醇：V浓硫酸=6.3：1，根据相关文献报道[3-5]，现提高醇酸的比例;改变分水器的使用方法，教材上一次放掉V-1.5mL水后，使得反应物正丁醇长时间滞留在分水器中，不能及时返回反应体系，既增加了反应时间也影响产率，现通过多次放水使正丁醇及时返回反应体系的方法来提高产率[6]。

1 实验部分

1.1 主要仪器和试剂

三颈烧瓶，温度计，分水器，球形冷凝管，直形冷凝管，普通玻璃仪器等;

浓硫酸，正丁醇，无水氯化钙。

1.2 实验方法

①在100mL三颈烧瓶中加入一定量的正丁醇，在冷却和摇动下缓缓加入2.2mL98%的浓硫酸，充分摇匀后投入沸石2粒。在三颈烧瓶中口安装分水器（分水器的支口用石棉绳缠好），分水器的上口安装球型冷凝管。三颈瓶两个侧口分别安装温度计和恒压滴液漏斗。分水器中加水量为低于支管口水平面0.5cm;②加热，开始回流，反应温度达到120℃左右时开始滴加恒压滴液漏斗中的正丁醇，滴加完毕后继续加热至分水器中不再有水生成。回流过程中分水器中的水位不断上升，有机相不断流回烧瓶中，要注意不断放水至量筒中，保证放水后水面距支管口0.5cm左右;③冷却后将反应瓶中的溶液以及分水器中的溶液转入分液漏斗中，加入25mL的水洗涤一次;之后加入10mL50%的硫酸溶液进行第二次洗涤;再加入10mL的饱和氯化钙溶液进行第三次洗涤;最后加入适量的无水氯化钙固体干燥一段时间;④干燥后的溶液转入50mL的圆底烧瓶中蒸馏，收集142-145℃的馏分，得正丁醚，称量。

2 结果与讨论

①改变正丁醇的加料方式对产率的影响：制备过程中浓硫酸用量2.2mL，正丁醇用量都为17.6mL，即V正丁醇：V浓硫酸=8：1，只是正丁醇的加料方式不一样，分为一次性加入和多次加入，其他操作方法一样（详细步骤见实验方法）。对比结果见表1。

②正丁醇与浓硫酸的加料比例对产率的影响：选择浓硫酸与正丁醇不同的比例进行反应，正丁醇的加料方式均为多次加入，其他操作步骤都相同（详见实验方法），对比结果见表2。

③改变分水器的使用方法对产率的影响：选择V正丁醇：V浓硫酸=8：1，多次加入正丁醇，正丁醇的总用量为17.6mL，选择分水器的两种使用方法进行对比，一种为一次放水，即教材上的方法，一种为多次放水，保证反应物正丁醇能及时返回反应瓶中。其他操作步骤一样，结果见表3。

3结论

通过对教材上正丁醚的制备方法进行改进，选择正丁醇的加料方式为分批加入，选择V正丁醇：V浓硫酸=8：1的比例进行反应，分水器的放水方法改为多次放水以保证正丁醇及时返回反应瓶中，最终获得53.5%的产率。

参考文献：

[1]曾和平，有机化学实验第四版[D].北京：高等教育出版社，2014：119-122.

[2]秦丙昌，靳晓宁，陈永玲，等，正丁醚制备实验的改进[J].化学教育，2014，35（2）：27-30.

[3]陈姗姗，探讨提高合成正丁醚产率的方法[J].芜湖联合大学学报，1998，2（4）43-45.

[4]俞善信，合成二丁醚的探讨[J].湖南师范大学自然科学学报，1988，11（4）327-330.

[5]王宝丰，王俊茹，孔琳，提高正丁醚產率的方法[J].天津师大学报，1999，19（3）26-28.

[6]许萌，王俊茹，王宝丰，等，分水器使用的新方法[J].化学教育，2004（1）：49-50.