正丁醚的制备

醇分子间脱水生成醚是制备简单醚的常用方法。用硫酸作为催化剂，在不同温度下正丁醇和硫酸作用生成的产物会有不同，主要是正丁醚或丁烯，因此反应必须严格控制温度。

一、试验目的

  1.  掌握脱水制醚的反应原理和试验方法

  2.  学习使用分水器的试验操作

二、试验原理

       醇分子间脱水生成醚是制备简单醚的常用方法。用硫酸作为催化剂，在不同温度下正丁醇和硫酸作用生成的产物会有不同，主要是正丁醚或丁烯，因此反应必须严格控制温度。

反应式：

副反应：

三、试验仪器与药品

  1.  仪器：电热套（或酒精灯）、铁架台、十字夹、万能夹、分水器、温度计及接头、冷凝器、玻塞、蒸馏头、尾接管、三口连接管、锥形瓶、量筒、分液漏斗、沸石、烧瓶

  2.  药品：正丁醇、浓硫酸、无水氯化钙、50％硫酸溶液

四、药品及物理常数

五、实验装置

分水器的回流装置

六、实验流程

七、试验步骤

  1.  在100ml三颈烧瓶中，量筒加入12.5g(15.5ml)正丁醇和移液管加约4g(2.2ml)浓硫酸，摇动使混合均匀，并加入几粒沸石。

  2.  在三颈瓶的一瓶口装上温度计，另一瓶口装上分水器，分水器上端接回流冷凝管。

  3.  在分水器中放置2ml水，然后将烧瓶在石棉网上用小火加热，回流。

  4.  继续加热到瓶内温度升高到134~135℃（约需20min）。待分水器已全部被水充满时，表示反应已基本完成。

  5.  冷却反应物，将它连同分水器里的水一起倒入25ml水中，充分振摇，静止，并转入分液漏斗中，分出有机相。

  6.  用8ml 50%硫酸洗涤，分液，保留有机相；再用8ml 50%硫酸洗涤，分液，保留有机相；再用10ml水洗涤一次，分液，保留有机相，然后将洗涤好的有机相用无水氯化钙干燥至少10min（最佳时间30min）。

  7.  干燥后的产物倒入蒸馏烧瓶中，蒸馏收集139~142℃馏分。

八、实验注意事项

  1.  加料时摇荡烧瓶使浓硫酸与正丁醇混合均匀

  2.  了解分水器的原理和使用范围，正确使用分水器

  3.  回流反应时，用小火加热，不可用分层火焰

  4.  改为蒸馏装置时，要充分冷却，再加1~2粒沸石。防止爆沸

  5.  在后处理洗涤过程中，要清楚有机层和水层及各步洗涤的目的

  6.  用无水CaCl2干燥时，所用锥形瓶要干燥无水

  7.   H₂SO₄分清98%浓硫酸和50%硫酸

讲解部分：

  1.  实验反应的关键是控制反应温度（强调火焰的调节，反应瓶底离石棉网0.5~1cm的距离，避免温度太高）

  2.  配料时，先加正丁醇，再缓加浓H₂SO₄，并晃动烧瓶，同时用冷水浴冷却，否则温度上升太高，浓H₂SO₄会将正丁醇氧化。

  3.  分水器 。

  ①安装：装好反应瓶，调好高度后，装分水器，首先向分水器中加水到离支管处2~3mm，再试一下分水器是否能顺利的防水、并不漏水。

  ②介绍分水器的原理和使用方法，特别是防水的具体操作，控制流出速度。

  ③分水器使用范围：a. 反应的各组分除水外，皆不溶于水；b. 比水轻；c. 回流反应。

  4.  反应开始回流时，因为有恒沸物的存在，温度不可能马上达到135℃。但随着水被蒸出，温度逐渐升高，最后达到135℃以上，即应停止加热。如果温度升得太高，反应溶液会炭化变黑，并有大量副产物丁烯生成。

  5.  在反应溶液中，正丁醚和水形成的恒沸物沸点为94.1℃。含水33.4%。正丁醇和水形成的恒沸物，沸点为93℃，含水44.5%。正丁醚和正丁醇形成二元恒沸物，117.6℃，含正丁醇82.5%。此外正丁醚还能和正丁醇、水形成三元恒沸物，沸点为90.6℃。含正丁醇34.6%，含水29.9%。这些含水的恒沸物冷凝后，在分水器中分层。上层主要是正丁醇和正丁醚，下层主要是水。利用分水器就可以使上层有机物流回反应器中。

  6.  改为蒸馏装置后加热，如果忘记加沸石，需稍冷却后再补加：中途停止加热，要补加新的沸石。

  7.  各步洗涤的目的，干燥的目的、操作注意事项。

  ①领两次仪器，换领；注意反应仪器与蒸馏仪器领回后不要水洗，保持干燥。

  ②取药品，量筒要干燥；如果取多了，不要倒回原试剂瓶，可以分给其他同学，也不可倒掉重取；对于液体药品，一般都用量筒量取，小于10ml则用10ml量筒量取。取完药品，立即盖上瓶盖。

  ③蒸馏操作、装置，特别是装温度计的手法和温度计的水银球的位置，空气冷凝管和水冷凝管的选择；接银管，小心不要摔坏；蒸馏的速度每秒1~2滴。

  ④要事先准备两个干燥的锥形瓶，一个用来干燥粗产物，一个用来收集最终产物；最后收集产物的锥形瓶一定要干燥无水，事先称重。

  ⑤写实验报告，包括产率的计算。