乙酰乙酸乙酯有哪些特殊现象
α - 活泼氢的酯在强碱性试剂(如 Na ,NaNH 2 ,NaH ,三苯甲基钠或格氏试剂)存在下,能与另一分子酯发生 Claisen 酯缩合反应,生成β - 羰基酸酯.乙酰乙酸乙酯就是通过这一反应制备的.虽然反应中使用金属钠作缩合试剂,但真正的催化剂是钠与乙酸乙酯中残留的少量乙醇作用产生的乙醇钠.
乙酰乙酸乙酯与其烯醇式是互变异构(或动态异构)现象的一个典型例子,它们是酮式和烯醇式平衡的混合物,在室温时含 92% 的酮式和 8% 的烯醇式.单个异构体具有不同的性质并能分离为纯态,但在微量酸碱催化下,迅速转化为二者的平衡混合物.
三、\x09主要试剂及产品的物理常数:(文献值)
名称\x09分子量\x09性状\x09折光率\x09比重\x09熔点℃\x09沸点℃\x09溶解度:克/100ml溶剂
\x09\x09\x09\x09\x09\x09\x09水\x09醇\x09醚
二甲苯\x09106.16\x09无色液体\x091.0550\x09 \x09-25--23\x09143-145\x09 \x09 \x09
乙酸乙酯\x0988.10\x09无色液体\x091.3727\x090.905\x09-83.6\x0977.3\x0985\x09∞\x09∞
乙酰乙酸乙酯\x09130.14\x09无色液体\x09N20D1.4190\x091.021\x09-43\x09181\x09 \x09 \x09
四、\x09实验装置和主要流程
五、\x09实验步骤
1、熔钠:在干燥的50mL圆底烧瓶中加入0.9g金属钠和5mL二甲苯,装上冷凝管,加热使钠熔融.拆去冷凝管,用磨口玻塞塞紧圆底烧瓶,用力振摇得细粒状钠珠.回收二甲苯.
2、加酯回流:迅速放入10ml乙酸乙酯,反应开始.若慢可温热.回流约2h至钠直至所有金属钠全部作用完为止,得橘红色溶液,有时析出黄白色沉淀(均为烯醇盐).
3、酸 化 :加50%醋酸,至反应液呈弱酸性(固体溶完).
4、分 液:反应液转入分液漏斗,加等体积饱和氯化钠溶液,振摇,静置.
5、干 燥 :分出乙酰乙酸乙酯层,用无水硫酸钠干燥.
6、蒸馏和减压蒸馏.先在沸水浴上蒸去未作用的乙酸乙酯,然后将剩余液移入25mL圆底烧瓶中,用减压蒸馏装置进行减压蒸馏.减压蒸馏时须缓慢加热,待残留的低沸点物质蒸出后,再升高温度,收集乙酰乙酸乙酯.产量约1.5g.
乙酰乙酸乙酯沸点与压力的关系如下表:
压力/mmHg* \x09760 \x0980 \x0960 \x0940 \x0930 \x0920 \x0918 \x0914 \x0912 \x0910 \x095 \x091.0 \x090.1
沸点/℃ \x09181 \x09100 \x0997 \x0992 \x0988 \x0982 \x0978 \x0974 \x0971 \x0967.3 \x0954 \x0928.5 \x095
* 1mmHg= 1 Torr = 133.322Pa
乙酰乙酸乙酯的沸点为180.4℃,折光率 =1.4199.
附:乙酰乙酸乙酯的性质:
1、取1滴乙酰乙酸乙酯,加入1滴 FeCl3溶液,观察溶液的颜色(淡黄→红).
2、取1滴乙酰乙酸乙酯,加入1滴2,4-二硝基苯肼试剂,微热后观察现象(澄黄色沉淀折出).
六、\x09实验关键及注意事项
1.本实验要求无水操作;
2.钠的安全使用;
3.钠珠的制作过程中间一定不能停,且要来回振摇,不要转动.
互变异构现象是指某些化合物中的一个官能团改变其结构成为另一种官能团异构体,并且能迅速地相互转换,成为两种异构体处在动态平衡中,这种现象就称为互变异构现象,或称为互变异构,这两种异构体,称为互变异构体。乙酰乙酸乙酯又叫β-丁酮酸乙酯,简称三乙,是稳定的化合物,在室温下为无色液体,有愉快香味,微溶于水,易溶于乙醚、乙醇等有机溶剂。乙酰乙酸乙酯具有特殊的化学性质,能发生许多反应,在有机合成中是十分重要的物质。
乙酰乙酸乙酯是β-酮酸酯,除具有酮和酯的典型反应外,还能发生一些特殊的反应。例如,能使溴水褪色,说明分子中含有不饱和键;能和氢氰酸、亚硫酸氢钠、苯肼、2,4--硝基苯肼等发生加成或加成消除反应,这是羰基的特殊反应;能与金属钠反应放出氢气,能使溴水褪色,并能和三氯化铁发生颜色反应,这说明分子中有烯醇式结构存在。进一步研究表明,乙酰乙酸乙酯在室温下能形成酮式和烯醇式的互变平衡体系。
饱和氯化钠洗涤一方面由于水相强离子浓度导致乙酰乙酸乙酯的溶解度降低,再者,可以使得水-油两相的充分分离,也就是起到了破乳的效果。
二氟甲烷是一种拥有零臭氧损耗潜势的冷却剂。二氟甲烷与五氟乙烷可生成一种恒沸混合物(称为R-410A),用作新冷却剂系统中氯氟碳化合物(亦称为Freon)的代替物。虽然它是零臭氧损耗潜势,但它有高全球变暖潜能,以每100年时间为基础,其潜能是二氧化碳的550倍。
制作方法
二氯甲烷和氟化氢加热反应,生成二氟甲烷和氯化氢,经过水碱吸收HCL后制取纯R32。
二氟甲烷在常温下为气体,在自身压力下为无色透明液体,易溶于油,难溶于水,主要是替代 HCFC-22 ,作复配中低温混合致冷剂。
• 物化性能
分子式 CH2F2 分子量 52.0 沸 点(℃) -51.7
临界温度(℃) 78.25 临界压力( Kpa ) 5808 临界密度( Kg/M 3 ) 430
蒸气压( 25 ℃ ,Kpa )1702 沸点下蒸发潜能( KJ/Kg ) 390.5
比热(液体, 25 ℃, KJ/Kg, ℃) 2.35 在水中溶解度( 25 ℃,重量 % ) 0.440
燃烧范围 无 ODP 值(破坏臭氧潜能值) 0 GWP 值(温室效应系数值) 0.11
名称:乙酰苯胺;N-苯基乙酰胺、退热冰
英文名称:N-Phenylacetamide;Acetanil;Acetanilide;Antifebrin;Acetylaniline;N-phenyl-Acetamide;acetamidobenzene;
分子式:C8H9NO;CH3CONHC6H5
三维模型分子量:135.1652
结构:见图
CAS No.:103-84-4
国标编码:61758
上游产品:苯胺、冰醋酸
下游产品:4-氨基苯磺酰胺、对氨基乙酰苯胺、盐酸多西环素
危险标记:14(有毒品)
[编辑本段]基本性质
性状:白色有光泽片状结晶或白色结晶粉末,在水中再结晶析出呈正交晶片状。无臭或略有苯胺及乙酸气味。
熔点:114.3℃
沸点:304℃
闪点:173.9℃
自燃点:546℃
相对密度:1.2190(15/4℃)
稳定性:在空气中稳定 。
溶解情况:溶解度:水0.56(25℃)、3.5(80℃)、18(100℃);乙醇36.9(20℃),甲醇69.5(20℃),氯仿3.6(20℃),微溶于冷水,溶于热水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、丙酮、甘油和苯等。
。不溶于石油醚。
其它:可燃,呈中性或极弱碱性。遇酸或碱性水溶液易分解成苯胺及乙酸。
[编辑本段]制取或来源
由苯胺经乙酸乙酰化而得。将苯胺和冰醋酸(过量100%)置于带夹套的搪玻璃反应器内,回流6-14h直至无游离苯胺为止。若用稀乙酸,则反应温度为150-160℃,反应结束后趁热过滤,除去残渣,滤液冷却、结晶,离心过滤,水洗并干燥,即得产品。
也可采用乙酐作酰化剂,反应在苯溶液中进行,乙酐过量150%。
操作示例1将四只反应罐成梯形排列,最高一只反应罐装有分馏柱。苯胺从分馏柱顶部连续加入,回收乙酸与苯胺混合物从第二只反应罐连续加入,乙酸从第三只反应罐连续加入。控制不同的反应温度(第三只为160-170℃,第四只为200-210℃),使乙酸与苯胺进行气液相对流反应,反应生成的水从分馏柱顶部蒸出,乙酰化物流入第四只反应罐,再抽入蒸馏罐,减压蒸出未转化的苯胺及乙酸,反应产物经冷却成片状,得乙酰苯胺。重量配料比:苯胺:乙酸=1:(0.65-0.70),收率99.5%。
操作示例2先向酰化锅投入苯胺及3/10量的乙酸(含量60%以上),加热,同时缓缓加入1/10量乙酸,加热至沸腾,收集分馏出的稀乙酸,并缓缓向锅内补充4/10量的浓乙酸或冰醋酸,反应7h。最后一次加入剩余的2/10量的冰醋酸,回流分馏,当分馏出的乙酸浓度达85%以上时,进行真空蒸馏,蒸出剩余的乙酸。出料、冷却、粉碎即为成品。苯胺酰化生产乙酰苯胺大多采用冰醋酸作酰化剂。
原料消耗定额:苯胺(99%)690kg/t、冰醋酸500kg/t。
实验室制备可按下法:在带回流冷凝器的500ml烧瓶中,加入20.5g(0.22mol)苯胺,21.5g(0.21mol)乙酐,21g(0.35mol)冰醋酸及0.1g锌粉。混匀后缓缓加热煮沸半小时。然后将热反应物呈细流状倾入500ml冷水中,搅拌,用冰冷却。过滤,干燥,得粗品26g。熔点113℃。用乙醇、水重结晶提纯,熔点114℃。
或由苯胺与乙酰氯或乙酸酐共热而制得。
[编辑本段]用途
乙酰苯胺是磺胺类药物的原料,可用作止痛剂、退热剂和防腐剂。用来制造染料中间体对硝基乙酰苯胺、对硝基苯胺和对苯二胺。在第二次世界大战的时候大量用于制造对乙酰氨基苯磺酰氯。乙酰苯胺也用于制硫代乙酰胺。在工业上可作橡胶硫化促进剂、纤维脂涂料的稳定剂、过氧化氢的稳定剂,以及用于合成樟脑等。
还用作制青霉素G的培养基。
二、毒理学资料及环境行为
毒性:属低毒类。
急性毒性:LD50800mg/kg(大鼠经口);1210mg/kg(小鼠经口);人经口50mg/kg,最低致死剂量。
危险特性:遇明火、高热可燃。受高热分解,产生有毒的氮氧化物。
燃烧(分解)产物:一氧化碳、二氧化碳、氧化氮。
乙酸又称醋酸,广泛存在于自然界,它是一种有机化合物,是典型的脂肪酸。被公认为食醋内酸味及刺激性气味的来源。在家庭中,乙酸稀溶液常被用作除垢剂。食品工业方面,在食品添加剂列表E260中,乙酸是规定的一种酸度调节剂。
化学式CH3COOC2H5.又称“醋酸乙酯”,无色、有芬芳气味的液体,沸点77℃,熔点-83.6℃,密度0.901g/cm3,溶于乙醇、氯仿、乙醚和苯等.易起水解和皂化反应.可燃,其蒸气和空气形成爆炸混合物.在香料和油漆工业中用作溶剂,也是有机合成的重要原料.
(CH3COOC2H5) 无色液体,有水果香味.沸点77℃.与醇醚互溶,微溶于水,比水轻.易燃,与水在一定条件下水解成对应的醇和酸,在稀硫酸条件下加热,发生可逆反应生成乙醇和乙酸,反应不够完全.在氢氧化钠溶液中加热,水解相当完全,生成乙酸钠和乙醇.主要用作油漆、涂料、硝酸纤维素、树脂等的溶剂.实验室里用乙醇与乙酸在浓硫酸的吸水和催化作用下加热制取.反应器常用烧瓶或试管,并有回流装置,并用冷凝管蒸出乙酸乙酯.接受器里放有饱和碳酸钠溶液,以除去酯中杂入的乙酸并降低酯在水里的溶解度.工业上还用乙醛缩合法制取.需催化剂、助催化剂,使2分子乙醛生成1分子乙酸乙酯.
无色、易挥发、中性的可燃性液体,带有果香气味.熔点为-83.6℃,沸点为77.06℃,相对密度为0.9003,微溶于水.
①在转移过程中有少量产品粘在容器内壁上未转移完全;
②乙酰乙酸乙酯在常压蒸馏下易分解,其分解产物为“去水乙酸”,这样会降低产率;
③可能是加入过量的醋酸,因为过量的醋酸会增加在水层中的溶解度而降低产率,另外酸度过高会促进副产物“去水乙酸”的生成而降低产率;
④本生该反应就是可逆反应,故不会完全反应,而产率计算是以完全反应计算的,故所得结果也会偏低。
(一)基本概念
1.羧酸衍生物:羧酸分子中羧基上的羟基被其它原子或原子团取代的产物叫做羧酸衍生物。羧酸衍生物包括酰卤、酸酐、酯、酰胺等。
2.取代酸:羧酸分子中烃基上的氢原子被其它原子团取代的产物叫做取代酸。取代酸分为卤代酸、羟基酸、羰基酸。
3.羰基酸:分子中既含有羰基又含有羧基的化合物称为羰基酸。根据所含的是醛基还是酮基,将其分为醛酸和酮酸。
4.羟基酸:分子中含有羧基和羟基的化合物称为羟基酸。羟基酸可分为醇酸和酚酸,羟基连接在脂肪烃基上的是醇酸,连接在芳香烃基上的是酚酸。
(二)基本知识
1.结构
(1)羧酸衍生物的结构
重要的羧酸衍生物有酰卤,酸酐,酯,酰胺。羧酸衍生物在结构上的共同特点是都含有酰基( ),酰基与其所连的基团都能形成p-π共轭体系,通常p电子是朝着双键方向转移,呈供电子效应。酰氯、酸酐、酯分子间不能通过氢键而缔合,沸点比相应羧酸低。
(2)乙酰乙酸乙酯的互变异构
乙酰乙酸乙酯不是一个结构单一的物质,在室温下存在酮式与烯醇式的互变异构:
92.5% 7.5%
上述结构分别叫做乙酰乙酸乙酯的酮式和烯醇式异构体,在室温下,二者之间以一定比例(92.5%酮式和7.5%烯醇式)呈动态平衡存在;彼此互变的速度极快,不能将二者分离。温度低时互变速度变慢。互变异构现象在生物体内比较常见,烯醇式和酮式的含量随化合物的结构不同而不同,一般以酮式比较稳定,但有时烯醇式为主要形式,甚至完全为烯醇式,如酚。
2.命名
(1)羧酸衍生物的命名
酰卤和酰胺根据酰基称为“某酰某”。
酸酐的命名是在相应羧酸的名称之后加一“酐”字。
酯的命名是根据形成它的酸和醇称为“某酸某酯”。
(2)羟基酸的命名
醇酸是以羧酸为母体,羟基作为取代基来命名的。酚酸是以芳香酸为母体,羟基为取代基来命名的。自然界存在的羟基酸常按其来源而采用俗名。
(3)羰基酸的命名
羰基酸的命名与醇酸相似,也是以羧酸为母体,羰基的位次用阿拉伯数字或希腊字母表示。
3.羧酸衍生物的化学性质
(1)水解反应 四种羧酸衍生物都能水解生成相应的羧酸。
反应的活性不同。酰氯和酸酐容易水解,酯和酰胺的水解都需要酸或碱作催化剂,并且还要加热。水解的活性次序是:酰氯>酸酐>酯>酰胺
酯在酸催化下的水解,是酯化反应的逆反应,但水解不完全;在碱作用下水解时,产生的酸可与碱生成盐而破坏平衡体系,所以在足够碱的存在下,水解可以进行到底。酯在碱溶液中的水解反应又叫皂化反应。
(2)醇解和氨解酰氯、酸酐和酯都能进行醇解和氨解反应,所得主要产物分别为酯和酰胺( )。
酯的醇解生成另一种酯和醇,这种反应称为酯交换反应。此反应在有机合成中可用于从低级醇酯制取高级醇酯(反应后蒸出低级醇)。
水解、醇解和氨解反应,对于水、醇和氨来说,是其中的活泼氢原子被酰基所取代的反应。这种在化合物分子中引入酰基的反应称为酰化反应,所用试剂叫酰化剂。
羧酸衍生物的酰化能力强弱顺序为:酰卤>酸酐>酯>酰胺。实际应用常选酰氯和酸酐。
(3)酰胺的化学性质
酸碱性 酰胺因氮原子上的未共用电子对与碳氧双键形成p-π共轭,碱性很弱,接近于中性。酰亚胺显弱酸性。
与亚硝酸的反应 氨基被羟基取代,生成相应的羧酸,同时放出氮气。
霍夫曼(Hofmann)降级反应 酰胺与次卤酸钠的碱溶液作用,脱去羧基生成比原来少一个碳的胺的反应,称为霍夫曼降级反应。
4.羟基酸的性质
⑴酸性 羟基连在脂肪烃基上时,由于羟基是吸电子基团,因此醇酸的酸性比相应的羧酸强,羟基距羧基越近,对酸性的影响就越大。在酚酸中,羟基处于羧基的邻位时,其氢原子能与羧基氧原子形成分子内氢键,降低了羧基中羟基氧原子的电子云密度,使氢原子更易解离,同时也使形成的羧酸负离子稳定化。这是邻羟基苯甲酸酸性增强的主要原因。
⑵醇酸的脱水反应 α-羟基酸受热时,两分子间相互酯化,生成交酯。
β-羟基酸受热发生分子内脱水,主要生成α,β-不饱和羧酸。
γ-和δ-羟基酸受热,生成五元和六元环内酯。
⑷酚酸的脱羧 羟基处于邻对位的酚酸,对热不稳定,当加热到熔点以上时,则脱去羧基生成酚。
5.羰基酸的性质
α-酮酸与稀硫酸共热时,脱羧生成醛;与浓硫酸共热时,脱羰生成少一个碳原子的羧酸。
β-酮酸在高于室温的情况下,即脱去羧基生成酮,此反应称为酮式分解。
β-酮酸与浓碱共热时,α-和β-碳原子间的键发生断裂,生成两分子羧酸盐,此反应称为酸式分解。
例1 用系统命名法命名下列化合物。
⑴ ⑵ ⑶
⑷ ⑸CH3OOC(CH2)4COOCH3⑹
分析:⑴不饱和脂肪酸命名时,双键应放在主链中,苯环做取代基,编号由羧基开始。
⑵二元羧酸,要将2个羧基放在主链的两端,所以该化合物母体是丙二酸。
⑶取代酰卤,以酰卤为母体,链上的羟基做取代基。
⑷这是一个由邻苯二甲酸脱水形成的酸酐。
⑸这是一个二元羧酸形成的酯,母体是六个碳的已二酸。
⑹这是芳香族羧酸,苯环为取代基,脂肪酸为母体,编号由羧基开始。
解:(1)3-苯基丙烯酸 (2)乙基丙二酸 (3)3-羟基戊酰氯。
(4)邻苯二甲酸酐 (5)已二酸二甲酯 (6)3-甲基-4-氯苯甲酸。
例2 用化学方法鉴别下列化合物:乙酸、乙二酸、丙二酸。
分析:三种物质都是羧酸,它们既有通性又有特性,利用特性可以鉴别。
解:乙酸 无变化 无变化
丙二酸无变化 产生气泡
乙二酸褪 色
例3 按酸性由强至弱顺序排列:乙酸、草酸、苯酚、乙醇。
分析:苯酚中的羟基氧原子能与苯环形成p-π共轭,酚羟基电离出氢离子后共轭体系较稳定,因而,苯酚的酸性强于乙醇;在乙酸分子中,羟基氧原子能与羰基形成p-π共轭,羧基电离出氢离子后,两个氧原子与碳原子间的共价键平均化,剩余的酸根离子更稳定,因此,乙酸的酸性强于苯酚;草酸分子中相当于在乙酸分子的α碳原子上连一个强吸电子基团,增强了羧基电离的能力,因而草酸的酸性最强。
解:酸性由强至弱顺序:草酸>乙酸>苯酚>乙醇
例4 某有机化合物分子式为C7H6O3,可溶于NaHCO3水溶液中,与FeCl3有颜色反应;在碱性条件下与乙酸酐反应生成C9H8O4;在酸催化下与甲醇反应生成C8H8O3;硝化后主要得到两种一元硝化产物。试推测该化合物的结构并写出各步反应式。
分析:由能溶于NaHCO3水溶液中并与FeCl3有颜色反应,说明显酸性物质是酚类;与乙酸酐反应生成C9H8O4是酰基化反应,在原分子中酚羟基上的氢原子换成乙酰基;在酸催化下与甲醇反应生成C8H8O3是羧酸与醇的酯化反应;由此可初步推断此有机化合物是苯环上有酚羟基和羧基。又因硝化后主要得到两一元硝化产物,进一步说明两官能团的相对位置是在邻位。
解:该化合物的结构式为:
例5 完成下列反应,写出主要产物:
⑴
⑵
⑶
⑷
⑸
分析:根据化学性质解此题
解:⑴
⑵
⑶
⑷
⑸
因为乙酸乙酯在水中有一定的溶解度,用食盐水洗涤时为了降低乙酸乙酯在水相中的溶解度,减少乙酸乙酯的损失以提高产率。
用饱和氯化钙溶液洗涤之前,要用饱和氯化钠溶液洗涤,不可用水代替饱和氯化钠溶液。粗制乙酸乙酯用饱和碳酸钠溶液洗涤之后,酯层中残留少量碳酸钠;
若立即用饱和氯化钙溶液洗涤会生成不溶性碳酸钙,往往呈絮状物存在于溶液中,使分液漏斗堵塞,所以在用饱和氯化钙溶液洗涤之前,必须用饱和氯化钠溶液洗涤,以便除去残留的碳酸钠。
化学性质
乙酸乙酯也能发生醇解、氨解、酯交换、还原等一般酯的共同反应。金属钠存在下自行缩合,生成3-羟基-2-丁酮或乙酰乙酸乙酯;与Grignard试剂反应生成酮,进一步反应得到叔醇。乙酸乙酯对热比较稳定,290℃加热8~10小时无变化。
通过红热的铁管时分解成乙烯和乙酸,通过加热到300~350℃的锌粉分解成氢、一氧化碳、二氧化碳、丙酮和乙烯,360℃通过脱水的氧化铝可分解为水、乙烯、二氧化碳和丙酮。
以上内容参考:百度百科-乙酸乙酯
1、转移过程中有少量产品粘在容器内壁上未转移完全。
2、乙酰乙酸乙酯在常压蒸馏下易分解,其分解产物为去水乙酸,这样会降低产率。
3、可能是加入过量的醋酸,因为过量的醋酸会增加在水层中的溶解度而降低产率,另外酸度过高会促进副产物去水乙酸的生成而降低产率。本生该反应就是可逆反应,故不会完全反应,而产率计算是以完全反应计算的,故所得结果也会偏低。