高中化学题如何以苯甲醛乙醇为原料制取苯乙酸乙酯
以B表示苯环,以Bn表示苄基;
B-CHO + H2 ——→ B-CH2OH
B-CH2OH + HCl——→ Bn-Cl(氯化苄)+ H2O(氯化锌为催化剂)
Bn-Cl + NaCN ——→ Bn-CN(苯乙腈)+ HCl(二甲胺为催化剂,在乙醇溶液中80—100℃反应)
Bn-CN的水解可以酸解,也可以碱解,酸解的得率较高,直接得到苯乙酸,这里写碱解的
Bn-CN + NaOH + H2O ——→ Bn-COONa(苯乙酸钠) + NH3↑
Bn-COONa + HCl ——→ Bn-COOH(苯乙酸) + NaCl
(若酸解则为Bn-CN + 2H2O + H2SO4 ——→ Bn-COOH + (NH4)HSO4)
Bn-COOH + CH3CH2OH ——→ Bn-COOCH2CH3 + H2O
苯甲醛与HCN反应得到苯基羟基乙腈,酸性条件下水解得到苯基羟基乙酸, 催化氧化得到酮酸,再用黄鸣龙还原法(苯肼,KOH,缩乙二醇做溶剂)还原,酸化得到苯乙酸,苯乙酸和乙醇反应即可合成苯乙酸乙酯.
手性苯甘酸乙酯制备:苯乙酸加乙醇在浓硫酸条件加热成苯乙酸乙酯。
与氢卤酸反应,活性叔醇>仲醇>伯醇。因为SN1与SN2亲核取代不同的关系。乙醇,因为乙醇是溶于水的,可以用水把多余的除去,加苯是因为将水跟苯甲酸乙酯分开使得到的苯甲酸乙酯更纯净。
浓硫酸具有吸水性,可以将生成物的水吸收,平衡往右移动,并且浓硫酸本身也是促进酯化的物质,碱是促进酯的水解。
操作注意事项
严加密闭,提供充分的局部排风和全面通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩),戴化学安全防护眼镜,穿防毒物渗透工作服,戴橡胶耐油手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。
乙酸乙酯的制取:先加乙醇,再加浓硫酸(加入碎瓷片以防暴沸),最后加乙酸, 然后加热(可以控制实验) 乙酸的酯化反应制乙酸乙酯的方程式: CH3COOH+CH3CH2OH⇄CH3COOC2H5+H2O (可逆反应、加热、浓硫酸催化剂、吸水剂、) 1:酯化反应是一个可逆反应。为了提高酯的产量,必须尽量使反应向有利于生成酯的方向进行。一般是使反应物酸和醇中的一种过量。在工业生产中,究竟使哪种过量为好,一般视原料是否易得、价格是否便宜以及是否容易回收等具体情况而定。在实验室里一般采用乙醇过量的办法。乙醇的质量分数要高,如能用无水乙醇代替质量分数为95%的乙醇效果会更好。催化作用使用的浓硫酸量很少,一般只要使硫酸的质量达到乙醇质量的3%就可完成催化作用,但为了能除去反应中生成的水,应使浓硫酸的用量再稍多一些。 2:制备乙酸乙酯时反应温度不宜过高,要保持在60 ℃~70 ℃左右,温度过高时会产生乙醚和亚硫酸等杂质。液体加热至沸腾后,应改用小火加热。事先可在试管中加入几片碎瓷片,以防止液体暴沸。 3�导气管不要伸到Na2CO3溶液中去,防止由于加热不均匀,造成Na2CO3溶液倒吸入加热反应物的试管中。 3.1:浓硫酸既作催化剂,又做吸水剂,还能做脱水剂。 3.2:Na2CO3溶液的作用是: (1)饱和碳酸钠溶液的作用是冷凝酯蒸气,减小酯在水中的溶解度(利于分层),除出混合在乙酸乙酯中的乙酸,溶解混合在乙酸乙酯中的乙醇。 (2)Na2CO3能跟挥发出的乙酸反应,生成没有气味的乙酸钠,便于闻到乙酸乙酯的香味。 3.3:为有利于乙酸乙酯的生成,可采取以下措施: (1)制备乙酸乙酯时,反应温度不宜过高,保持在60 ℃~70 ℃。不能使液体沸腾。 (2)最好使用冰醋酸和无水乙醇。同时采用乙醇过量的办法。 (3)起催化作用的浓硫酸的用量很小,但为了除去反应中生成的水,浓硫酸的用量要稍多于乙醇的用量。 (4)使用无机盐Na2CO3溶液吸收挥发出的乙酸。 3.4:用Na2CO3不能用碱(NaOH)的原因。 虽然也能吸收乙酸和乙醇,但是碱会催化乙酸乙酯彻底水解,导致实验失败。
方法一:在500mL的四口烧瓶中加入一定量的苯、催化剂,体系温度冷却至约5℃后,由恒压滴液漏斗滴加苯与环氧乙烷的混合液,控制滴加速度以维持恒定的反应温度,滴加完毕,水解,分出有机相,常压蒸出苯,再减压蒸馏得产品。
方法二:在置有带汞封的搅拌器、温度计、长回流冷凝管和滴液漏斗的1000mL四口烧瓶中,加入60mL先用无水氯化钙后用金属钠干燥过的二甲苯及21g(0.9mol)金属钠丝。用油浴加热至二甲苯层下的金属钠全部熔化(钠熔点为97.5℃),缓慢地开动搅拌器,使钠分散为细小的球珠。去掉油浴,待冷却到60℃以后,用滴液漏斗尽快地加入25g(0.15m01)苯乙酸乙酯和150g无水乙醇的混合液,然后经回流冷凝管上口再倒入200g无水乙醇。当反应趋于缓慢时,用水浴加热至钠全部溶解。蒸馏回收乙醇,在减压下蒸馏回收苯和二甲苯,瓶中残余物用水稀释。然后用苯萃取2次。苯萃取液用无水硫酸镁干燥,常压蒸馏回收苯,减压蒸馏,在116~118℃/3.3kPa下收集β-苯乙醇 。
分子量: 136.15
沸点: 265℃
熔点: 75-78℃
中文名称: 苯乙酸
苯醋酸
英文名称: Phenylacetic acid
性质描述:
白色片状有光泽的结晶。易燃。有特殊气味。熔点76.5℃,沸点265.5℃,144.5℃(1.6kPa),65-70℃(1.33×10-3kPa),相对密度1.091(77/4℃)。微溶于冷水,溶于乙醇、乙醚和丙酮,也溶于碳酸钠和氨溶液中。
生产方法:
由苯乙腈水解而得。将52.6kg70%的硫酸加入反应锅,搅拌加热至100℃左右,缓缓滴加苯乙腈,在1h内滴完40kg后升温至130℃,继续保温反应2h。然后加入8kg水,稀释反应生成的硫酸氢胺,静置分层,分去硫酸氢铵母液,在120-130℃减压脱水1h,得纯度96-97%的苯乙酸,收率95-97%。苯乙腈的水解反应也可以在氢氧化钠溶液中进行,在100-104℃回流6h,至油状液体减少为止,冷至5℃,加盐酸调节pH至1-2,甩滤,滤饼用水洗涤,在40℃干燥,得苯乙酸。国内90%以上厂家采用苯乙腈水解法生产苯乙酸。武汉大学化工厂采用羰基合成工艺,用氯苄羰化法制苯乙酸,基本无污染,成本低,节约能源。原料消耗定额:甲苯2200kg/t、液氯(99%)1500kg/t、氰化钠800kg/t、硫酸(98%)1500kg/t、液碱(30%)2500kg/t。
用 途:
苯乙酸是医药、农药、香料等有机合成的中间体。在医药工业中用于青霉素、地巴唑等药物的生产。苯乙酸经氯化、酯化得到α-氯代苯乙酸乙酯,用于稻丰散和乙基稻丰散的生产,这两种农药是广谱性有机磷杀虫剂。苯乙酸本身也是农药植物生长刺激素。苯乙酸广泛存在于葡萄、草莓、可可、绿茶、蜂蜜等中。苯乙酸在低浓度时具有甜蜂蜜味,在1ppm以下仍具有甜味,是一种重要的香料成分。苯乙酸还具有很强的杀菌作用。
因为两种物质制备过程中使用的产品酸不同,导致物质的性质不同,致使制备的装置不同,乙酸乙酯因为乙酸是常温是液态,易挥发,必须保证原料不损失,所以是用回流装置,苯甲酸不存在这个问题。
1、可有多种制法:苯乙酸催化还原、β-苯乙醇催化氧化以及采用苯乙烯、环氧苯乙烷、桂酸及其酯类为原料的方法都能制得2-苯基乙醛。工业生产是在铜的存在下,用空气在加热的条件下将β-苯乙醇氧化而得。反应是放热的,同时发生苯乙醛氧化成苯乙酸以及苯乙醛聚合等副反应,氧化产物中醛的含量约为50%,所得粗品经水洗、减压蒸馏而得成品。
2、主要采用合成法。以苯甲醛和一氯乙酸乙酯为原料,在乙醇钠存在下反应而得。
3、烟草:BU,56;OR,57;OR,26;FC,BU,OR,18;合成:有苯乙醇经氧化,或由苯乙酸乙酯经还原而制得。
4、制法:于装有搅拌器的反应瓶中,加入2-碘-1-苯基乙醇(2)20g(81mmol),100mL水,250mL纯化的二氧六环。搅拌下于10min滴加45g硝酸银溶于100mL水的溶液。加完后继续搅拌反应15min,过滤,石油醚提取。有机层水洗后,用含40g亚硫酸氢钠的水溶液提取2次,每次100mL。过滤生成的沉淀,水洗,石榴醚洗涤,得苯乙醛亚硫酸氢钠加成物28g,收率52%。
乙苯中,乙基的两个碳上的氢的活泼性是不一样的,α氢的活性由于收到苯环的影响,其活性远远高于β氢。因此用乙苯和氧气合成不可能生成苯乙酸,而只能形成苯甲酮或者苯甲酸。
因此,苯乙酸合成,已实现工业化的生 产方法有苯乙酰胺法和羰基合成法。 而催化剂直接偶联法、格氏试剂法、苯乙酸乙酯水解法、三氯乙苯水解法等均未实现工业化。