乙酸乙酯的制备中可能有哪些副反应
方程式:CH3COOH+HOCH2CH3→CH3COOCH2CH3+H2O
反应条件:浓硫酸,加热;可逆反应
反应装置
简易装置中常考问题:
①书写方程式;
②试剂添加顺序:先加乙醇,再加浓硫酸、乙酸。原因:浓硫酸密度大,稀释时要放热,应将浓硫酸加到乙醇中;乙酸一般是最后加,考题中一般避开这个问题:可能原因乙酸易挥发,如果先加乙酸,最后加浓硫酸时挥发太多。
③加热时注意事项:加沸石或碎瓷片,防爆沸。
④现象:右侧大试管中液体分层,上层为油状液体;并香味(刺激性气味)物质生成
⑤采用饱和Na2CO3溶液吸收生成物的原因:a.增大液体密度,有利用分层;b.吸收蒸发出的乙酸、乙醇,防止它们的刺激性气味对生成的乙酸乙酯气味的干扰。
⑥可能副反应:CH3CH2OH→CH2=CH2+H2O
2CH3CH2OH→CH3CH2OCH2CH3+H2O
C+2H2SO4(浓)=CO2↑+2SO2↑+2H2O(加热温度过高后,乙醇碳化,而与浓硫酸反应)
CH3CH2OH+H2SO4→CH3CH2OHSO3+H2O(浓硫酸与乙醇发生酯化反应,生成硫酸氢乙酯或硫酸二乙酯,这个反应中学一般不要求)
⑦相关计算:最典型的当属根据平衡常数计算CH3CH2OH、CH3COOH的转化率,CH3COOCH2CH3的产率。
由于现在的高考强调知识的综合、灵活运用,还有可能将这个实验与CO2、SO2的检验等知识联系起来;现在高考也更倾向于考查实际情况的考查而非理论状态,所以,以上副反应及副反应产物的检验都可能是考点(包括浓硫酸与乙醇的酯化反应——严格说来,这个酯化反应并未超出中学知识范畴)
乙酸和乙醇在浓硫酸的催化并加热的条件下,发生了可逆反应,生成了乙酸乙酯和水,因为反应物乙酸、乙醇以及生成物乙酸乙酯它们的沸点都此较低,所以在加热反应过程中,它们都会不断变成气体,挥发出来,不利于反应发生,可以采取多个措施减少它们的挥发,如该实验制取装置的导气管一般都是很长的,可以起到冷凝挥发出的蒸汽,并使它们流回反应装置,所以叫冷凝回流作用,还可以在刚开始反应时,让温度低一些,挥发程度就小了,蒸汽也就少了
x09
含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
x09x09x09x09x09x09x09水x09醇x09醚
二甲苯x09106.16x09无色液体x091.0550x09 x09-25--23x09143-145x09 x09 x09
乙酸乙酯x0988.10x09无色液体x091.3727x090.905x09-83.6x0977.3x0985x09∞x09∞
乙酰乙酸乙酯x09130.14x09无色液体x09N20D1.4190x091.021x09-43x09181x09 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.
沪教版水浴加热,避免了副反应,但耗时长,分层不明显。反应的温度只需80度,但浓硫酸氢离子浓度小,反应速率慢。
浓硫酸与水体积比2:3时产生乙酸乙酯最多。如果把2ml改成2滴,反应速度快。不过要保证温度恒定在98度。
先这个反应是有机中的一个可逆反应,所以这里涉及到平衡的移动。
加热的时候为什么要用小火加热?这样可以提高产率吗?
是的,加热,使得产物乙酸乙酯挥发,从导气管导出,就能促使反应的进行。
但是加热温度不宜太高,会造成乙醇和乙酸的挥发,反而导致转化率降低,甚至可能引起副反应。
还有,为什么一个反应物的浓度加大,另一个反应物的转化率就增大了,自己反而减少了呢?
这个是平衡移动中的问题,你们可能会到高二讨论,如A与B反应,适当增大A的量,就可以让更多的B转化,因此B的转化率就增大。但是A的基数增大了,所以A的转化率反而下降。
50杜伊内不可能发生副反应。
2. 140度硫酸脱水乙醇生成乙醚,170度可能生成乙烯
易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂接触会猛烈反应。在火场中,受热的容器有爆炸危险。其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇明火会引着回燃。
燃烧(分解)产物:一氧化碳、二氧化碳。
现场应急监测方法:气体检测管法
实验室监测方法: 无泵型采样气相色谱法(WS/T155-1999,作业场所空气)
蒸汽可能引起困倦和眩晕。长期接触可能引起皮肤干裂。 1、本品属于一级易燃品,应贮于低温通风处,远离火种火源。
2、采取措施,预防静电发生。装卸时,应轻装轻卸,防止包装及容器破损,防止静电积聚。
3、产品应贮存于阴凉、通风的库房,仓温不宜超过30℃,防止阳光直接照射,保持容器的密闭。应与氧化剂、酸碱类等分开存放,储区应备有泄露应急设备和合适的收容材料。
4、工作场所应保持通风透气,操作人员应佩带好防护用品。 吸入:迅速脱离现场至新鲜空气处。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。
误食:饮足量温水,催吐,就医。
皮肤接触:脱去被污染衣着,用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。
眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
灭火剂:抗溶性泡沫、二氧化碳、干粉、砂土。用水灭火无效。
灭火注意事项:可用水保持火场中容器冷却。 泄漏应急处理迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并进行隔离,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿消防防护服。尽可能切断泄漏源,防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。
小量泄漏:用活性炭或其它惰性材料吸收。也可以用大量水冲洗,洗水稀释后放入废水系统。
大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容;用泡沫覆盖,降低蒸气灾害。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置。 乙酸乙酯(夏季禁运)
该品列入《首批重点监管的危险化学品名录》
乙酸乙酯为第3.2类中闪点易燃液体
侵入途径:吸入、食入,经皮吸收 化学品安全说明书(MSDS)
乙酸乙酯无毒。 健康危害: 对眼、鼻、咽喉有刺激作用。高浓度吸入可引进行性麻醉作用,急性肺水肿,肝、肾损害。持续大量吸入,可致呼吸麻痹。误服者可产生恶心、呕吐、腹痛、腹泻等。有致敏作用,因血管神经障碍而致牙龈出血;可致湿疹样皮炎。慢性影响:长期接触本品有时可致角膜混浊、继发性贫血、白细胞增多等。 燃爆危险: 本品易燃,具刺激性,具致敏性。 危险特性: 易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂接触猛烈反应。其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火源会着火回燃。
| (1)CH 3 COOH+HOCH 2 CH 3 CH 3 COOCH 2 CH 3 +H 2 O(2分) (2)饱和Na 2 CO 3 溶液(1分) 2CH 3 COOH+ CO 3 2- →2CH 3 COO - +CO 2 ↑+H 2 O(2分) (3)不合理。 2 H无论替换乙醇羟基上的H还是乙酸羧基上的H,结果 2 H都在产物水分子中,不能体现反 应机理。(“不合理”1分,原因1分) CH 3 CO 18 OCH 2 CH 3 (1分) (2分)(填乙酰基的电子式也给分) (4)吸水(1分) 减小生成物水的浓度,使平衡正向移动,增大产率。(2分) |
| 试题分析:(1)乙酸和乙醇发生酯化反应,生成酯和水; (2)乙酸乙酯在饱和Na 2 CO 3 溶液中溶解度小,所以用饱和碳酸钠溶液吸收,碳酸钠还可以和蒸发出来的乙酸发生复分解反应,利用了强酸制弱酸的原理。书写离子方程式时,乙酸是弱酸,不能拆开。 (3) 2 H无论替换乙醇羟基上的H还是乙酸羧基上的H,结果 2 H都在产物水分子中,不能体现反 应机理。乙酸和乙醇反应时酸脱去羟基,醇脱去氢生成水,所以 18 O在酯中。乙酸中被取代的事羟基, 书写电子式时注意其电中性。 (4)该反应为可逆反应,减少水的量可以促进反应向生成酯的方向进行,所以浓硫酸的作用是催化和吸水。 |
CH3CH2OH
+
CH3COOH
→浓硫酸;加热→
CH3CH2OOCCH3
+
H2O
2,副产物就是
H2O(水)。