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邻苯二甲酸二丁酯的制备
【实验目的】
(1)学习邻苯二甲酸二丁酯的制备原理和方法 (2)学习分水器的使用方法,掌握减压蒸馏等操作 【实验原理】
邻苯二甲酸二丁酯通常由邻苯二甲酸酐
(苯酐 )和正丁醇在强酸 (如浓硫酸 )催化下反应而得。
反应经过两个阶段。第一阶段是苯酐的醇解得到邻苯二甲酸单丁酯:
这一步很容易进行, 稍稍加热, 待苯酐固体全熔后,反应基本结束。反应的第二阶段是邻苯
二甲酸单丁酯与正丁醇的酯化得到邻苯二甲酸二丁酯:
这一步为可逆反应, 反应较难进行, 需用强酸催化和在较高的温度下进行, 断地从反应体系中除去。 加热回流时,正丁醇与水形成二元共沸混合物 57.5%),共沸物冷凝后的液体进入分水器中分为两层, 考虑到副反应的发生,反应温度又不宜太高,控制在 引起邻苯二甲酸二丁酯的分解:
醇的水层,上层的正丁醇可通过溢流返回到烧瓶中继续反应。
且反应时问较长。 (沸点 92.7℃,含醇
为使反应向正反应方向进行, 常使用过量的醇以及利用 油水分离器 将反应过程中生成的水不
上层为含 20.1%水的醇层, 下层 7.7% 180℃以下,否则,在强酸存在下,会
实际操作时,反应混合物的最高温度一般不超过 邻苯二甲酸二丁酯大量作为增塑剂使用,称为增塑剂 印刷油墨、织物润滑剂的助剂 【仪器和试剂】
160℃。
DBP,还可用作涂料、黏结剂、染料、
邻苯二甲酸酐 5.9g (0.04mol) ,正丁醇 12.5mL (0.12mol ,另12 mL于分水器中 ),浓硫酸 (0.2mL) ,碳酸钠溶液( 5%)饱和食盐水 无水硫酸镁
三口烧瓶(100mL) ,圆底烧瓶 (60mL) ,温度计(200℃),分液漏斗 (60mL) ,锥形瓶(50mL , 150mL 各1只),球形冷凝管
直形冷凝管,分水器 (10mL) 接液管
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【实验步 】骤
带有分水器的回流装置,分液装置,减压蒸馏装置。
反应装置见图
制备邻苯二甲酸二丁酯的反应装置
在一个干燥 100mL 三口烧瓶中加入 5.9g 邻苯二甲酸酐、12.5mL 正丁醇和几粒沸石, 在振摇 下缓慢滴加 0. 2mL 浓硫酸。在分水器中加人正丁醇至支管平齐。封闭加料口,另一口插入 一只 200℃的温度计(水银球应位于离烧瓶底
0.5~0.8cm处)。缓慢升温, 使反应混合物微沸。
约15min 后,烧瓶内固体完全消失。继续升温到回流,此时逐渐有正丁醇和水的共沸物蒸 出,经过冷凝在分水器的底部,有小水珠逐渐流到分水器的底部,当反应温度升到 便可停止加热,记下分水器中水的体积(注意:含有少量正丁醇)。记下反应的时间(一般 在 1.5~2h)。
当反应液冷却到 70℃以下时,拆除装置。将反应混合液倒入分液漏斗,用 用无水硫酸镁干燥至澄清。用倾斜法除去干燥剂,
5%碳酸钠溶液中
150℃时
和后,有机层用 20mL 温热的饱和食盐水洗涤 2~3 次,至有机层呈中性,分离出的油状物,
有机层倒入 50mL 的圆底烧瓶, 先用水泵
180~190℃/1.33kPa(10mmHg) 或
减压蒸去过量的正丁醇,最后在油泵的减压下蒸馏,收集 200~210℃/ 2.67kPa(20mmHg) 的馏分,称取质量。
表 5.26-1 邻苯二甲酸二丁酯的沸点与压力之间的关系
压力 /mmHg 沸点 / ℃
760 340
20 200~210
10 180~190
5 175~180
2 165~170
注: 1mmHg≈ 133Pa。
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测定产物的折射率。测定产物的红外光谱。
邻苯二甲酸二丁酯的红外光谱
【注意事项】
1.为了保持浓硫酸的浓度,反应仪器尽量干燥。浓硫酸的量不宜太多,避免增加正丁醇的 副反应以及产物在高温时的分解。
2.开始加热时必须慢慢加热,待苯酐固体消失后,方可提高加热速度,否则,苯酐遇高温 会升华附着在瓶壁上, 造成原料损失而影响产率。 单酯生成后必须慢慢提高反应温度, 流下反应,否则酯化速度太慢,影响实验进度。若加热至 加 1 滴浓硫酸促进之。
3.反应终点控制:以分水器中没有水珠下沉为标志,但反应最高温度不得超过 在 160℃以下为宜。
4.产物用碱中和时,温度不得超过 70℃,碱浓度也不宜过高,否则引起酯的皂化反应。当 然中和温度也不宜太低,否则摇动时易形成稳定的乳浊液,给操作造成麻烦。 5.必须彻底洗涤粗酯,确保中性,否则在最后减压蒸馏时,因温度很高 量酸存在会使产物分解,在冷凝管人 【安全提示】
邻苯二甲酸二丁酯:本品低毒。
邻苯二甲酸酐:对皮肤、黏膜有局部刺激性,具有中等毒性。 正丁醇:毒性与乙醇相似,刺激性强,低毒。
浓硫酸:具有极强的吸水性和腐蚀性,接触人体能引起严重烧伤。属于一级无机酸性 腐蚀物品。
(>180℃),若有少
El 处可观察到针状的邻苯二甲酸酐固体结晶。
180℃,以
在回
140℃后升温速度很慢,此时可补
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