实验六 乙酸正丁酯的制备及折光率测定（06，11，11）
一 实验目的
1、 认识酯化反应原理，掌握乙酸正丁酯的制备方法。
2、 掌握共沸蒸馏分水法的原理和分水器（油水分离器）的使用。 3、 学习有机物折光率的测定方法 二 实验原理
酸与醇反应制备酯，是一类典型的可逆反应： Reaction:CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHSide reaction:CH3CH2CH2CH2OHH+CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+CH3CH2CH=CH2
H+CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O为提高产品收率，一般采用以下措施： 1．使某一反应物过量；
2．在反应中移走某一产物（蒸出产物或水）； 3．使用特殊催化剂
用酸与醇直接制备酯，在实验室中有三种方法。
第一种是共沸蒸馏分水法，生成的酯和水以沸臃物的形式蒸出来，冷凝后通过分水器分出水，油层回到反应器中。
第二种是提取酯化法，加入溶剂，使反应物、生成的酯溶于溶剂中，和水层分开。 第三种是直接回流法，一种反应物过量，直接回流。制备乙酸正丁配用共沸蒸馏分水法较好。
为了将反应物中生成的水除去，利用酯、酸和水形成二元或三元恒沸物，采取共沸蒸馏分水法。使生成的酯和水以共沸物形式逸出，冷凝后通过分水器分出水层，油层则回到反应器中。 三 实验内容
1．乙酸正丁酯粗品的制备； 2．乙酸正丁酯的精制； 3．乙酸正丁酯折光率的测定。 四、物理常数 化合物 名 称 正丁醇 分子量 74.32 比 重 性 状 (d ) 液 体 0.810 熔 点 (℃) －89.8 沸 点 (℃) 118.0 溶 解 度 折 光 率 乙 水 乙 醚 (ｎ) 醇 1.3991 9 ∞ ∞ 1
冰醋酸 乙酸正丁酯 1-丁烯 正丁醚
60.05 116.16 56.12 130.23 液 体 1.049 16.6 －73.5 -185.4 -95.3 118.1 126.1 -6.3 142 1.3715 1.3951 1.3931 1.3992 ∞ 0.7 i ﹤0.05 ∞ ∞ vs ∞ ∞ ∞ vs ∞ 液 0.882 气 0.5951 体 lq 0.7689 五、实验步骤
在干燥的50mL圆底烧瓶中，装入11.5mL正丁醇和7.2mL冰醋酸，再加入3-4滴浓硫酸。混合均匀，投入沸石，然后安装分水器及回流冷凝管，并在分水器中预先加水略低于支管口，记下预先所加水的体积。在石棉网上加热回流，反应过程中生成的回流液滴逐渐进入分水器，控制分水器中水层液面在原来的高度，不致于使水溢入圆底烧瓶内。约40min后不再有水生成，表示反应完毕。停止加热。
冷却后卸下回流冷凝管，将分水器中液体倒入分液漏斗，分出水层，酯层仍然留在分液漏斗中。量取分出水的总体积，减去预加入的水的体积，即为反应生成的水量。把圆底烧瓶中的反应液倒入分液漏斗中，与分水器中分出的酯层合并。分别用10mL水、10mL10％碳酸钠液、10mL水洗涤反应液，用10mL 10％的碳酸钠洗涤，检验是否仍呈酸性（如仍呈酸性怎么办？），分去水层。将酯层再用10mL水洗涤一次，分去水层。
将酯层倒入小锥形瓶中，加少量无水硫酸镁干燥。
将干燥后的乙酸正丁酯倾入干燥的30mL蒸馏烧瓶中（注意不要把硫酸镁倒进去！）加入1-2粒沸石，安装好蒸馏装置，在石棉网上加热蒸馏。收集124-126℃的馏分。
产品称重后测定折射率。前后馏分倒入指定的回收瓶中。 六、实验注意事项
1、冰醋酸在低温时凝结成冰状固体（熔点16.6℃）。取用时可温水浴加热使其熔化后量取。注意不要触及皮肤，防止烫伤。
2、在加入反应物之前，仪器必须干燥。（为什么？）
3、浓硫酸起催化剂作用，只需少量即可。也可用固体超强酸作催化剂。
4、当酯化反应进行到一定程度时，可连续蒸出乙酸正丁酯，正丁醇和水的三元共沸物（恒沸点90.7℃），其回流液组成为：上层三者分别为86％、11％、3％，下层为19％、2％、97％。故分水时也不要分去太多的水，而以能让上层液溢流回圆底烧瓶继续反应为宜。
5、本实验中不能用无水氯化钙为干燥剂，因为它与产品能形成络合物而影响产率。 6、根据分出的总水量（注意扣去预先加到分水器的水量），可以粗略的估计酯化反应完成的纯度。
7、产物的纯度也可用气相色谱检查。用邻苯二甲酸二壬酯为固定液。柱温和检测温度
2
100℃，汽化温度150℃。热导检测器。氢为载气，流速45mL/min。 ********************************************
附：
【操作要点】
1.加入硫酸后须振荡，以使反应物混合均匀。
2．反应应进行完全，否则未反应的正丁醇只能在最后一步蒸馏时与酯形成共沸物(共沸点117．6℃)以前馏分的形式除去，会降低酯的收率。
3．反应终点的判断可观察下面两种现象：一是分水器中不再有水珠下沉；二是从分水器中分出的水量达到理论分水量，即可认为反应完成。 4. 洗涤操作（分液漏斗的使用）：
(1)洗涤前首先检查分液漏斗旋塞的严密性。
(2)洗涤时要做到充分轻振荡，切忌用力过猛，振荡时间过长，否则将形成乳浊液，难以分层，给分离带来困难。一旦形成乳浊液，可加入少量食盐等电解质或水，使之分层。 (3)振荡后，注意及时打开旋塞，放出气体，以使内外压力平衡。放气时要使分液漏斗的尾管朝上，切忌尾管朝人。
(4)振荡结束后，静置分层；分离液层时，下层经旋塞放出，上层从上口倒出。 5．干燥必须完全，否则由于乙酸丁酯与丁醇，水等形成二元或三元恒沸液，重蒸馏时沸点降低，影响产率。
乙酸正丁酯、水及正丁醇形成二元或三元恒沸液的组成及沸点
沸点（℃） 丁醇 117.6 93 90.7 90.5
1、 正确使用分水器。本实验体系中有正丁醇—水共沸物，共沸点93℃：；乙酸正丁酯—水共拂物，共沸点90．7℃，在反应进行的不同阶段，利用不同的共沸物可把水带出体系，经冷凝分出水后，醇、酯再回到反应体系。为了使醇能及时回到反应体系中参加反应，在反应开始前，在分水器中应先加入计量过的水，使水面稍低于分水器回流支管的下沿，当有回流冷凝液时，水面上仅有很浅一层油层存在。在操作过程中，不断放出生成的水，保持油层厚度不变。或在在分水器中预先加水至支口，放出反应所生成理论量的水（用小量筒量）。
用分水器优点：
①使用回流分水反应装置，及时分出反应生成的水，缩短了整个实验时间；
②把乙酸与正丁醇的摩尔比调整为1：l，最后蒸馏时，基本上无前馏分，产物纯度很高。
2．选用醇酸比1:1原因：
由于正丁醇过量，最后蒸馏时前馏分量大，酯产率低。用饱和氯化钙溶液和无水氯化
3
组成（%） 水 45.5 27 28.6 乙酸正丁酯 32.8 73 52.7 67.2 55.5 18.7