。2卤代烃
实验17溴乙烷
一、实验目的
(1) 学习醇与氢卤酸发生亲核取代反应的原理和方法。
(2) 巩固**萃取、低沸点**蒸馏的基本操作。
二、实验原理
卤代烃可通过醇与氢卤酸的亲核取代反应制备。溴乙烷常通过氢溴酸与乙醇反应而制得,氢溴酸可用溴化钠与硫酸作用生成。本反应为可逆反应,为了使反应平衡向右移动,可在增加乙醇用量的同时,将反应中生成的低沸点溴乙烷及时地从反应混合物中蒸馏出去,以促进取代反应的进行。
主反应:
NaBr+H2SO4HBr+NaHSO4
C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O
副反应:
2C2H5OH140℃C2H5OC2H5+H2O
C2H5OH170℃CH2CH2+H2O
HBr+H2SO4(浓)Br2+SO2+2H2O
实物装置图三、仪器与试剂
1。 仪器
电子天平、电热套、水浴锅、普通玻璃仪器、常量标准口玻璃仪器、温度计。
2。 试剂
95%乙醇、无水溴化钠、浓硫酸。
四、实验步骤
在100mL圆底烧瓶中加入10mL(0。163mol)95%乙醇及9mL水[1],在不断振**和冷水冷却下,缓慢加入19mL浓硫酸。混合物混合均匀且冷却至室温后,加入15g(0。15mol)研细的溴化钠[2]及2~3粒沸石。安装常压蒸馏装置(见第一章图115),接引管支嘴接橡皮管至尾气吸收的水或稀碱液中,为了避免低沸点的溴乙烷挥发损失,在接收器中放入少量冷水,并浸入冰水浴中[3]。用电热套小火加热烧瓶,控制蒸馏速度,使反应平稳进行,约 30min 后慢慢升高温度,直至无油状物馏出为止。趁热将反应瓶中的**倒入废液缸中[4]。
将馏出物倒入分液漏斗中,静置分层,分出有机层[5](哪一层?),转入干燥的50mL锥形瓶中。将锥形瓶浸于冰水浴中冷却,边振**边滴加浓硫酸[6],直至溶液明显分层。用干燥的分液漏斗分去硫酸层(哪一层?),将有机层转入25mL蒸馏瓶中,加入2~3粒沸石,用水浴加热,蒸馏溴乙烷。用已称量的干燥锥形瓶做接收器,并浸入冰水浴中冷却,收集34~40℃的馏分,产量约10g。
纯溴乙烷为无色**,沸点38。4℃,折光率n20D1。4238。其红外图谱见附录7(图4)。
本实验约需4h。【注释】
[1] 加入少量的水可防止反应进行时产生大量的泡沫,减少副产物乙醚的生成和避免氢溴酸的挥发。
[2] 溴化钠要先研细,在搅拌下加入,防止结块而影响反应进行。亦可用含结晶水的溴化钠(NaBr·2H2O),其用量按物质的量进行换算,并相应地减少加入的水量。
[3] 溴乙烷在水中溶解度甚小(1∶100),低温时又不与水作用,且沸点较低。为减少其挥发,常在接收瓶内预盛冷水。蒸馏过程要密切注意,防止倒吸。
[4] 整个反应过程需0。5~1h。反应结束时,烧瓶中残液由浑浊变为清澈透明。拆除热源前,应先将接引管与接液瓶分开,防止倒吸。稍冷后,应趁热将残液倒出,以免硫酸氢钠冷后结块,不易倒出。
[5] 尽可能将水分净,否则加硫酸处理时将产生较多的热量而使产物挥发损失。
[6] 加入浓硫酸可除去乙醚、乙醇及水等杂质,为防止产物挥发,应在冷却下操作。
五、思考题
(1) 粗产物中可能有什么杂质?是如何除去的?