11.2 1-溴丁烷的制备 (讲义）-《有机化学》同步教学（化学工业出版社）

1-溴丁烷的制备 1、任务介绍 1-溴丁烷也称正溴丁烷，是无色透明液体，沸点101.6℃，不溶于水，易溶于醇、醚等有机溶剂。是麻醉药盐酸丁卡因的中间体，常用作烷基化试剂、稀有元素萃取剂，也可用于有机合成，生产染料和香料。 1-溴丁烷，采用正丁醇与氢溴酸在硫酸催化下发生反应生成的。 主反应： 副反应： 1-溴丁烷的相对密度为1.2758，异戊醇的相对密度为0.81，10%碳酸钠的相对密度为1.1029，浓硫酸的相对密度为1.8342，水的相对密度为1.00。 醇与氢溴酸的反应是可逆的，为使化学平衡向右移动，提高产率，本实训中增加了溴化钠和硫酸用量，以使反应物之一氢溴酸过量来加速正反应的进行。 反应结束后，利用蒸馏的方法把粗产物从反应混合液中蒸馏分离，副产物硫酸氢钠及过量的硫酸则留在残液中。粗产物中含有末反应完全的正丁醇、氢溴酸及副产物异戊醚等，可通过洗涤和蒸馏分离除去。 2、学习目标 1）知识目标 ①掌握由醇制备溴代烷的原理。 ②了解1-溴丁烷在有机化学中的应用及意义。 2）技能目标 ①掌握1-溴丁烷的制备方法。 ②熟练操作带有气体回收的回流装置的组装、拆卸和应用。 ③熟练操作普通蒸馏装置的组装、拆卸和应用。 ④熟练使用干燥剂干燥有机化合物。 ⑤熟练使用普通蒸馏装置回收和提纯有机化合物的操作技术。 3）素养目标 ①具备规范操作和安全环保理念。 ②团队合作、实事求是、严肃认真的科学态度。 3、仪器设备与药品 1）仪器设备 铁架台、电热套、圆底烧瓶、球形冷凝管、门形弯管、普通漏斗、蒸馏烧瓶、温度计、75°弯管、直形冷凝管、尾接管、锥形瓶、分液漏斗、100mL烧杯、500mL烧杯、台秤等。 2）药品 正丁醇、浓硫酸、溴化钠、10％碳酸钠、无水氯化钙、沸石。 4、训练方法 1）反应 ①添加反应物料 在干净的100mL圆底烧瓶中加入30mL 3：2的稀硫酸溶液（或者先加入12mL水和18mL浓硫酸，再置于冰—水冷却剂中冷却至室温以下），再加入13mL正丁醇，混匀后再加入17g研细的溴化钠和5粒沸石，充分振摇后，快速组装反应装置。 ②组装反应装置 如图3.3.1所示，先定好热源，再按照从左至右，从下至上的先后顺序组装反应装置。定好电热套和铁架台的位置，调整铁夹的高度，把添加好反应物料的圆底烧瓶放入电热套中，安装好球形冷凝管和门形弯管，并用铁夹固定球形冷凝管，用乳胶管连接门形弯管和普通漏斗。取500mL烧杯，并加入适量的水（或者氢氧化钠稀溶液）作吸收液，把普通漏斗放入烧杯中，用玻璃棒支撑普通漏斗，使普通漏斗与吸收液液面留有缝隙，不能让普通漏斗完全浸没于吸收液中。最后，按照“下进上出”的规则，用乳胶管接通冷却水。 图3.3.1 1-溴丁烷反应装置 ③加热反应 接通电热套的电源，调节电压，缓慢升温，加热、反应、回流，控制反应物料呈微沸状态。反应过程中，为防止溴化钠结块，应该一手抓铁架台，一手抓圆底烧瓶，使圆底烧瓶脱离电热套后振摇多次，直至溴化钠完全溶解。从第一滴回流液落入反应器中开始计时，反应、回流1h。 ④拆除气体吸收装置 反应完毕，关闭电热套的电源，停止加热。稍冷后，停通冷却水，取下乳胶管，放出乳胶管和球形冷凝管中的冷却水。移走装入吸收液的烧杯，拆下普通漏斗、乳胶管、门形弯管和球形冷凝管。 2）粗制蒸馏 ①组装蒸馏装置 往圆底烧瓶中补加几粒沸石，用75°弯管代替蒸馏头组装蒸馏装置。先安装75°弯管，再安装直形冷凝管、尾接管和接受器，并用铁夹固定直形冷凝管，最后按照“下进上出”的规则，用乳胶管接通冷却水，如图3.3.2所示。 图3.3.2 蒸馏粗产物 ②加热蒸馏 接通电热套的电源，调节电压，加热、蒸馏，用锥形瓶接收馏出液。当圆底烧瓶内的油层消失，接受器锥形瓶中不再有油珠落下时，关闭电热套的加热电源，停止蒸馏。 ③拆除蒸馏装置 稍冷后，停通冷却水，取下乳胶管，放出乳胶管和直形冷凝管中的冷却水，移走接受器锥形瓶，拆下尾接管、直形冷凝管、75°弯管、圆底烧瓶、电热套和铁架台。把圆底烧瓶中的残液应趁热倒入废液缸中。 3）洗涤 ①分液漏斗使用前的准备 关闭旋塞，往分液漏斗中加入清水，观察旋塞两端有无渗漏现象；再打开旋塞，观看清水能否畅通流下，然后，盖上顶塞，用手掌抵住，倒置分液漏斗，检查其密封性。如果分液漏斗没有渗漏，并且密封性好，则直接进行洗涤操作。如果分液漏斗有渗漏，则用凡士林进行密封处理。 必须在确保分液漏斗旋塞关闭时严密、旋塞开启后畅通的情况下才可以进行洗涤操作，操作前必须关闭旋塞。 ②水洗 把锥形瓶中的粗产物1-溴丁烷倒入分液漏斗中，加入15mL水，取下分流漏斗，充分振摇后，放入铁圈中，打开分液漏斗的顶塞，静置。用小烧杯接收下层液体。当液面间的界线分层清晰后。缓慢旋开旋塞，小心地将下层粗产物1-溴丁烷放入小烧杯中。 注意，1-溴丁烷的密度大