乙酰乙酸乙酯的制备

乙酰乙酸乙酯的制备

一、实验题目：乙酰乙酸乙酯的制备

二、实验日期:

三、实验目的

1、了解并掌握制备乙酰乙酸乙酯的原理和方法，加深对Claisen 酯缩合反应原理的理解和认识。

2、熟悉在酯缩合反应中金属钠的应用和操作。 3、复习无水操作和液体干燥

4、了解减压蒸馏的原理和应用范围，认识减压蒸馏的主要仪器设备，并掌握减压蒸馏仪器的安装和操作方法。

四、实验原理

含有α-H 的酯在碱性催化剂存在下，能和另一分子酯发生Claisen 酯所和反应生成β-羧基酸酯，乙酰乙酸乙酯就是通过这个反应制备的。其催化剂是乙醇钠。因为金属钠和残留在乙酸乙酯中少量乙醇（少于2%）作用后就有乙醇钠生成。乙酰乙酸乙酯的生成是经过如下一系列平衡反应：

随着反应的进行，也不断地生成了醇，所以反应就能不断地进行下去，直至金属钠消耗。乙酸乙酯中总是含有少量乙醇副产物，所以此对反应有利。但如果作原料的酯中乙醇的含量过大时，对反应也是不利的。因为Claisen 反应是可逆的，β-酮酯在醇和醇钠的作用下可分解为两分子酯，使产率降低：

另一点就是反应体系中有水存在，也对反应不利。因为反应是以钠作为基准计算产率，钠的损失对反应不利也抑制了反应的进行。 Na+ H2O = NaOH + 1/2H2

所以要求反应系统是无水的，并要求防止水气浸入。

再一点就是乙酸乙酯的用量，通常在该反应中，是应用过量的酯进行反应的，其中一部分反应成为乙酰乙酸乙酯，一部分作为溶剂用，同时过量乙酸乙酯还可阻止副产物的生成。如：2克原子钠与1克分子乙酸乙酯存在时，可以缩合成3-羟基-2-丁酮：

最后一点是缩合反应中使用的钠，反应过程中使用钠珠或钠丝可使其与酯的接触面可能大些，所以反应中是首先用二甲苯作溶剂制成细小的钠珠，目的是有利于反应。

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。

主要副反应：

液体的沸点是指它的蒸气压等于外界压力时的温度，所以液体的沸点是随外界压力的变化而变化的。如果借助于真空泵降低系统内的压力即可降低液体的沸点，这种在较低压力下进行蒸馏的操作称为减压蒸馏。当压力降低到1.3-2.0KPa （10-15mmHg ）时，许多有机化合物的沸点可以比其常压下的沸点降低80-100℃。液体在常压、减压下的沸点近似关系可根据下面的经验曲线而得。

所以，减压蒸馏对于分离提纯沸点较高或高温时不稳定（分解、氧化或聚合）的液体及一些低熔点固体有机化合物具有特别重要的意义。

【主要反应试剂及产物的物理常数】

【乙酰乙酸乙酯沸点与压力的关系】

五、实验部分

1、实验仪器：圆底烧瓶、分液漏斗、球形冷凝管、直形冷凝管、干燥管、减压蒸馏装置、烧杯、锥形瓶、量筒、滴管、玻璃棒、酒精灯等

2、实验药品：乙酸乙酯、Na 、二甲苯、HAc （50%）、饱和NaCl 、无水Na 2SO 4、无水氯化钙

3、实验内容、现象与解释： ①主要实验流程：

②具体实验内容：

③减压蒸馏的具体实验步骤：

4、实验注意事项：

（1） 仪器干燥，严格无水。金属钠遇水即燃烧爆炸，故使用时应严

格防止钠接触水或皮肤。钠的称量和切片要快，以免氧化或被空气中

的水气侵蚀。多余的钠片应及时放入装有烃溶剂（通常二甲苯）的瓶

中。

（2） 本实验的关键：是所用仪器必须是干燥的，所用的乙酸乙酯必

须是无水的。水的存在金属钠易与水反应生成放出氢气及大量的热易

导致燃烧和爆炸。NaOH 的存在易使乙酸乙酯水解成乙酸钠，更重要

的是水的存在使金属钠消耗难以形成碳负离子中间体，导致实验失

败。

（3） 摇钠为本实验关键步骤，因为钠珠的大小决定着反应的快慢。

钠珠越细越好，应呈小米状细粒。否则，应重新熔融再摇。

（4） 醋酸不能多加，否则会造成乙酰乙酸乙酯的溶解损失。

（5） 在系统充分抽空后通冷凝水，再加热蒸馏。一旦减压蒸馏开始，

就应密切注意蒸馏情况，调整体系内压，经常记录压力和相应的沸点

值，根据要求，收集不同馏分。

（6） 蒸馏完毕，移去热源，慢慢旋开螺旋夹（防止倒吸），并慢慢

打开二通活塞，平衡内外压力，使测压计的水银柱慢慢地回复原状，（若打开得太快，水银柱很快上升，有冲破测压计的可能），然后关闭油泵和冷却水。

（7） 液体样品不得超过容器的1/2。

（8） 减压蒸馏前先抽真空，真空稳定后再慢慢升温。

（9） 装仪器时，首先要求检查磨口仪器是否有裂纹。安装仪器时每一个磨口都必须配合好，同时为了提高气密性要求在磨口上涂凡士林。

六、结果与讨论

通过本次实验，我成功制得了目标产物——乙酰乙酸乙酯，并学习了减压蒸馏的原理和实地进行了减压蒸馏的操作。

本次实验的减压蒸馏中，当乙酰乙酸乙酯开始蒸出时，温度计的读数为59℃，压力读书为8mmHg 。对照下表“乙酰乙酸乙酯沸点与压力的关系”，发现本次实验所得数据与文献中的数据接近，说明本次实验制得的乙酰乙酸乙酯纯度还是比较高的，本次实验基本成功。

表1 乙酰乙酸乙酯沸点与压力的关系

3、实验思考：

（1） 为什么使用二甲苯做溶剂，而不用苯或甲苯？

答：因为二甲苯：b.p.140℃，苯：b.p.80.1℃，甲苯：b.p.110.6℃，而钠的熔化温度为97.5℃，所以选用二甲苯比较好。

（2） 为什么要做钠珠？

答：增大钠的表面积，利于反应。

（3） 为什么用醋酸酸化，而不用稀盐酸或稀硫酸酸化？

答：因为用稀盐酸或稀硫酸的话，酸性太强，会增大乙酸乙酰乙酯在水中的溶解度，而醋酸的酸性比较适合。

（4） 加入饱和食盐水的目的是什么？

答：降低酯在水中的溶解度，提高收率。

（5） 中和过程开始析出的少量固体是什么？

答：析出的是烯醇盐。

（6） 乙酰乙酸乙酯沸点并不高，为什么要用减压蒸馏的方式？ 答：因为乙酰乙酸乙酯在常压蒸馏时易分解，产生去水乙酸。所以为了减少副反应的发生，提高产率，采用减压蒸馏的方式比较好。

（7） 在怎样的情况下才用减压蒸馏？

答：沸点高的物质以及在普通蒸馏时还没达到沸点温度就已分解，氧化或聚合的物质才用减压蒸馏。

（8） 使用油泵减压时，实有哪些吸收和保护装置？其作用是什么？答：油泵的结构较精密，工作条件要求较严，蒸馏时如有挥发性的

有机溶剂、水、酸蒸气都会损坏泵和改变真空度。所以要有吸收和保护装置。

主要有：①冷阱：使低沸点（易挥发）物质冷凝下来不致进入真空泵。②无水CaCl 2干燥塔，吸收水汽。③粒状氢氧化钠塔，吸收酸性

气体。④切片石蜡：吸收烃类物质。

（9） 在进行减压蒸馏时，为什么必须用热浴加热，而不能用直接火加热？为什么进行减压蒸馏时须先抽气才能加热？

答：用热浴的好处是加热均匀，可防止暴沸，如果直接用火加热的话，情况正好相反。因为系统内充满空气，加热后部分溶液气化，再抽气时，大量气体来不及冷凝和吸收，会直接进入真空泵，损坏泵改变真空度。如先抽气再加热，可以避免或减少之。

（10） 当减压蒸完所要的化合物后，应如何停止减压蒸馏？为什么？

答：蒸馏完毕移去热源，慢慢旋开螺旋夹，并慢慢打开二通活塞，（这样可以防止倒吸），平衡内外压力，使测压计的水银柱慢慢地回复原状（若放开得太快，水银柱很快上升，有冲破压力计的可能）然后关闭油泵和冷却水。

七、参考文献和网站

[1]曾昭琼. 有机化学实验（第三版）[M].北京:高等教育出版社,2000年:125-127.

[2]杨定乔. 有机化学实验[M].北京:化学工业出版社,2011:136-139.

[3]中国百科网 www.chinabaike.com

[4]百度文库 wenku.baidu.com