己二酸二甲酯的制备(多步有机合成及尾气处理)
己二酸二甲酯的制备
[实验目的]
1.通过设计由环己醇经己二酸制备己二酸二甲酯的实验方案,训练学生综合实验的技能;
2.通过查阅资料,调研工业上、实验室中实现相关反应的具体方法; [实验原理]
[思考题]
由己二酸制备己二酸二甲酯的实验中,甲醇的用量为什么大大过量?
(一) 己二酸的制备(也可参照有机化学实验课本P107的方法,就不需要使用偏钒酸铵了。)
[实验仪器]
250mL三颈烧瓶,温度计(0~100℃),滴液漏斗,球形冷凝管,量筒(50mL,10mL),三角漏斗,抽滤瓶,布氏漏斗,酒精灯,小烧杯。
[实验药品]
12mL 50%HNO3,4mL环己醇,偏钒酸铵,稀NaOH溶液。
[实验步骤]
1.用50mL量筒量取12mL 50%HNO3加入到250mL三颈烧瓶中,再加入少许偏钒酸铵,1~2粒沸石,按图装好装置;
2.用10mL量筒量取4mL环己醇加入到滴液漏斗中,量过环己醇的量筒用少许水洗涤再倒入滴液漏斗中;
3.用酒精灯预热至50℃左右,然后移去酒精灯。先滴加5~6滴环己醇,同时摇动,然后慢慢滴加剩下的环己醇(m.p.=21~24℃)。加完后用1.5mL水洗涤量过环己醇的量筒再加入到滴液漏斗中,并保持温度在60~65℃之间,使反应液处于微沸状态。当温度过高时,用冷水冷却;过低时,用酒精灯加热;
4.加完后继续振摇,用酒精灯加热,使温度慢慢上升到80~90℃,约需10min,直至无红棕色气体(NO2)生成为止;
5.趁热将反应液倒入100mL烧杯中,冷却后抽滤,用15mL冰水洗涤,干燥后,称重,计算产率。
6. 纯己二酸为无色单斜晶体,熔点为153℃,应进行熔点测试以及红外光谱鉴定(有机化学实验课本P108有标准样的红外光谱图)。
[注意事项]
1.本装置严禁漏气,用碱液吸收尾气(NO2,NO),最好在通风橱中进行;
2.环己醇与浓HNO3切勿用同一量筒量取,因二者相遇发生剧烈反应,甚至发生意外;
3.环己醇熔点为24℃,熔融时为粘稠状液体,为了减少转移时的损失,可用少
量水冲洗量筒,并入滴液漏斗中,同时还可降低其熔点,以免堵住漏斗。
图一、己二酸的制备装置
(二)己二酸二甲酯的制备(磨口仪器)
[实验步骤]
1.将己二酸6.12g加入到圆底烧瓶中,加入32mL甲醇(m甲醇:m己二酸=20:1),浓H2SO4 4mL(浓H2SO4应缓缓加入,以避免发生意外),1~2粒沸石,装上回流装置,回流冷凝管上端装一干燥管,加热回流2h。
2.稍冷,蒸出大部分的甲醇(约20mL),加入20g碎冰,用乙醚20mL×3萃取。
3.将乙醚溶液合并,用20mL饱和Na2CO3溶液洗涤,10mL×4饱和NaCl溶液洗涤,无水MgSO4干燥0.5h。
4.过滤,蒸掉乙醚,再减压抽调溶剂和少量残留的甲醇,得一浅蓝色液体5.6g,粗产率=77%。
[注意事项]
1.己二酸二甲酯的制备反应(酯化反应)是可逆的,所以甲醇的用量大大过量,否则己二酸没有充分反应,利用率低;再则副产物己二酸单甲酯的产量会大大增加。
2.己二酸二甲酯: m.p.=10~11℃,b.p.=115℃。