PDF《综合化学实验》

综合化学实验 甲基叔丁基醚的合成、分离和鉴定 指导教师: 雷鸣 背景知识 ? 甲基叔丁基醚英文缩写为MTBE (methyl tert-butyl ether)常用于无铅汽 油中作为抗爆剂,在化工及生物领域也 具有广泛用途.

用途 ? 用作汽油添加剂,提高辛烷值,用作汽 油添加剂,具有优良的抗爆性.它与汽 油的混溶性好,能够显著改善汽车尾气 排放,降低尾气中一氧化碳的含量. ? 作为有机合成原料,可裂解制得异丁烯. 醚的制备方法 1. 醇脱水 浓H2SO4 2ROH , 加热 O + H20 R R CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3 + H2O

2 Al2O3 ,

240 C . 工业 2. Williamson反应 CH3 C CH3 CH3 O CH2CH2CH3 ① ② ② ① CH3 C CH3 CH3 ONa CH3 C CH3 CH3 Cl CH3CH2CH2 CH3CH2CH2 Cl + + CH3 C CH3 CH3 OCH2CH2CH3 + NaCl CH3 C CH3 CH2 + NaCl + CH3CH2CH2OH 正丙基叔丁基醚, 85% 主要产物 ONa 3. Ullmann反应 ONa + I CuCl, 吡啶回流O80% OH + Cl NO2 KOH, DMSO

90 oC O NO2 75% 实验目的 1. 通过甲基叔丁基醚(MTBE)的合成,掌握均相催 化反应技术;

2. 进一步巩固蒸馏、洗涤等基本操作技术;

3. 掌握用气相色谱、折光率和红外光谱等大型仪 器进行产品的鉴定. 实验原理 ? 本实验中用甲醇和叔丁醇为原料,以硫酸为 催化剂,进行均相催化合成甲基叔丁基醚. CH3 CH3 + CH3COH CH3OH CH3COCH3 CH3 CH3 + H2O 15%H2SO4 仪器与试剂 仪器:电子搅拌器、水浴锅、三颈烧瓶(250mL) 滴液漏斗(100mL)、温度计、刺形分馏柱、冷凝 管. 试剂:叔丁醇、甲醇、硫酸、无水碳酸钠. 叔丁醇 ? 无色结晶或液体,有樟脑气味 ? 熔点:25.7℃ ? 沸点:82.4℃ ? 相对密度(水=1):0.784 ? 溶解性:溶于水、乙醇、乙醚 甲醇 ? 无色透明液体,有刺激性气味 ? 熔点:-97.8℃ ? 沸点:64.7℃ ? 相对密度(水=1):0.79 ? 溶解性:溶于水,可混溶与醇类、乙醚 等多数有机溶剂 甲基叔丁基醚 ? 无色透明、粘度低的可挥发性液体,具 有特殊气味 ? 无色液体,具有醚样气味. ? 熔点:-108.6℃ ? 沸点:55.2℃ ? 相对密度(水=1):0.74 ? 溶解性:不溶于水,易溶于甲醇、乙醇、 乙醚 实验步骤 ? 在装有滴液漏斗、温度计及维氏分馏柱(约20cm长)的250mL三颈瓶中,加入15%稀硫 酸100mL、甲醇35mL及叔丁醇10mL.搅拌 并用水浴加热升温,控制反应温度在80- 85℃范围内,使馏出物温度保持在40-60℃ 之间,使产物缓慢地蒸出并收集.1hr后, 从滴液漏斗中逐滴加入另外25mL叔丁醇, 使在2hr内滴加完毕,继续收集馏出物,直 至无蒸出物为止(约3hr左右). ? 将馏出物移入分液漏斗中用水洗涤1-2次, 每次用水25mL.分出醚层,加入少量无水 碳酸钠干燥. ? 最后将回流装置改为蒸馏装置、蒸出甲基 叔丁基醚,收集54-56℃馏分.称重. ? 所得产品分别用气相色谱、折光率和红外 光谱进行鉴定. 实验结果和讨论 ? 计算叔丁醇的转换率和产物的产率. ? 分析产物的红外光谱的图谱. ? 用折光率仪和气相色谱仪鉴定产物的纯 度和分析气相色谱图.bp55-56℃;

折光 率n201.3690. 思考题 ? 为什么叔丁醇分两部分加入反应体系? ? 为什么反应过程中分馏出粗产物? ? 可能生成哪些副产物?