乙酸乙酯制备方法的改进

2012-09-11季卫刚周勉肖湘张定林贺建

河南化工 2012年3期

关键词：乙酸乙酸乙酯硫酸

季卫刚，周勉，肖湘，张定林，贺建

(第三军医大学检验系，重庆400038)

乙酸乙酯制备方法的改进

季卫刚，周勉，肖湘，张定林，贺建

(第三军医大学检验系，重庆400038)

对乙酸乙酯的制备实验方案进行改进，减少了硫酸的用量，采用分馏柱把产物从反应体系中移走，简化了操作，降低了污染，大大提高了收率。

乙酸乙酯;制备

乙酸乙酯的合成实验理论涉及羧酸的化学性质以及化学平衡移动原理，实验操作包含蒸馏、洗涤、干燥、色谱分析等，综合性强，是目前很多院校都开设的一个经典有机合成实验。目前大多数实验教材都采用王清廉、沈凤嘉修订的《有机化学实验》中的方案。在三颈瓶中加入9 mL乙醇、12 mL浓硫酸和几粒沸石，滴液漏斗中加入14 mL乙醇和14.3 mL冰醋酸，先把滴液漏斗中的混合液放下3～4 mL，然后升温到110～120℃，滴加余下混合液，滴加完毕，继续加热15 min，至反应温度升到130℃不再有液体馏出为止。馏出液依次用饱和碳酸钠溶液、饱和氯化钠溶液、饱和氯化钙溶液洗涤，有机相无水硫酸镁干燥。粗品蒸馏得到产品，产量10～12 g。

该方案存在以下问题:①硫酸用量大，反应后有大量的酸性废液产生，带来很大的环保问题。同时，由于大量硫酸的存在，在反应过程中，反应温度很容易过高，学生用电热套加热时，控温不好甚至出现过150℃的高温，造成副反应过多和有机物的炭化。②反应操作繁琐，反应过程中需要注意控制反应温度和滴加速度，对学员而言难度较大，反应馏出液含有乙酸乙酯、水、乙酸、乙醇甚至还有副产物乙醚，纯化步骤复杂，要多次洗涤。③收率低，原方案为促进平衡向正反应方向移动，采取蒸馏的方法把乙酸乙酯和水从反应体系中蒸出，但由于反应温度过高，部分乙酸和乙醇未反应就直接被蒸出，导致收率低。从我们多年实验情况看，大多数都在6～8 g，少数学员能达到教材上所讲的10～12 g。

针对上述问题，我们对此实验进行了改进，不用滴加，一次投料，减少硫酸用量，加装刺形分馏柱，蒸出乙酸乙酯和水，简化了反应操作，减少了酸性废水量，大大提高了产量。

1 仪器和试剂

圆底烧瓶，电加热套，20 cm刺形分馏柱，蒸馏头，温度计，直形冷凝管，尾接管、分液漏斗，锥形瓶，阿贝折光仪，冰醋酸，无水乙醇，硫酸，饱和氯化钙溶液，无水硫酸镁。

2 实验

在100 mL圆底烧瓶中加入23 mL无水乙醇和14.3 mL冰醋酸，混合均匀后，加入2 mL浓硫酸，再加入几粒沸石，圆底烧瓶上加装刺形分馏柱和蒸馏装置。电热套加热，收集馏出液体，当蒸馏头出温度超过73℃并持续上升时停止反应。反应混合液用10 mL饱和氯化钙溶液洗涤2次，有机相用无水硫酸镁干燥。干燥后的粗品乙酸乙酯滤入蒸馏瓶中，水浴加热进行蒸馏，收集73～78℃的馏分，称重并测量其折光率。

3 实验结果及分析

2012年我们在临床、预防检验等专业500余名学员中采用改进方案制备乙酸乙酯，绝大部分学员产品量都在18 g以上，少数同学甚至得量在20 g以上，已经接近按乙酸完全转化的量，所得产品折光率经校正(仪器自身、温度因素)后在1.3720左右，与理论值1.372 7非常接近，说明制备的乙酸乙酯纯度较高。

改进实验所取得的成果及原因分析如下:

3.1 乙酸乙酯产量大大提高

与原方案相比，改进方案乙酸乙酯的产量提高了1倍以上，主要原因有以下几点:①有效地减少了副反应。由于浓硫酸的用量大大减少(由原来的12 mL减为2 mL)，在整个反应体系中存在大量沸点相对较低的反应物乙醇和乙酸，反应温度始终保持在78℃左右，保证不会由于反应温度过高生成乙醚等副产物，也减少了有机物的炭化，反应完毕后残液多为微黄色，不像原方案很多都炭化变黑。②采用分馏方式有效地把反应产物移出反应体系，而绝大多数反应物仍留在反应体系中反应。从表1我们可以看出，采用分馏方式，在低于71.8℃馏出的混合液中主要成分为乙酸乙酯和水，乙醇的含量很少，而乙酸不会蒸出，达到了把反应产物从体系中移出促进平衡右移的目的。而原方案中在110～120℃反应，边反应边蒸馏，如此高的温度下，有大量的乙酸和乙醇未反应即被蒸馏，影响了收率。

表1 乙酸乙酯与水或乙醇形成共沸物的组成和沸点

3.2 反应操作简化，反应时间缩短

原方案未防止反应温度过高，需要注意控制反应温度，如采用电热套加热，控温是比较困难的，我们经常观察到有学员反应温度达到了150℃以上，而且反应物滴加需要时间也较长。而改进方案不需滴加，直接一次性投料反应，时间大大缩短，学员多在20 min左右即完成了合成反应。另外，原方案反应温度较高，馏出物中除了乙酸乙酯和水外，还有乙酸和乙醇，反应完毕后需要先用碳酸钠饱和溶液洗去乙酸，在用饱和氯化钙溶液除去乙醇前，还必须用饱和食盐水洗去残留的碳酸钠，操作繁琐。而改进方案因乙酸不会从反应体系中蒸出(反应完用pH试纸测蒸出液体为中性)，蒸出的乙醇又比较少，所以只需要除去乙醇即可，简化了洗涤步骤。