2－甲基－2－己醇制备方法的改进

2012-09-25毕建洪

合肥师范学院学报 2012年6期

陈虎，毕建洪

（合肥师范学院化学化工系，安徽合肥230601）

化学是忠实于实验的科学。实验教学是实施全面化学教育的关键［1－2］。有机化学实验作为一门重要的基础实验课，是化学、化工、材料、生命科学、环境科学、医药及海洋等多种学科学生必修的主干课程之一［3］。其目的是训练学生牢固掌握有机化学实验的基本技能和基础知识：（1）培养学生正确选择有机化合物的合成、分离、提纯与分析、鉴定的方法，并让学生及时掌握现代有机合成、分离、鉴定的手段；（2）通过有机实验，还要培养学生分析、解决问题和独立思考、独立工作的能力。（3）通过有机实验能加强学生对有机化学基础理论和基本概念的理解，达到理论与实践紧密结合的目的。总之，有机化学实验不仅是传授知识和技能的重要环节，也是训练科学思维方法和培养科学精神和品德的有效形式。

2－甲基－2－己醇的制备实验是一个综合性实验，实验中涉及到无水无氧操作、回流、萃取、干燥、过滤、蒸馏等基本实验操作，能够培养学生多方面的能力。学生在日后有机合成、药物设计、药物合成常会用到这个反应，是一个化学、药学类学生必做的一个重要实验［4］。

但是，在实际教学过程中发现存在以下问题［5－8］：

（1）实验操作与理论知识不符（理论要求无水无氧，实验操作无法做到），给学生造成困扰，不利于训练学生的科学思维方法，更不利于培养学生的科学精神和品德；

（2）由于操作不够精细，造成比较严重的浪费；

（3）实验装置过于简单，难以控制水分及空气的含量，产率较低，而且往往不具备可重复性。

为此，我们设计了以下实验内容，对原有的步骤进行改进。本文仅从实验装置及加料顺序入手做了一系列的改进［9］。

1 实验装置的改进

原来的实验装置如图1所示，改进后如图2所示。改进后实验装置主要组成部分包括：1、7翻口塞（学校医院废弃物）；2、恒压滴液漏斗；3、三颈烧瓶；4、氮气球（儿童玩具）；5、接头具活塞；6、回流冷凝管。

普通实验装置，操作简单易行，但只能通过氯化钙干燥管部分隔离水分，完全无法隔绝空气中的氧气和二氧化碳，产率不高，可重复性差；与理论知识严重不符。

改进后，由于可以通过接头具活塞5抽真空交换成氮气（如图3所示），通过气球保护防止空气和水分进入，通过注射器添加反应试剂（如图4所示），基本可以满足无水无氧操作的要求；产量明显提高（见表1），而且几乎没有增加实验成本。

图1 普通装置

图2 改进后的装置

图3 改进后的装置抽真空示意图

图4 改进后的装置气体保护及试剂添加示意图

2 实验部分

2.1 实验原理

卤代烷在无水乙醚中和金属镁作用后生成的烷基卤化镁 R－MgX称为Grignad试剂，X＝Cl，Br，I；

用有机金属镁试剂（Grignard试剂）与醛、酮、酯或环氧乙烷反应制备各种复杂结构的醇是有机合成的常用方法。反应必须在无水、无氧、无活泼氢条件下进行，因为水、氧或其它活泼氢的存在都会破坏Grignard试剂。

主反应：

副反应：

2.2 仪器与试剂

仪器：水泵，其他见实验装置的改进。

试剂：镁屑、乙醚（钠丝或钠珠浸泡干燥或回流处理）、正溴丁烷、丙酮、20%硫酸溶液。

2.3 实验步骤

（1）在装有1.5g镁屑和磁力搅拌子的100mL三颈瓶上分别装上冷凝管和恒压滴液漏斗，并在冷凝管上口装上接头具活塞；分别在恒压滴液漏斗上口和另一支管口分别安装翻口塞；用水泵通过接头具活塞给体系抽真空（见图3），然后通过氮气球使体系充满氮气；并用注射器通过三颈烧瓶的支管口的翻口塞向烧瓶中注入10mL无水乙醚（见图4）。

（2）通过注射器在恒压滴液漏斗中注入6.5mL正溴丁烷和10mL无水乙醚，混匀。先往三颈瓶中滴加入3～4mL混合液，引发反应。

（3）通过注射器向三颈烧瓶中加入15mL无水乙醚，开始搅拌，待反应由激烈趋缓和后，慢慢滴入剩余的正溴丁烷乙醚混合液，控制滴加和回流速度一致。加完后，用温水浴加热回流15min以保证反应完全。

（4）冷水浴冷却，在搅拌下滴加4.5mL丙酮和5mL无水乙醚的混合液，加完后继续搅拌15min。

（5）在水浴冷却及搅拌下，自恒压滴液漏斗慢慢加入25mL 20%硫酸溶液，搅拌至沉淀及镁屑消失为止。

（6）将反应液移入分液漏斗，分出醚层，水层用2×15mL乙醚萃取，合并醚层，用15mL 5%无水碳酸钠溶液洗涤。醚层用无水碳酸钾干燥。

（7）过滤，蒸馏除去乙醚。残液倒入10mL蒸馏瓶中，蒸馏并收集137～141℃的馏分。