正溴丁烷合成实验装置改进

陆大东，奚忠华，叶 涛，杭传亭，吴美芳

（南京大学 化学实验教学中心，江苏 南京 210093）

正溴丁烷的合成是基础有机化学实验教学中一个比较经典的具有代表性的卤代烃合成实验，在国内，《有机化学实验》的几本教材中都选用了这个实验，作为卤烃合成实验的范例［1－5］，国外的一些实验教材中把其选为卤烃合成实验的代表［6－7］，是学生应掌握的合成实验之一。根据历年来的实验教学情况，发现教材中所述的实验装置及操作方法，学生稍有不慎易发生冲料事故，而且对实验室的污染严重［8］，危害师生的身心健康。为此，我们对实验中的装置和操作部分做了一些改进，获得了良好的教学效果。

1 实验原理

（1）主反应：

（2）副反应：

2 原实验装置和操作

原实验装置见图1。在放有磁子的100mL圆底烧瓶中，放入10mL水，搅拌下小心加入15mL浓硫酸，搅拌混匀冷至室温后，依次加入7.4g正丁醇（约9.3 mL，0.10mol）及13g研细的溴化钠（0.12mol）；装上回流冷凝器，在其上端接一吸收溴化氢气体的装置，将烧瓶用电热包加热回流0.5h；冷却后，拆去回流装置，改成蒸馏装置；用50mL锥形瓶作接受器，继续用电热包搅拌加热，蒸出所有的正溴丁烷；将馏出液移至分液漏斗中，加入10mL水洗涤；将下层粗产物分入另一干燥的分液漏斗中，用10mL浓硫酸洗涤；尽量分离干净硫酸层，余下的有机层自漏斗上口倒入原来已洗净的分液漏斗中，再依次用水、饱和碳酸氢钠溶液及水各10mL洗涤；将下层产物盛于干燥的50mL锥形瓶中，加入约1g无水氯化钙，塞紧瓶塞干燥至得到清亮透明液体；干燥后产物通过置有少量棉花的小漏斗滤入25mL圆底烧瓶中，加入沸石后，用电热包加热蒸馏，收集99～103℃的馏分。产率约60%。

图1 原回流装置

3 改进实验装置和操作

改进后的实验装置见图2。烧杯中加10mL水，搅拌下慢慢加入15mL浓硫酸，搅匀、冷却至室温并加到恒压滴液漏斗中；在放有磁子的100mL三颈瓶中加入正丁醇及溴化钠，在磁力搅拌下用电热包加热，待瓶内温达60℃左右时开始滴加硫酸溶液，15min左右加毕（不要太快，冷凝管处无溴化氢放出）；然后升温至回流（恒压漏斗活塞全打开，侧管用玻璃布包裹保温），回流（回流速度控制1～2滴／s，不要太快，确保无溴化氢放出，油层应呈淡黄色）0.5h后关上恒压漏斗的活塞，进行蒸馏，最初的馏出物主要是正溴丁烷等有机物，随后蒸出的主要是水及少量有机物，待基本上无油珠进入下层，上层的水层约有1cm时停止加热；冷却后拆除装置，将恒压滴液漏斗中的液体放到分液漏斗中（以下同改进前实验方法）。产率65%。

图2 改进后装置

4 讨论

4.1 原来的操作存在问题

（1）实验室污染严重，易发生冲料事故。溴化钠最后一次性加入至浓硫酸溶液中，学生往往操作不当（如反应瓶中物料冷却不够或忘记关掉加热开关，电热包是热的），加入溴化钠时，体系马上产生大量溴化氢，易发生冲料事故。

（2）因体系溴化氢和硫酸浓度大，加热回流后，来不及反应的溴化氢部分挥发掉，部分被氧化成溴，油层呈红色，有机物炭化油层呈黑色等，回流完成后冷却改成蒸馏装置时，在拆卸过程中有大量溴化氢气体逸散在实验室，严重污染环境。

4.2 改进后的优点

（1）用三颈瓶作反应瓶，便于加料，瓶中可插温度计以便了解滴加硫酸的温度及回流温度，便于控制反应。

（2）将回流反应和蒸馏合二为一［9］，硫酸溶液由一次加入改为边反应边滴加，反应完成后直接将粗产物蒸入恒压漏斗中，这样反应平稳安全，消除了事故隐患及对实验室的环境污染，保护了师生的身心健康。

（3）操作简便，省去了改装蒸馏装置的步骤，节省了实验时间，提高了实验效率以及产品的产量和质量。

（4）从改进前后的样品气相色谱图（见图3）可看出，装置改进后产品质量有保障。

5 结束语

实验教学实践证明：改进后的实验装置操作简便、安全、环境友好，实验效率高，副产物减少，提高了产品的产量和质量，有效地解决了以往实验教学过程中出现的问题，优于文献报导的改进方法［10－14］。

图3 样品气相色谱图

（References）

［1］北京大学化学学院有机化学研究所.有机化学实验［M］.北京：北京大学出版社，2002.

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［3］李兆陇，阴金香，林天舒.有机化学实验［M］.北京：清华大学出版社，2001.

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［6］John C G，Stephen F M.Experimental Organic Chemistry：a Miniscale and Microscale Approach［M］.［S.J.］：Cengage Learning，2011：465－469.

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［8］张荣.高校实验室环境污染和治理对策［J］.黑龙江环境通报，2003，27（3）：15－19.

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