乙酸乙酯合成实验的探讨与改进

戴鸣辉

摘 要：该文探讨了现行乙酸乙酯合成实验中存在的若干不足，通过有针对性地调整反应物摩尔比、催化剂种类及使用次数、反应时间等条件，对结果进行讨论总结，确定最佳实验条件。

关键词：乙酸乙酯 有机合成 教学改革

中图分类号：O623 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（c）-0089-02

有机合成是有机化学实验中最为重要的组成项目之一，学生通过对此类实验的了解学习，既可巩固原有的基础知识及操作技能，进一步提高将理论与实践结合使用的能力，同时也可培养其根据相应要求和现有条件改造或创造产物结构的应变技巧和创新意识。

乙酸乙酯是具有广泛用途的化合物，可作为工业溶剂用于涂料、人造纤维等产品中，也可作为粘合剂用于印刷用墨、香料等的制造工艺中。而乙酸乙酯的制备实验也恰好是化学合成的经典范例之一。可以说，无论从反应试剂的选取、实验步骤的完善以及对结果的分析处理在此实验中都是较为成熟的。但在教学过程中我们发现，仍可通过对一些细节的微调，来加强效果提高产量。因此，在授课时，我们可有意识地引导学生针对这些问题进行探讨和改良，以此培养其主动思考勇于创新的意识。

1 实验方法

在实验室中制备乙酸乙酯，反应物选用冰醋酸和乙醇，使其在浓硫酸的催化作用下直接酯化而成，称作直接酯化法。在具体操作方法上则较为多样化，常见蒸馏法和回流法两种。使用蒸馏法产率相对较高，但也存在反应时间长、反应温度不易控制并由此导致碳化现象严重的问题。同时，若要保持步骤中要求的“馏出速度与滴加速度基本一致”，必须提高液相温度至135 ℃以上[1]，这将导致实际产率大大低于理想产率的情况出现，而副产物乙醚的大量生成也不利于“环境友好”观念的养成。回流法相对加热时间短，反应温度低，因此副产物生成率较蒸馏法下降，但存在乙酸乙酯产率较低的情况。

通过查阅资料发现，如果综合上述两种方式，即采取先回流后蒸馏的方法能有效解决上述问题：回流时反应温度较低，基本不会有副产物乙醚生成，改为蒸馏后，随着乙酸乙酯被不断蒸出，乙醇和冰醋酸继续酯化，导致反应向正方向移动，冰醋酸基本上完全转化。方法大体如下：

（1）回流：在100 mL圆底烧瓶中，加入12 mL冰醋酸和19 mL无水乙醇，冷却状态下分批缓慢加入5 mL浓硫酸，安装回流装置，加热，保持反应在微沸状态下回流。

（2）蒸馏：将溶液冷却至室温，改装置为蒸馏，加热，收集70～79 ℃馏分。

（3）精制：在粗产品中加入饱和碳酸钠溶液，搅拌至无二氧化碳逸出，多加1～3滴，分层，取上层溶液；再用饱和食盐水洗涤，分去水层；再用饱和氯化钙溶液洗涤，分去水层。

（4）干燥：取2 g无水硫酸镁进行干燥。

（5）精馏：收集74～79 ℃馏分。

2 结果与讨论

通过上述方法制备乙酸乙酯，虽然产率有所提高，但仍存在若干不足，因此我们对以下几个实验条件进行了调整，并对结果进行了总结。

2.1 反应物过量率对乙酸乙酯产率的影响

乙酸乙酯的合成是利用酸进行催化的可逆反应，为提高产量，制备过程中将使用过量反应物以使反应向正方向进行。而在醇与酸中，若使冰醋酸过量，则在对产品进行精制中和时将增大对饱和碳酸钠的需求量，导致乙酸乙酯损失严重，而使用过量乙醇则不存在上述问题；同时，乙醇的经济性强于冰醋酸。综合两方面因素考虑，若对合成过程中的乙醇过量率进行调整，无疑将对结果产生一定影响。

我们在课堂上使用不同醇酸比进行实验，并对结果进行比较。结果如表1。

通过图表可知，当醇酸物质的量之比为1∶1时，乙酸乙酯的产率最低，而无论醇过量或是酸过量，乙酸乙酯的产率都出现了先上升后降低的情况，而当醇酸用量达到1.5∶1时乙酸乙酯的产率最高。因此，结合产量及经济花费两方面考虑，以后的合成实验中可采取醇酸摩尔比为1.5∶1为适宜条件。

2.2 催化剂的种类对乙酸乙酯产量的影响

在常见的有机实验教材中，一般选用浓硫酸作为催化剂，这可能引起两个问题：一是浓硫酸的用量较大，因其具有强烈腐蚀性而导致实验安全隐患增加；二是造成一定的浪费，不利于环保。我们经查阅资料发现，已有大量研究表明，三氯化铁可催化包括酯化、氧化、缩合等多种有机反应的进行，自身又具有活性高、安全易得、对仪器无腐蚀性，绿色环保等优点，所以我们可以选用它作为浓硫酸的取代品。三氯化铁的催化机制可解释为Fe3+与羰基上的氧形成配位键，导致C=O碳上的正电荷增加，使反应活性增大[2]。

在具体实验中，我们称取1.5 g三氯化铁，与相同条件下选用浓硫酸作为催化剂的情况作对照，同时进行实验，并对结果进行比较。结果如表2。

通过图表可知，在醇酸摩尔比相同的条件下进行实验，利用三氯化铁作为催化剂比选用浓硫酸得到的产率高。

2.3 反应时间对乙酸乙酯产量的影响

在现有的实验教材中，对于反应时间的要求波动范围很大，短至30 min，长至90 min。而经过对前两个实验条件的改进与讨论，我们可以将具体方案确定为醇酸摩尔比为1.5∶1、三氯化铁为催化剂。在此基础上，继续针对反应时间展开讨论，设计实验组若干对结果进行比较。结果如表3。

通过图表可知，当回流时间低于30 min时，反应不能充分进行，产率很低。而反应时间长于45 min，产率也呈现下降趋势，这可能是由于乙酸乙酯在水和催化剂的作用下发生水解，重新转化为醇和酸的原因。因而，从结果和经济环保的角度考虑，在反应过程中回流45 min是最佳选择。

2.4 催化剂重复使用率对乙酸乙酯产量的影响

在化学实验中，催化剂具有在反应前后质量和化学性质均不发生改变的性质，因此为了节省原料，避免浪费，我们尝试将三氯化铁重复使用，并对催化结果进行比较。结果如表4。

通过图表可知，三氯化铁可重复使用3次，若次数继续增多，则产率下降幅度明显，实验成功率降低。

3 结语

在日常教学过程中，我们针对在乙酸乙酯制备过程中存在的若干问题进行了调整与总结，从各对比数据可以看出，通过改变其反应物用量、筛选催化剂种类和控制反应时间等手段，可以有效提高产量，减少副产物生成量，也降低了实验的危险性以及对环境的污染程度。

有机化学实验是一门同时需要动脑与动手能力的学科，然而类似于乙酸乙酯的合成这样形成定式的学习项目，往往会使学生失去进一步思索和探讨问题的兴趣。因此，通过引导他们对实验负面现象和不理想结论的大胆质疑和求证，运用科学的研究方法，并对实验数据及时进行归纳总结，可以激发其学习动力，培养创新精神和积极主动的思索意识。

参考文献

[1] 刘宝殿.化学合成实验[M].高等教育出版社，2005.

[2] 刘春龙，解庆范.牡丹江师范学院报（自然科学版）[J].1996（2）.endprint

摘 要：该文探讨了现行乙酸乙酯合成实验中存在的若干不足，通过有针对性地调整反应物摩尔比、催化剂种类及使用次数、反应时间等条件，对结果进行讨论总结，确定最佳实验条件。

关键词：乙酸乙酯 有机合成 教学改革

中图分类号：O623 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（c）-0089-02

有机合成是有机化学实验中最为重要的组成项目之一，学生通过对此类实验的了解学习，既可巩固原有的基础知识及操作技能，进一步提高将理论与实践结合使用的能力，同时也可培养其根据相应要求和现有条件改造或创造产物结构的应变技巧和创新意识。

乙酸乙酯是具有广泛用途的化合物，可作为工业溶剂用于涂料、人造纤维等产品中，也可作为粘合剂用于印刷用墨、香料等的制造工艺中。而乙酸乙酯的制备实验也恰好是化学合成的经典范例之一。可以说，无论从反应试剂的选取、实验步骤的完善以及对结果的分析处理在此实验中都是较为成熟的。但在教学过程中我们发现，仍可通过对一些细节的微调，来加强效果提高产量。因此，在授课时，我们可有意识地引导学生针对这些问题进行探讨和改良，以此培养其主动思考勇于创新的意识。

1 实验方法

在实验室中制备乙酸乙酯，反应物选用冰醋酸和乙醇，使其在浓硫酸的催化作用下直接酯化而成，称作直接酯化法。在具体操作方法上则较为多样化，常见蒸馏法和回流法两种。使用蒸馏法产率相对较高，但也存在反应时间长、反应温度不易控制并由此导致碳化现象严重的问题。同时，若要保持步骤中要求的“馏出速度与滴加速度基本一致”，必须提高液相温度至135 ℃以上[1]，这将导致实际产率大大低于理想产率的情况出现，而副产物乙醚的大量生成也不利于“环境友好”观念的养成。回流法相对加热时间短，反应温度低，因此副产物生成率较蒸馏法下降，但存在乙酸乙酯产率较低的情况。

通过查阅资料发现，如果综合上述两种方式，即采取先回流后蒸馏的方法能有效解决上述问题：回流时反应温度较低，基本不会有副产物乙醚生成，改为蒸馏后，随着乙酸乙酯被不断蒸出，乙醇和冰醋酸继续酯化，导致反应向正方向移动，冰醋酸基本上完全转化。方法大体如下：

（1）回流：在100 mL圆底烧瓶中，加入12 mL冰醋酸和19 mL无水乙醇，冷却状态下分批缓慢加入5 mL浓硫酸，安装回流装置，加热，保持反应在微沸状态下回流。

（2）蒸馏：将溶液冷却至室温，改装置为蒸馏，加热，收集70～79 ℃馏分。

（3）精制：在粗产品中加入饱和碳酸钠溶液，搅拌至无二氧化碳逸出，多加1～3滴，分层，取上层溶液；再用饱和食盐水洗涤，分去水层；再用饱和氯化钙溶液洗涤，分去水层。

（4）干燥：取2 g无水硫酸镁进行干燥。

（5）精馏：收集74～79 ℃馏分。

2 结果与讨论

通过上述方法制备乙酸乙酯，虽然产率有所提高，但仍存在若干不足，因此我们对以下几个实验条件进行了调整，并对结果进行了总结。

2.1 反应物过量率对乙酸乙酯产率的影响

乙酸乙酯的合成是利用酸进行催化的可逆反应，为提高产量，制备过程中将使用过量反应物以使反应向正方向进行。而在醇与酸中，若使冰醋酸过量，则在对产品进行精制中和时将增大对饱和碳酸钠的需求量，导致乙酸乙酯损失严重，而使用过量乙醇则不存在上述问题；同时，乙醇的经济性强于冰醋酸。综合两方面因素考虑，若对合成过程中的乙醇过量率进行调整，无疑将对结果产生一定影响。

我们在课堂上使用不同醇酸比进行实验，并对结果进行比较。结果如表1。

通过图表可知，当醇酸物质的量之比为1∶1时，乙酸乙酯的产率最低，而无论醇过量或是酸过量，乙酸乙酯的产率都出现了先上升后降低的情况，而当醇酸用量达到1.5∶1时乙酸乙酯的产率最高。因此，结合产量及经济花费两方面考虑，以后的合成实验中可采取醇酸摩尔比为1.5∶1为适宜条件。

2.2 催化剂的种类对乙酸乙酯产量的影响

在常见的有机实验教材中，一般选用浓硫酸作为催化剂，这可能引起两个问题：一是浓硫酸的用量较大，因其具有强烈腐蚀性而导致实验安全隐患增加；二是造成一定的浪费，不利于环保。我们经查阅资料发现，已有大量研究表明，三氯化铁可催化包括酯化、氧化、缩合等多种有机反应的进行，自身又具有活性高、安全易得、对仪器无腐蚀性，绿色环保等优点，所以我们可以选用它作为浓硫酸的取代品。三氯化铁的催化机制可解释为Fe3+与羰基上的氧形成配位键，导致C=O碳上的正电荷增加，使反应活性增大[2]。

在具体实验中，我们称取1.5 g三氯化铁，与相同条件下选用浓硫酸作为催化剂的情况作对照，同时进行实验，并对结果进行比较。结果如表2。

通过图表可知，在醇酸摩尔比相同的条件下进行实验，利用三氯化铁作为催化剂比选用浓硫酸得到的产率高。

2.3 反应时间对乙酸乙酯产量的影响

在现有的实验教材中，对于反应时间的要求波动范围很大，短至30 min，长至90 min。而经过对前两个实验条件的改进与讨论，我们可以将具体方案确定为醇酸摩尔比为1.5∶1、三氯化铁为催化剂。在此基础上，继续针对反应时间展开讨论，设计实验组若干对结果进行比较。结果如表3。

通过图表可知，当回流时间低于30 min时，反应不能充分进行，产率很低。而反应时间长于45 min，产率也呈现下降趋势，这可能是由于乙酸乙酯在水和催化剂的作用下发生水解，重新转化为醇和酸的原因。因而，从结果和经济环保的角度考虑，在反应过程中回流45 min是最佳选择。

2.4 催化剂重复使用率对乙酸乙酯产量的影响

在化学实验中，催化剂具有在反应前后质量和化学性质均不发生改变的性质，因此为了节省原料，避免浪费，我们尝试将三氯化铁重复使用，并对催化结果进行比较。结果如表4。

通过图表可知，三氯化铁可重复使用3次，若次数继续增多，则产率下降幅度明显，实验成功率降低。

3 结语

在日常教学过程中，我们针对在乙酸乙酯制备过程中存在的若干问题进行了调整与总结，从各对比数据可以看出，通过改变其反应物用量、筛选催化剂种类和控制反应时间等手段，可以有效提高产量，减少副产物生成量，也降低了实验的危险性以及对环境的污染程度。

有机化学实验是一门同时需要动脑与动手能力的学科，然而类似于乙酸乙酯的合成这样形成定式的学习项目，往往会使学生失去进一步思索和探讨问题的兴趣。因此，通过引导他们对实验负面现象和不理想结论的大胆质疑和求证，运用科学的研究方法，并对实验数据及时进行归纳总结，可以激发其学习动力，培养创新精神和积极主动的思索意识。

参考文献

[1] 刘宝殿.化学合成实验[M].高等教育出版社，2005.

[2] 刘春龙，解庆范.牡丹江师范学院报（自然科学版）[J].1996（2）.endprint

摘 要：该文探讨了现行乙酸乙酯合成实验中存在的若干不足，通过有针对性地调整反应物摩尔比、催化剂种类及使用次数、反应时间等条件，对结果进行讨论总结，确定最佳实验条件。

关键词：乙酸乙酯 有机合成 教学改革

中图分类号：O623 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（c）-0089-02

有机合成是有机化学实验中最为重要的组成项目之一，学生通过对此类实验的了解学习，既可巩固原有的基础知识及操作技能，进一步提高将理论与实践结合使用的能力，同时也可培养其根据相应要求和现有条件改造或创造产物结构的应变技巧和创新意识。

乙酸乙酯是具有广泛用途的化合物，可作为工业溶剂用于涂料、人造纤维等产品中，也可作为粘合剂用于印刷用墨、香料等的制造工艺中。而乙酸乙酯的制备实验也恰好是化学合成的经典范例之一。可以说，无论从反应试剂的选取、实验步骤的完善以及对结果的分析处理在此实验中都是较为成熟的。但在教学过程中我们发现，仍可通过对一些细节的微调，来加强效果提高产量。因此，在授课时，我们可有意识地引导学生针对这些问题进行探讨和改良，以此培养其主动思考勇于创新的意识。

1 实验方法

在实验室中制备乙酸乙酯，反应物选用冰醋酸和乙醇，使其在浓硫酸的催化作用下直接酯化而成，称作直接酯化法。在具体操作方法上则较为多样化，常见蒸馏法和回流法两种。使用蒸馏法产率相对较高，但也存在反应时间长、反应温度不易控制并由此导致碳化现象严重的问题。同时，若要保持步骤中要求的“馏出速度与滴加速度基本一致”，必须提高液相温度至135 ℃以上[1]，这将导致实际产率大大低于理想产率的情况出现，而副产物乙醚的大量生成也不利于“环境友好”观念的养成。回流法相对加热时间短，反应温度低，因此副产物生成率较蒸馏法下降，但存在乙酸乙酯产率较低的情况。

通过查阅资料发现，如果综合上述两种方式，即采取先回流后蒸馏的方法能有效解决上述问题：回流时反应温度较低，基本不会有副产物乙醚生成，改为蒸馏后，随着乙酸乙酯被不断蒸出，乙醇和冰醋酸继续酯化，导致反应向正方向移动，冰醋酸基本上完全转化。方法大体如下：

（1）回流：在100 mL圆底烧瓶中，加入12 mL冰醋酸和19 mL无水乙醇，冷却状态下分批缓慢加入5 mL浓硫酸，安装回流装置，加热，保持反应在微沸状态下回流。

（2）蒸馏：将溶液冷却至室温，改装置为蒸馏，加热，收集70～79 ℃馏分。

（3）精制：在粗产品中加入饱和碳酸钠溶液，搅拌至无二氧化碳逸出，多加1～3滴，分层，取上层溶液；再用饱和食盐水洗涤，分去水层；再用饱和氯化钙溶液洗涤，分去水层。

（4）干燥：取2 g无水硫酸镁进行干燥。

（5）精馏：收集74～79 ℃馏分。

2 结果与讨论

通过上述方法制备乙酸乙酯，虽然产率有所提高，但仍存在若干不足，因此我们对以下几个实验条件进行了调整，并对结果进行了总结。

2.1 反应物过量率对乙酸乙酯产率的影响

乙酸乙酯的合成是利用酸进行催化的可逆反应，为提高产量，制备过程中将使用过量反应物以使反应向正方向进行。而在醇与酸中，若使冰醋酸过量，则在对产品进行精制中和时将增大对饱和碳酸钠的需求量，导致乙酸乙酯损失严重，而使用过量乙醇则不存在上述问题；同时，乙醇的经济性强于冰醋酸。综合两方面因素考虑，若对合成过程中的乙醇过量率进行调整，无疑将对结果产生一定影响。

我们在课堂上使用不同醇酸比进行实验，并对结果进行比较。结果如表1。

通过图表可知，当醇酸物质的量之比为1∶1时，乙酸乙酯的产率最低，而无论醇过量或是酸过量，乙酸乙酯的产率都出现了先上升后降低的情况，而当醇酸用量达到1.5∶1时乙酸乙酯的产率最高。因此，结合产量及经济花费两方面考虑，以后的合成实验中可采取醇酸摩尔比为1.5∶1为适宜条件。

2.2 催化剂的种类对乙酸乙酯产量的影响

在常见的有机实验教材中，一般选用浓硫酸作为催化剂，这可能引起两个问题：一是浓硫酸的用量较大，因其具有强烈腐蚀性而导致实验安全隐患增加；二是造成一定的浪费，不利于环保。我们经查阅资料发现，已有大量研究表明，三氯化铁可催化包括酯化、氧化、缩合等多种有机反应的进行，自身又具有活性高、安全易得、对仪器无腐蚀性，绿色环保等优点，所以我们可以选用它作为浓硫酸的取代品。三氯化铁的催化机制可解释为Fe3+与羰基上的氧形成配位键，导致C=O碳上的正电荷增加，使反应活性增大[2]。

在具体实验中，我们称取1.5 g三氯化铁，与相同条件下选用浓硫酸作为催化剂的情况作对照，同时进行实验，并对结果进行比较。结果如表2。

通过图表可知，在醇酸摩尔比相同的条件下进行实验，利用三氯化铁作为催化剂比选用浓硫酸得到的产率高。

2.3 反应时间对乙酸乙酯产量的影响

在现有的实验教材中，对于反应时间的要求波动范围很大，短至30 min，长至90 min。而经过对前两个实验条件的改进与讨论，我们可以将具体方案确定为醇酸摩尔比为1.5∶1、三氯化铁为催化剂。在此基础上，继续针对反应时间展开讨论，设计实验组若干对结果进行比较。结果如表3。

通过图表可知，当回流时间低于30 min时，反应不能充分进行，产率很低。而反应时间长于45 min，产率也呈现下降趋势，这可能是由于乙酸乙酯在水和催化剂的作用下发生水解，重新转化为醇和酸的原因。因而，从结果和经济环保的角度考虑，在反应过程中回流45 min是最佳选择。

2.4 催化剂重复使用率对乙酸乙酯产量的影响

在化学实验中，催化剂具有在反应前后质量和化学性质均不发生改变的性质，因此为了节省原料，避免浪费，我们尝试将三氯化铁重复使用，并对催化结果进行比较。结果如表4。

通过图表可知，三氯化铁可重复使用3次，若次数继续增多，则产率下降幅度明显，实验成功率降低。

3 结语

在日常教学过程中，我们针对在乙酸乙酯制备过程中存在的若干问题进行了调整与总结，从各对比数据可以看出，通过改变其反应物用量、筛选催化剂种类和控制反应时间等手段，可以有效提高产量，减少副产物生成量，也降低了实验的危险性以及对环境的污染程度。

有机化学实验是一门同时需要动脑与动手能力的学科，然而类似于乙酸乙酯的合成这样形成定式的学习项目，往往会使学生失去进一步思索和探讨问题的兴趣。因此，通过引导他们对实验负面现象和不理想结论的大胆质疑和求证，运用科学的研究方法，并对实验数据及时进行归纳总结，可以激发其学习动力，培养创新精神和积极主动的思索意识。

参考文献

[1] 刘宝殿.化学合成实验[M].高等教育出版社，2005.

[2] 刘春龙，解庆范.牡丹江师范学院报（自然科学版）[J].1996（2）.endprint