影响正丁醚产率的因素探究

孔雪 周亚峰 刘冰 李娟

摘 要 对影响正丁醚产率的因素进行探究。通过观察制备过程中的细节得出影响正丁醚产率的因素：反应物必须混合均匀;反应温度须严格控温在130℃-140℃。通过制备方法的稍加改进得出影响正丁醚产率的因素：原料正丁醇的加料方式由一次加入改进为多次加入后产率有所提高;选择V正丁醇∶V浓硫酸=8∶1的比例进行反应能获得较高产率;改变分水器的使用方法为多次放水能获得较高产率;50%浓硫酸洗涤液的浓度过高，降低浓度为40%后产物损失减少。

关键词 正丁醚的制备;混合;温度;分水器;加料方式;比例;浓度

正丁醚的制备是大学有机化学实验中非常重要的实验[1]，由于该实验涉及分水器的使用，常作为各高校典型的教学实验来开展。实验内容如下：将12.5g正丁醇和浓硫酸一次性放入三颈烧瓶中进行分水回流，当分水器中预留的1.5ml全部被水充满时，即可停止反应。分离提纯的方法为：先用水洗涤一次，再用50%的硫酸分两次洗涤，再用水洗涤，最后用无水氯化钙干燥。最终蒸馏收集馏分，产率45%～54%。但在实际操作过程中学生们的最终产率与教材相比会低很多，现对影响正丁醚产率的因素进行探究。

1制备过程中的细节处理对正丁醚产率的影响

1.1 反应物混合均匀程度对产率的影响

浓硫酸在加入过程中如果混合不均匀，易导致局部浓度过高，加热过程中易发生碳化，产生额外的副产物，导致产率不高。所以加入浓硫酸要分批多次加入，并不断搅拌，保证反应物混合均匀才能得到较高产率的产物。

1.2 反应温度的控制对产率的影响

由于恒沸物的存在该反应开始回流时的温度大概在110℃，随着分水量的增加，温度逐渐上升至130℃，控制温度在130～140℃一段时间，可得较高产率，若低于130℃则产率不高[2]。按教材上的实验方法不同反应温度下得到的产率见下表1。

2制备方法的改进对正丁醚产率的影响

2.1 正丁醇的加料方式对产率的影响

通过查阅文献资料[3]得知，正丁醇与浓硫酸先生成硫酸氢丁酯，使一定量的正丁醇留在酸液中，导致产率不高。现通过改变正丁醇的加料方式来影响产率，实际操作如下：在其他操作一致的基础上，将正丁醇的加料方式分为两种，一种按教材上的方法一次性加入，一种为先加入一半在反应瓶中，剩下的一半在反应温度升至130℃左右时由恒压滴液漏斗多次加入。

改变正丁醇的加料方式为多次加入，可使更多的硫酸氢丁酯转化为产物，以提高正丁醇的利用率，产率可提高到47.1%。由此可见，正丁醇的加料方式影响了正丁醚的产率。

2.2 正丁醇与浓硫酸的体积比对产率的影响

在正丁醇的加料方式为多次加入的前提下，选择反应物不同的体积比进行实验。

V正丁醇∶V浓硫酸=8∶1时获得的产率最大，可达50.1%。分析原因如下：浓硫酸用量过大，不仅产生的副产物较多，也会占用更多的正丁醇生成大量的硫酸氢丁酯。浓硫酸用量过少，同一时间内产物较少，所以相同的反应时间内选择合适的比例能获得较高的产率。由此可见，反应物的体积比对产率有影响。

2.3 改变分水器的使用方法对产率的影响

教材上对分水器的使用要求如下，反应前在分水器中加入（V-X）mL水，V是分水器的体积，X是略大于理论分水量的水的体积。该方法由于提前放掉了一部分水，分水器中空出一些体积，而开始反应时产生的水量并不多，大部分为有机原料，导致这些原料滞留在分水器中不能迅速返回到反应体系中参与反应。现采用多次放水的方法，即减少首次放水的量到0.5mL，等分液层到达支管口时再次放水0.5ml左右，可多次重复[4]。

改变分水器为多次放水后，产率可提高到53.5%。由此可见，改变分水器的使用方法，即使被蒸馏出来的原料更多更快地返回反应瓶中及时参与反应，对产率有影响。

2.4 洗涤除杂过程中浓硫酸的浓度对产率的影响

用50%的浓硫酸洗涤溶液时，同学们在实际操作过程中经常会出现不分层现象，现调整浓硫酸的浓度为40%，避免了以上现象的发生，同时也减少了产物的损失，能在一定程度上提高产率。

3结束语

通过以上分析，要获得较高产率的正丁醚，首先要多注意细节上的处理：混合原料时注意多次少量地加入浓硫酸，确保混合均匀;反应温度需要控制在130～140℃，保证产物的生成。其次对教材上的制备方法稍加改变也会影响正丁醚的产率：正丁醇和浓硫酸选择体积比1∶8时获得的产率较高;改变正丁醇的加料方式，使硫酸氢丁酯更多地转化为产物对产率有一定的影响;改变分水器的使用方法为多次放水使产率有所提高;将50%浓硫酸洗涤液的浓度降为40%后能减少产物的损失。以上因素都对正丁醚的产率有一定的影响。

参考文献

[1] 曾和平.有机化学实验第四版[M].北京：高等教育出版社，2014：115-117.

[2] 秦丙昌，靳晓宁，陈永玲，等.正丁醚制备实验的改进[J].化学教育，2014，35（2）：27-30.

[3] 王宝丰，王俊茹，孔琳.提高正丁醚产率的方法[J].天津师大学报，1999，19（3）：26-28.

[4] 许萌，王俊茹，王宝丰，等.分水器使用的新方法[J].化学教育，2004，（1）：49-50.

作者简介

孔雪（1998-），女，河北沧州人;现就读学校：河北师范大学汇华学院，专业：化学。

李娟（1980-），女，河北石家庄人;学历：讲师，现就职单位：河北师范大学汇华学院，研究方向：有機化学实验教学工作。