環(huán)己烯的制備

1、實(shí)驗(yàn)一 環(huán)己烯的制備 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)在酸催化下醇脫水制取烯烴的原理和方法；2、了解簡(jiǎn)單蒸餾和分流的原理，初步掌握簡(jiǎn)單蒸餾和分餾的裝置及實(shí)驗(yàn)操作；3、掌握分液漏斗的使用方法及用干燥劑干燥液體的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1、天然氣石油是烷烴的主要天然來(lái)源。工業(yè)上由石油烴的高溫裂解和催化脫氫-制取烯烴，低碳烯烴的混合物經(jīng)過(guò)分離提純可獲得單一的烯烴。在實(shí)驗(yàn)室中，烯烴主要是有醇脫水和鹵代烷鹵化脫氫兩種方法制得 本實(shí)驗(yàn)采用第一種方法，由環(huán)己醇脫水制備環(huán)己烯本實(shí)驗(yàn)采用對(duì)甲基苯磺酸作為催化劑，是一個(gè)可逆反應(yīng)，為提高反應(yīng)產(chǎn)率，利用一邊反應(yīng)一邊分餾的方法，將環(huán)己烯不斷蒸出，從而使平衡向右移動(dòng)。環(huán)己烯的制備反應(yīng)如下：

2、對(duì)甲基苯磺酸對(duì)甲基苯磺酸 一般認(rèn)為，該反應(yīng)歷程為E1歷程，整個(gè)反應(yīng)是可逆的：酸使醇羥基質(zhì)子化，使其易于離去而生成正碳離子，后者失去一個(gè)質(zhì)子，就生成烯烴。2、試劑的物理常數(shù) 表 環(huán)己醇、環(huán)己烯與水形成的共沸物的組成及沸點(diǎn)沸點(diǎn)/共沸物的組成/% 組成 共沸物環(huán)己醇水環(huán)己烯水161.5100.083.0100.097.870.820.080.09010 由表可以看出：邊反應(yīng)邊蒸出反應(yīng)生成的環(huán)己烯和水形成的二元共沸物（沸點(diǎn)70.8，含水10%）。但是原料環(huán)己醇也能和水形成二元共沸物（沸點(diǎn)97.8，含水80%）。為了使產(chǎn)物以共沸物的形式蒸出反應(yīng)體系，而又不夾帶原料環(huán)己醇，本實(shí)驗(yàn)采用分餾裝置，并控制柱頂溫

3、度不超過(guò)73。3、 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑儀器： 圓底燒瓶 50ml 25ml 直形冷凝管 磁力攪拌鍋 分液漏斗 125ml 蒸餾頭 接液管 磨口錐形瓶 50ml 溫度計(jì) 電熱套試劑： 環(huán)己醇 氯化鈉 5%碳酸氫鈉溶液 無(wú)水氯化鈣 對(duì)甲基苯磺酸 硅油4、 實(shí)驗(yàn)裝置圖 圖1 反應(yīng)裝置 圖2 蒸餾裝置 圖3 分液漏斗5、 實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象記錄 1、投料 在50ml干燥的圓底燒瓶中加入10g環(huán)己醇、4g對(duì)甲基苯磺酸和幾粒沸石，充分搖振使之混合均勻，安裝反應(yīng)裝置。 2、加熱回流、蒸出粗產(chǎn)物產(chǎn)物 電磁攪拌下，油浴加熱（180190），采用邊反應(yīng)邊蒸餾的收集產(chǎn)物的方式，控制分餾柱頂部的溫度不超過(guò)73，餾出液為帶水的

4、混濁液。當(dāng)燒瓶中只剩下很少殘液并出現(xiàn)陣陣白霧時(shí)，即可停止蒸餾。 3、分離并干燥粗產(chǎn)物 將餾出液用氯化鈉（約1g）飽和，然后加入5ml 5%的碳酸鈉溶液中和微量的酸。將液體轉(zhuǎn)入分液漏斗中，振搖（注意放氣操作）后靜置分層，打開(kāi)上口玻塞，再將活塞緩緩旋開(kāi)，下層液體從分液漏斗的活塞放出，產(chǎn)物從分液漏斗上口倒入一干燥的小錐形瓶中，用12g無(wú)水氯化鈣干燥約20min。 4、蒸出產(chǎn)品 待溶液完全清亮透明后，小心濾入干燥的小燒瓶中，投入幾粒沸石后用水浴蒸餾，收集8085的餾分于一已稱量的小錐形瓶中。產(chǎn)品檢出 稱重，并測(cè)量產(chǎn)物的折光率，判斷產(chǎn)物純度。6、 實(shí)驗(yàn)討論1 、催化劑用量對(duì)脫水反應(yīng)的影響 固定環(huán)己醇的用

5、量為20g， 空氣浴浴溫度為170 190C 反應(yīng)時(shí)間 1h ，改變催化劑對(duì)甲苯磺酸的用量 其結(jié)果見(jiàn)表1 從表 1 可知 增加催化劑的用量 產(chǎn)品的收率隨之增加 當(dāng)催化劑的用量達(dá)到 4.0g 時(shí) 產(chǎn)率達(dá)到 96.3% 再增加催化劑的量產(chǎn)率反而會(huì)降低2、反應(yīng)溫度對(duì)脫水反應(yīng)的影響 以 4.0g 對(duì)甲苯磺酸為催化劑，加入20g 環(huán)己醇反應(yīng)時(shí)間,1h， 考察反應(yīng)溫度對(duì)脫水反應(yīng)的影響。其結(jié)果見(jiàn)表2 從表2可知，當(dāng)油浴溫度低于140C 時(shí) 反應(yīng)很慢，由于分餾柱的原因幾乎沒(méi)有餾出液餾出。 油浴溫度超過(guò) 140C 時(shí)，催化劑的活性迅速提高；當(dāng)油浴溫度超過(guò) 190C 時(shí)， 一方面會(huì)有環(huán)己醇蒸出；另一方面會(huì)使催化劑

6、分解，使產(chǎn)品收率降低。 因此， 油浴的溫度控制在180190C 為宜3、應(yīng)時(shí)間對(duì)脫水反應(yīng)的影響 在燒瓶中加入20g 環(huán)己醇，固定對(duì)甲苯磺酸用量為4.0g， 油浴溫度控制在 180 190C 考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫水反應(yīng)的影響 結(jié)果見(jiàn)表 3 由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)品的收率逐漸增大；當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)60min時(shí)，收率已達(dá) 96.3% 。此后再延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，收率增加很少。故反應(yīng)時(shí)間以 1h 為宜。4、幾種催化劑對(duì)環(huán)己醇脫水反應(yīng)催化效果的比較 使用對(duì)甲苯磺酸做催化劑催化合成環(huán)己烯與其它幾種催化劑合成法比較見(jiàn)表 4 由表4可以看出，對(duì)甲苯磺酸對(duì)環(huán)己醇脫水合成環(huán)己烯具有很高的催化活性 ，工藝簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)間短，是合成環(huán)己烯的良好催化劑；同時(shí)，由于對(duì)甲苯磺酸制備工藝簡(jiǎn)單，為對(duì)甲苯磺酸做催化劑提高了很好的基礎(chǔ)。5、結(jié)論 研究證明，對(duì)甲苯磺酸是環(huán)己醇脫水合成環(huán)己烯的良好催化劑