對甲苯乙酮的制備

對甲苯乙酮的制備作者：xxx學(xué)號：xxx摘要：以甲苯和乙酸酐為原料，無水氯化鋁為催化劑，制備對甲基苯乙酮。在實驗過程中，要求掌握實驗室中利用FriedelCrafts?；苽鋵谆揭彝脑砗头椒āＭ瑫r要求掌握帶有氣體吸收裝置的加熱回流等基本操作，學(xué)會控制無水的反應(yīng)條件。關(guān)鍵詞：對甲苯乙酮、傅克酰基化反應(yīng)、乙酸酐、尾氣吸收Thepreparation

oftoluene

AcetophenoneAuthor:

xxxNumber:

xxxAbstract:Toluene

andaceticanhydride

isasrawmaterials,Anhydrousaluminiumchloride

isascatalysttopreparatefor

methylacetophenone.

Intheexperimentalprocess,

werequiretomasterthe

principleandmethodof

preparing

methylacetophenone

usingFriedel

Craftsacyl

laboratory.

Atthesametime,we

requiretomaster

withgas

absorption

heatingreflux

device

andotherbasicoperations,tolearntocontrol

theanhydrous

reactionconditions.Keywords:

absorptionof

toluene

acetophenone,

FriedelCraftsacylationreaction,aceticanhydride,

tailgas對甲基苯乙酮為無色略帶黃色的透明液體，在稍低的溫度下凝固，具有山楂子花的芳香及紫苜蓿、蜂蜜和香豆素的香味，且香氣較苯乙酮較為柔和，極度稀釋后有及草莓似的甜香味。對甲基苯乙酮的沸點為226度，熔點為28度，密度為1.0051，折射率為1.5335，閃點為92度，易溶于乙醇、乙醚、氯仿和丙二醇等，幾乎不溶于水和甘油。對甲基苯乙酮有毒，應(yīng)避免吸入對甲基苯乙酮的蒸氣，避免與眼睛、皮膚接觸，其存在于烤煙煙葉、白肋煙煙葉、香料煙煙葉、煙氣中。天然存在于可可、黑醋栗、玫瑰木油、巴西檀木油、西藏柏木油、芳樟油，以及含羞草中。制備對甲基苯乙酮主要是采用乙?；?，以甲苯和醋酸酐為原料，在無水三氧化鋁催化劑存在下，進行乙酰化反應(yīng)，然后冰解、中和、水洗、分離、蒸餾而得。也可以從巴西檀香木、玫瑰木等天然原料中經(jīng)精餾提取而得。對甲基苯乙酮常用于調(diào)和花精油，也用于香皂及草莓等水果味香料的制造。對甲基苯乙酮也常用于烘烤食品、糖果、布丁，可用于日化香精和食用香精的配方中。結(jié)果與討論實驗裝置的選取制備反應(yīng)中，常用酸酐代替酰氯作酰化試劑，這是由于與酰氯相比，酸酐原料易得、純度高、操作方便，無明顯的副反應(yīng)或有害氣體放出；反應(yīng)平穩(wěn)且產(chǎn)率高，產(chǎn)生的芳酮容易提純。與烷基化反應(yīng)的另一不同點是，酰化反應(yīng)由于酮基的致鈍作用，阻礙了進一步的取代反應(yīng)，故產(chǎn)物純度高，不存在烷基化反應(yīng)的多元取代物，因此，制備純凈的側(cè)鏈烷基苯通常是通過?；磻?yīng)接著還原羧基來實現(xiàn)的。酰基反應(yīng)也不存在于烴基化反應(yīng)中的重排反應(yīng)，這是由于酰基陽離子通過共振作用增加了穩(wěn)定性。實驗裝置：在反應(yīng)的過程中，由于催化劑無水氯化鋁能夠在有水的條件下發(fā)生水解，而失去催化劑的效應(yīng)，故體系中應(yīng)該保持無水。在進行反應(yīng)前，相關(guān)的實驗儀器應(yīng)該進行烘干處理，相應(yīng)的反應(yīng)試劑也應(yīng)該進行除水。恒壓滴液漏斗的使用，一方面可以避免空氣中的水蒸氣進入反應(yīng)體系，另一方面可以很好的控制反應(yīng)速率。因為甲苯和乙酸酐在無水氯化鋁作為催化劑的條件下發(fā)生反應(yīng)時，反應(yīng)速率非常迅速，同時會放出大量的熱量。其次，由于甲苯的沸點較低，因此在反應(yīng)過程中，應(yīng)該加入一個回流裝置，減少甲苯的蒸出，提高反應(yīng)的產(chǎn)率。由實驗原理可知，在反應(yīng)的過程中有有毒氣體氯化氫的產(chǎn)生，故該反應(yīng)裝置中應(yīng)該再加一個尾氣吸收裝置，為了避免水蒸氣進入反應(yīng)體系，在球型冷凝管和尾氣吸收裝置之間還應(yīng)該加入一個干燥管。后將反應(yīng)液進行冰解，由于甲苯，對甲基苯乙酮，副產(chǎn)物領(lǐng)甲基苯乙酮等都不溶于水，故可以用分液裝置將體系中的水溶液分離。最后由于甲苯等不能通過分液的方法將其與產(chǎn)物對甲基苯乙酮分開，且甲苯的沸點為110.6度，對甲基苯乙酮的沸點為225度，故可以用蒸餾的方式將甲苯從產(chǎn)物中分離出來。1.2實驗現(xiàn)象的分析無水氯化鋁為淺黃色或者白色的晶體，往甲苯中加入無水氯化鋁后，溶液就變?yōu)榱藴\黃色。后用恒壓滴液漏斗向三頸瓶中加入乙酸酐，因為產(chǎn)生了氯化氫有毒氣體，故液面有氣泡產(chǎn)生。加入乙酸酐后，由于三氯化鋁與醋酐的鋁合物或者三氯化鋁和對甲基苯乙酮羰基絡(luò)合，使溶液呈現(xiàn)較深的橘色。開始加熱后，由于無水氯化鋁水解生成堿式氯化鋁，由于堿式氯化鋁為灰黑色的沉淀，且反應(yīng)體系中磁子在攪拌導(dǎo)致堿式氯化鋁不能夠沉淀下來形成了懸濁液，使溶液整體呈現(xiàn)黃褐色。燒瓶中的白霧可能為甲苯和氯化氫的混合物。對反應(yīng)體系進行加熱后，由于甲苯的沸點并不是很高，因此會在球型冷凝管中冷凝回流。反應(yīng)完全后，將三頸瓶中的反應(yīng)液倒入到12.5克的冰水中進行冰解時，溶液先變成了紫色，后變?yōu)樽睾稚撞砍霈F(xiàn)白色沉淀。因為加入了冰和鹽酸，其破壞了三氯化鋁和?；醯慕j(luò)合，釋放了產(chǎn)物，因為對甲基苯乙酮為略帶黃色的透明液體，故由于對甲基苯乙酮和堿式氯化鋁的同時存在，導(dǎo)致溶液為黃褐色。加入的鹽酸的量不夠多，無法溶液因水解產(chǎn)生的氫氧化鋁的沉淀，故溶液底部還有一層白色沉淀。將溶液分液時，由于甲苯作為溶劑，密度為0.87，產(chǎn)物對甲基苯乙酮的密度為1.0051，略大于水，故有機相浮在水相上。后兩次用石油醚進行萃取時，由于石油醚的密度比水的小，故有機相都在水相上，且水相中溶解的產(chǎn)物對甲基苯乙酮的量越來越少，故每次有機相的顏色都越來越淺，從橘黃色變?yōu)闇\黃色。最后對有機相進行蒸餾時，由于甲苯的沸點較低，且在混合物中的量是最大的，因此在蒸餾過程中，首先會有大量的無色透明液體蒸出，該無色透明液體就為甲苯，蒸餾燒瓶中剩余的液體則被視為產(chǎn)物對甲基苯乙酮。1.3產(chǎn)物產(chǎn)率誤差分析及波譜分析經(jīng)計算，理論產(chǎn)量為2.43，實驗過程中實際產(chǎn)量為1.80克，產(chǎn)率為74.1%用恒壓滴液漏斗向三頸瓶中滴加乙酸酐時，由于恒壓滴液漏斗有漏液現(xiàn)象，故乙酸酐有所損失。部分未反應(yīng)的乙酸酐，在冰解的過程中水解了，生成了醋酸，醋酸與氯化鋁反應(yīng)，該反應(yīng)作為該試驗的副反應(yīng)而使乙酸酐不能完全反應(yīng)轉(zhuǎn)化生成為對甲基苯乙酮。在剛開始反應(yīng)時，還可能因為乙酸酐的滴加速度過快而導(dǎo)致反應(yīng)放熱過多，一部分乙酸酐碳化了，又損失了一部分的反應(yīng)原料，故反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率只有74.1%。結(jié)論該反應(yīng)，乙酸酐的滴加速度很關(guān)鍵，由于乙酸酐的總量本身就很少，因此在控制滴加速度時，可能因為操作的問題使乙酸酐的滴加速度過快，反應(yīng)劇烈，放熱迅速，使乙酸酐碳化，大大的降低的對甲基苯乙酮的產(chǎn)率。若是在反應(yīng)前將一部分甲苯與乙酸酐混合，一部分甲苯盛放在三頸瓶中，可以在一定程度上解決。其次將三頸瓶中的溶液進行冰解時，用玻璃棒引流，可以改為用滴定管等緩慢往下滴。掌握傅克?；磻?yīng)在實驗過程中是及其有利的，了解了反應(yīng)原理，在該反應(yīng)中，對一些副產(chǎn)物的生成可以更加了解，可以根據(jù)個人實驗情況調(diào)整反應(yīng)溫度。實驗部分3.1儀器與試劑儀器：三頸瓶、恒壓滴液漏斗、溫度計、球型冷凝管、干燥器、磁力加熱攪拌器、鐵架臺、燒杯、過濾漏斗、橡膠管、分液漏斗、錐形瓶、蒸餾燒瓶、直型冷凝管、尾接管試劑：7.00ml甲苯、5.00g無水氯化鋁、1.5ml乙酸酐、20ml石油醚、12.5g冰、10ml濃鹽酸、5%氫氧化鈉溶液、無水硫酸鈉3.2實驗方法在裝有回流冷凝管和恒壓滴液漏斗的三頸燒瓶中，加入5.00克無水三氯化鋁和7.0毫升甲苯，冷凝管上口接一個氯化鈣干燥管，干燥管與氯化氫吸收裝置連接。從滴液漏斗中慢慢加入1.5毫升乙酸酐，滴加速度以三口燒瓶稍熱為宜，約十幾分鐘滴加完畢。反應(yīng)過程中要充分攪拌使反應(yīng)充分。在水浴上加熱回流至反應(yīng)體系內(nèi)不再有鹽酸氣體產(chǎn)生為止，待反應(yīng)液冷卻后冰解。將反應(yīng)液倒入盛有10毫升濃鹽酸和12.5克碎冰的燒杯中冰解。若有固體不溶物，可加入少量鹽酸使之溶解。然后將該溶液倒入分液漏斗中，分出有機相，水相用10毫升石油醚分兩次提取，提取液和有機相合并，依次用等體積的5%的氫氧化鈉水溶液和水各洗一次至中性。經(jīng)無水硫酸鈉干燥。先蒸出甲苯，加熱收集198-202度的餾分，得產(chǎn)品承重計算產(chǎn)率。參考文獻：1.基礎(chǔ)化學(xué)實驗對甲苯乙酮的合成-----湖大版2.化學(xué)品數(shù)據(jù)庫------對甲基苯乙酮3.真空精餾技術(shù)提純對甲基苯乙酮的研究，廣州化工，賈鵬飛4.精編有機化學(xué)教程第二版，山東大學(xué)出版社5.有機化學(xué)第二版，郭燦城主編附加材料：實驗室裝置圖反應(yīng)裝置分液裝置蒸餾裝置物性常數(shù)化合物名稱分子量性狀折光率密度熔點沸點溶解度無水三氯化鋁133.5白色顆粒粉末，有強鹽酸氣味---244190----易溶于水、醇、氯仿、四氯化碳，微溶于水甲苯92.14無色透明液體，有類似苯的芳香味1.49610.8669-94.7110.6不溶于水，可溶于苯、醇等多數(shù)有機溶劑乙酸酐102.09無色透明液體，有刺激性氣味1.39041.08-73.1138.6溶于乙醇、乙醚、苯對甲基苯乙酮134.18無色針狀晶體或近乎無色液體1.53351.05128225溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿和丙二醇，幾乎不溶于水濃鹽酸----無色液體，空氣中冒白煙--------------------無水硫酸鈉120.36白色粉末----2661124----溶于水、乙醇、甘油反應(yīng)和后處理實驗步驟和現(xiàn)象時間溫度操作現(xiàn)象14：30如圖搭好實驗裝置圖14：40向三頸瓶中加入7毫升甲苯和5克無水氯化鋁開啟攪拌和冷凝水溶液變成淺黃色溶液黃色加深逐漸變?yōu)槌壬?4：42向恒壓漏斗中加入1.5毫升乙酸酐，緩慢向三頸瓶中滴加溶液橙色加深，有少量氣泡產(chǎn)生15：26恒壓滴液漏斗中的乙酸酐全部滴完15：28118開啟加熱裝置，設(shè)置溫度為110燒瓶中出現(xiàn)白霧，溶液變?yōu)辄S褐色15：31102降低溫度設(shè)置為90溫度計溫度顯示為7415：38115液體回流，瓶中仍有少量白霧15：39113設(shè)置溫度為15015：41體系中仍有白霧產(chǎn)生15：44140液體繼續(xù)回流，有大量白霧產(chǎn)生，溫度計溫度為10815：49146取12.5克冰于燒杯中15：53向燒杯中加入10毫升濃鹽酸，停止加熱，向燒杯中緩慢加入三頸瓶中的溶液溶液變成紫色，后變?yōu)樽睾稚撞砍霈F(xiàn)白色渾濁15：57向燒杯中加入少量濃鹽酸渾濁逐漸消失15：58將燒杯中的溶液倒入分液漏斗中，震蕩液體分層，上層為紅棕色，下層為白色16：00將下層水相從分液漏斗下端口放到燒杯中，上層有機相從分液漏斗上口倒入到蒸餾燒瓶中16：02向水相中加入5毫升石油醚萃取液體分為兩層，上層為橘黃色，下層為無色16：04將水相再次用10毫升石油醚萃取液體分為兩層，上層為淡黃色，下層為無色16：06將有機相混合到蒸餾燒瓶中，加入一定量的5%氫氧化鈉溶液，分液液體分為兩層，上層為紅棕色，下層無色16：10向有機相中加入一定量的清水液體分層16：15向蒸餾燒瓶中加入少量無水