乙酸正丁酯的制备

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1 CH3COOH + CH3CH2CH2CH2OH CH3COOCH2CH2CH2CH3 + H2O浓H2SO4乙酸正丁酯的制备

一、 实验目的

1.学习酯的合成反应和机理，掌握乙酸正丁酯的制备方法。

2.掌握在可逆反应中利用平衡移动原理提高产率的方法。

3.掌握回流分水、液体洗涤及液体干燥等基本操作；掌握共沸蒸馏分水法的原理和分水器（油水分离器）的使用。

4.学习利用分水器进行共沸蒸馏装置的搭装和使用，进一步掌握简单蒸馏操作。

二、 产品特性及用途

乙酸正丁酯：英文名：butyl acetate，结构式CH3COOC4H9,分子量116.16。

物理性质：无色透明液体，有水果香味，沸点126℃，凝固点-77.9℃，相对密度0.8825，折射率1.3951，闪点33℃，在水中的溶解度288.16K时为0.8%（质量），293.16K时为1.0%（质量）。水在乙酸正丁酯中293.16K时的溶解度为1.86%（质量）。乙酸正丁酯易溶于松脂、酯胶、苯并呋喃树脂、达马树脂、榄香酯、乳香、贝壳衫脂、马尼拉橡胶、杜仲胶、甘酞树脂等天然树脂，以及聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、氯化橡胶等合成树脂，也能溶于钙镁锌等金属的树脂酸盐。

化学性质：乙酸正丁酯加碱水解，生成乙酸和正丁醇。能与乙醇、甲醇进行酯交换，与AlCl3形成加合物。此外，在光照下，能发生氯化反应，可得到1-氯取代物和4-氯取代物。

毒性、安全、储存及运输：乙酸正丁酯易燃，操作场所最高允许浓度为0.95 mg/L。由于乙酸正丁酯在常温时就易燃，所以严禁与炸药类物质一起运输。火灾时宜用干粉、二氧化碳灭火器乙酸正丁酯对中枢神经系统有抑制作用，吸入会刺激肺胞粘膜，引起肺气肿，造成支气管炎，如经口进入人体内会刺激消化系统，引起胃和十二指肠充血，造成肠膜淤血。操作场所要保持良好通风，操作人员要备防护用具，如溅入眼内，应立即用清水冲洗并用药物治疗。

乙酸正丁酯的用途：1、是优良的有机溶剂，广泛用于硝化纤维清漆中，在人造革、织物及塑料加工过程中用作溶剂，也用于香料工业。

2、GB2760一96规定为允许使用的食用香料。作为香料，大量用于配制香蕉、梨、菠萝、杏、桃及草莓、浆果等型香精。亦可用作天然胶和合成树脂等的溶剂。

3、偶用于果香型香精中，主要取其扩散力好的性能，更适宜作头香香料使用，但用量宜少，以免单独突出而影响效果。可大量用于如杏子、香蕉、桃子、生梨、凤梨、悬钩子、草莓等食用香精中。

4、优良的有机溶剂，对醋酸丁酸纤维素、乙基纤维素、氯化橡胶、聚苯乙烯、甲基丙烯酸树脂以及许多天然树脂如栲胶、马尼拉胶、达玛树脂等均有良好的溶解性能。广泛应用于硝化纤维清漆中，在人造革、织物及塑料加工过程中用作溶剂，在各种石油加工和制药过程中用作萃取剂，也用于香料复配及杏、香蕉、梨、菠萝等各种香味剂的成分。

5、用于火棉胶、硝化纤维、清漆、人造革、医药、塑料及香料工业中.是一种优良的有机溶剂，能够溶解松香、聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯、聚氯乙烯、氯化橡胶、杜仲胶、聚甲基丙烯酸甲酯等。

6、用作分析试剂、色谱分析标准物质及溶剂。

三、 实验原理

主反应： 四

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2 CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH=CH2 + H2O浓H2SO4

副反应：

羧酸与醇在少量酸性催化剂（如浓硫酸）存在下，加热，脱水生成酯，这个反应叫酯化反应。常用的酸催化剂有：浓硫酸，磷酸等质子酸，也可用固体超强酸及沸石分子筛等。酯化反应是可逆反应，即在达到平衡时，反应物和产物各占一定比例。对于这样的反应，加热和加催化剂，能加速反应，但不能提高产率。而只有增大反应物浓度或减少生成物浓度，使平衡向正方向移动才能提高产率。

本实验中，采用回流分水装置，随时将反应中所生成的水从体系中除去，以使平衡向正方向进行，从而提高产率。

四、 仪器和试剂

仪器：蒸馏装置玻璃磨口仪器、球形冷凝管、分水器、圆底烧瓶（50ml）、温度计（150℃）、锥形瓶（50ml）、烧杯（400ml）、电热套、分液漏斗、量筒（10ml、50ml）、电热套、铁架台、铁夹及十字头、铁圈、橡胶水管、天平。

试剂：正丁醇11.5mL，冰醋酸7.2mL，浓硫酸，10%碳酸钠溶液，无水硫酸镁、冰块、沸石、甘油、pH试纸。

五、 实验步骤

1、50 mL圆底烧瓶中，加11.5 mL 正丁醇, 7.2 mL冰醋酸和3～4d浓H2SO4（催化反应）,

混匀，加2颗沸石。

2、接上回流冷凝管和分水器。在分水器中预先加少量水至略低于支管口（约为1～2 cm）,目的：使上层酯中的醇回流回烧瓶中继续参与反应，用笔作记号并加热至回流，记下第一滴回流液滴下的时间，并控制冷凝管中的液滴流速为1～2d/s。

3、反应一段时间后，把水分出并保持分水器中水层液面在原来的高度。

4、大约40 min后，不再有水生成 (即液面不再上升)，即表示完成反应。

5、停止加热，记录分出的水量。

6、冷却后卸下回流冷凝管，把分水器中的酯层和圆底烧瓶中的反应液一起倒入分液漏斗中。在分液漏斗中加入10mL水洗涤，并除去下层水层（除去乙酸及少量的正丁醇）；有机相继续用10 mL 10%Na2CO3 洗涤至中性（除去硫酸）；上层有机相再用10 mL 的水洗涤除去溶于酯中的少量无机盐，最后将有机层到入小锥形瓶中，用无水可硫酸镁干燥。

7、蒸馏：将干燥后的乙酸正丁酯倒入干燥的30mL蒸馏烧瓶中（注意不要把硫酸镁倒进去！），加入2粒沸石，安装好蒸馏装置，加热蒸馏。收集124~126℃的馏分。

8、折光率的测定

9、计算产率。

2CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3 + H2O浓H2SO4四 川 化 工 职 业 技 术 学 院

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3 操作流程

7.2mlHOAc, 11.5mln-C4H9OH, 2-3d浓H2SO4回流，分水分水器烧瓶H2OCH3COOC4H9, HOAc, C4H9OH, H2SO410ml水洗涤下层（水层）上层（有机层）HOAc, C4H9OH, H2SO4,H2OCH3COOC4H9, HOAc, C4H9OH, H2SO4弃去10ml10%碳酸钠溶液洗涤下层（水层）上层（有机层）H4H9OH, CH3COONa, Na2SO4, H2OCH3COOC4H9, C4H9OH, Na2CO3弃去下层（水层）上层（有机层）10ml水洗涤H2O, Na2CO3CH3COOC4H9, H2O, C4H9OH无水MgSO4干燥蒸馏收集124℃-126℃馏分称重测折光率

提纯流程图 四 川 化 工 职 业 技 术 学 院

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4 CH3COOH + CH3CH2CH2CH2OH CH3COOCH2CH2CH2CH3 + H2O浓H2SO4CH3COOC4H9CH3COOHH2SO4H2O10ml水水层有机层n-C4H9OHCH3COOHH2SO4H2OCH3COOC4H9CH3COOHH2On-C4H9OHH2SO410ml10%Na2CO3水层有机层CH3COONaNa2SO4n-C4H9OHNaHCO3H2OCH3COOC4H9NaHCO3H2O10ml水水层有机层NaHCO3H2OCH3COOC4H9H2O无水MgSO4CH3COOC4H9n-C4H9OH干燥

六、 实验记录和数据处理

乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯，有关物质的相关数据如下表

化合物 相对分子质量 密度/g.cm-3 沸点/ 溶解度/100g水

正丁醇 74 0.80 118.0 9

乙酸 60 1.045 118.1 互溶

乙酸正丁酯 116 0.882 126.1 0.7

正丁醇的质量=0.80*11.5=9.2g；物质的量=9.2/74=0.125mol

乙酸的质量=1.045*7.2=7.524g；物质的量=7.524/60=0.125mol

60 74 116

根据化学反应方程式可知理论生产乙酸正丁酯的质量=0.125*116=14.5g

在实验中乙酸正丁酯的产量为11.35g

产率=11.35/14.5*100%=78.27%

七、 产品检验分析

纯品乙酸正丁酯性状具有愉快水果香味的无色易燃液体，折射率1.3951。本实验制得四 川 化 工 职 业 技 术 学 院

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5 的产品和工业品大致相同，不是纯品。

八、 实验注意事项

1.在加入反应物之前，仪器必须干燥。

2.高浓度醋酸在低温时凝结成冰状固体（熔点16.6℃）。取用时可温水浴热使其熔化后量取。注意不要碰到皮肤，防止烫伤。

3.浓硫酸起催化剂作用，只需少量即可；滴加浓硫酸时，要边加边摇，以免局部碳化。

4.分水器中应预先加入一定量的水，在分水器上用笔做一标记在反应过程中，生成的水由分水器放出，但水面需要保持在标记处。由生成的水量判断反应进行的程度。反应进行完全时应观察不到有水带出的浑浊现象。最后记下生成水的量，与计算所得到的理论产量比较。

5.在反应刚开始时，一定要控制好升温速度。要在80C加热15分钟后再开始加热回流，以防乙酸过早地蒸出，影响产率。

6.用10％ Na2CO3洗涤时，因为有CO2气体放出，所以要注意放气，同时洗涤时摇动不要太厉害，否则会使溶液乳化不易分层。

7.pH试纸使用时要放再表面皿中，且只需要几张即可。

8.蒸馏装置必须干燥，仪器在烘箱中或气流烘干器上烘干（分液和干燥产物之应前先把仪器洗干净放入烘箱中干燥后再使用。

9.产物经称重后，经老师检查记录后，再倒入回收瓶中。