Экспериментальная часть
2СН3СН2СН2СН2OН СН3СН2СН2СН2OСН2СН2СН2СН3 + H2O.
Порядок выполнения работы
В круглодонную колбу, соединённую с помощью двурогого форштоса с капельной воронкой и насадкой Дина-Старка, снабжённой обратным холодильником, вносят 30 мл н-бутилового спирта и при перемешивании добавляют 3,4 мл концентрированной серной кислоты. В колбу опускают «кипелки» и медленно нагревают на колбонагревателе до слабого кипения. При температуре 91ОС отгоняется тройная смесь: н-бутиловый спирт - вода - дибутиловый эфир. Дистиллят по мере накопления сливают из ловушки в мерный цилиндр, верхний слой, представляющий собой смесь спирта с эфиром, медленно возвращают в реакционную колбу через капельную воронку, а нижний - воду - собирают. Такой процесс многократно повторяют, пока не соберётся вода в количестве, рассчитанном по уравнению реакции. Добавление спирто-эфирной смеси из капельной воронки и отбор воды нужно производить медленно, не допуская перегревания и осмоления реакционной массы. После окончания реакции (примерно через 3 ч) содержимое колбы охлаждают, к нему осторожно приливают 20 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия и всю смесь переносят в делительную воронку.
Там её промывают несколько раз 10%-ным раствором гидроксида натрия, затем водой и насыщенным водным раствором хлорида натрия (около 20 мл).
Продукт реакции сушат прокалённым хлоридом кальция, затем фильтруют и перегоняют из круглодонной колбы с небольшим дефлегматором. Сначала собирают фракцию с температурой кипения до 135°С, её отбрасывают, а в колбу вносят небольшой (с полгорошины) кусочек металлического натрия и отгоняют дибутиловый эфир, собирая фракцию с температурой кипения 140-145°С. Перегонку нельзя вести досуха, так как простые эфиры с кислородом воздуха образуют пероксиды, которые при нагревании взрываются.
Дибутиловый эфир (1-бутоксибутан)
– бесцветная жидкость, смешивается
с этиловым спиртом, диэтиловым
эфиром, в воде не растворяется.
Температура кипения 142,4°С,
=
0,6788 г/см3,
= 1,4010.
ИK-спектр приведён на рисунке 2.
Рисунок 2. ИК-спектр дибутилового
Выход 12 г (55% от теоретического)
Контрольные вопросы:
Что такое алкилирование ?
По какому процессу происходит алкилирование ?
Опишите физико-химические свойства дибутилового эфира ?
В какие реакции вступает дибутиловый эфир ?
Лабораторная работа №4 Синтез бутилацетата (уксусно-бутилового эфира)
Цель: получение бутилацетата
Реактивы: уксусная кислота (ледяная) – 21 г (20 мл); н-бутиловый спирт – 25 г (31 мл); серная кислота (ρ = 1,84 г/см3) – 3,7 г (2 мл); хлорид кальция безводный; гидрокарбонат натрия, 5%-ный раствор.
Посуда и оборудование: колба круглодонная вместимостью 100 мл; капельная воронка; делительная воронка; холодильник водяной; насадка Дина-Старка; колба Вюрца; термометр; двурогий форштос; баня песчаная.
Теоретические основы
Замена атома водорода амино- или гидроксигруппы остатком кислородсодержащей минеральной, карбоновой или сульфокислоты называется ацилированием.
Метод ацилирования применяется для двух различных целей. В одних случаях введённая ацильная группа сохраняется до образования конечного продукта, в других – ацилирование осуществляется для защиты амино- или гидроксигруппы с освобождением ацила после использования ацилированного продукта в каких-либо реакциях.
Ацилирование спиртов (фенолов) и аминов протекает по механизму
нуклеофильного замещения. Строго установлено, что в этой реакции роль субстратов выполняют ацилирующие агенты, а их взаимодействие с нуклеофилами протекает через стадию образования тетраэдрического промежуточного соединения (I):
(здесь В = OR', NHR'; X = OH, Hal, OCOR, OR).
Реакции, катализируемые кислотами, протекают с образованием аналогичных промежуточных продуктов. Например, в процессе этерификации реакционноспособной частицей является соединение (II):
которое, присоединяя молекулу спирта, образу2ет комплекс (III) с последующим отщеплением воды:
В практике ацилирования широкое применение получили уксусная и муравьиная кислоты, уксусный и фталевый ангидриды, а также хлорангидриды кислот: хлористый ацетил CH3COCl, хлористый бензоил С6H5COCl.