乙酸乙酯制備方法的改進(jìn)

季衛(wèi)剛，周勉，肖湘，張定林，賀建

(第三軍醫(yī)大學(xué)檢驗(yàn)系，重慶400038)

乙酸乙酯制備方法的改進(jìn)

季衛(wèi)剛，周勉，肖湘，張定林，賀建

(第三軍醫(yī)大學(xué)檢驗(yàn)系，重慶400038)

對乙酸乙酯的制備實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn)，減少了硫酸的用量，采用分餾柱把產(chǎn)物從反應(yīng)體系中移走，簡化了操作，降低了污染，大大提高了收率。

乙酸乙酯;制備

乙酸乙酯的合成實(shí)驗(yàn)理論涉及羧酸的化學(xué)性質(zhì)以及化學(xué)平衡移動原理，實(shí)驗(yàn)操作包含蒸餾、洗滌、干燥、色譜分析等，綜合性強(qiáng)，是目前很多院校都開設(shè)的一個(gè)經(jīng)典有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)。目前大多數(shù)實(shí)驗(yàn)教材都采用王清廉、沈鳳嘉修訂的《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》中的方案。在三頸瓶中加入9 mL乙醇、12 mL濃硫酸和幾粒沸石，滴液漏斗中加入14 mL乙醇和14.3 mL冰醋酸，先把滴液漏斗中的混合液放下3～4 mL，然后升溫到110～120℃，滴加余下混合液，滴加完畢，繼續(xù)加熱15 min，至反應(yīng)溫度升到130℃不再有液體餾出為止。餾出液依次用飽和碳酸鈉溶液、飽和氯化鈉溶液、飽和氯化鈣溶液洗滌，有機(jī)相無水硫酸鎂干燥。粗品蒸餾得到產(chǎn)品，產(chǎn)量10～12 g。

該方案存在以下問題:①硫酸用量大，反應(yīng)后有大量的酸性廢液產(chǎn)生，帶來很大的環(huán)保問題。同時(shí)，由于大量硫酸的存在，在反應(yīng)過程中，反應(yīng)溫度很容易過高，學(xué)生用電熱套加熱時(shí)，控溫不好甚至出現(xiàn)過150℃的高溫，造成副反應(yīng)過多和有機(jī)物的炭化。②反應(yīng)操作繁瑣，反應(yīng)過程中需要注意控制反應(yīng)溫度和滴加速度，對學(xué)員而言難度較大，反應(yīng)餾出液含有乙酸乙酯、水、乙酸、乙醇甚至還有副產(chǎn)物乙醚，純化步驟復(fù)雜，要多次洗滌。③收率低，原方案為促進(jìn)平衡向正反應(yīng)方向移動，采取蒸餾的方法把乙酸乙酯和水從反應(yīng)體系中蒸出，但由于反應(yīng)溫度過高，部分乙酸和乙醇未反應(yīng)就直接被蒸出，導(dǎo)致收率低。從我們多年實(shí)驗(yàn)情況看，大多數(shù)都在6～8 g，少數(shù)學(xué)員能達(dá)到教材上所講的10～12 g。

針對上述問題，我們對此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，不用滴加，一次投料，減少硫酸用量，加裝刺形分餾柱，蒸出乙酸乙酯和水，簡化了反應(yīng)操作，減少了酸性廢水量，大大提高了產(chǎn)量。

1 儀器和試劑

圓底燒瓶，電加熱套，20 cm刺形分餾柱，蒸餾頭，溫度計(jì)，直形冷凝管，尾接管、分液漏斗，錐形瓶，阿貝折光儀，冰醋酸，無水乙醇，硫酸，飽和氯化鈣溶液，無水硫酸鎂。

2 實(shí)驗(yàn)

在100 mL圓底燒瓶中加入23 mL無水乙醇和14.3 mL冰醋酸，混合均勻后，加入2 mL濃硫酸，再加入幾粒沸石，圓底燒瓶上加裝刺形分餾柱和蒸餾裝置。電熱套加熱，收集餾出液體，當(dāng)蒸餾頭出溫度超過73℃并持續(xù)上升時(shí)停止反應(yīng)。反應(yīng)混合液用10 mL飽和氯化鈣溶液洗滌2次，有機(jī)相用無水硫酸鎂干燥。干燥后的粗品乙酸乙酯濾入蒸餾瓶中，水浴加熱進(jìn)行蒸餾，收集73～78℃的餾分，稱重并測量其折光率。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2012年我們在臨床、預(yù)防檢驗(yàn)等專業(yè)500余名學(xué)員中采用改進(jìn)方案制備乙酸乙酯，絕大部分學(xué)員產(chǎn)品量都在18 g以上，少數(shù)同學(xué)甚至得量在20 g以上，已經(jīng)接近按乙酸完全轉(zhuǎn)化的量，所得產(chǎn)品折光率經(jīng)校正(儀器自身、溫度因素)后在1.3720左右，與理論值1.372 7非常接近，說明制備的乙酸乙酯純度較高。

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)所取得的成果及原因分析如下:

3.1 乙酸乙酯產(chǎn)量大大提高

與原方案相比，改進(jìn)方案乙酸乙酯的產(chǎn)量提高了1倍以上，主要原因有以下幾點(diǎn):①有效地減少了副反應(yīng)。由于濃硫酸的用量大大減少(由原來的12 mL減為2 mL)，在整個(gè)反應(yīng)體系中存在大量沸點(diǎn)相對較低的反應(yīng)物乙醇和乙酸，反應(yīng)溫度始終保持在78℃左右，保證不會由于反應(yīng)溫度過高生成乙醚等副產(chǎn)物，也減少了有機(jī)物的炭化，反應(yīng)完畢后殘液多為微黃色，不像原方案很多都炭化變黑。②采用分餾方式有效地把反應(yīng)產(chǎn)物移出反應(yīng)體系，而絕大多數(shù)反應(yīng)物仍留在反應(yīng)體系中反應(yīng)。從表1我們可以看出，采用分餾方式，在低于71.8℃餾出的混合液中主要成分為乙酸乙酯和水，乙醇的含量很少，而乙酸不會蒸出，達(dá)到了把反應(yīng)產(chǎn)物從體系中移出促進(jìn)平衡右移的目的。而原方案中在110～120℃反應(yīng)，邊反應(yīng)邊蒸餾，如此高的溫度下，有大量的乙酸和乙醇未反應(yīng)即被蒸餾，影響了收率。

表1 乙酸乙酯與水或乙醇形成共沸物的組成和沸點(diǎn)

3.2 反應(yīng)操作簡化，反應(yīng)時(shí)間縮短

原方案未防止反應(yīng)溫度過高，需要注意控制反應(yīng)溫度，如采用電熱套加熱，控溫是比較困難的，我們經(jīng)常觀察到有學(xué)員反應(yīng)溫度達(dá)到了150℃以上，而且反應(yīng)物滴加需要時(shí)間也較長。而改進(jìn)方案不需滴加，直接一次性投料反應(yīng)，時(shí)間大大縮短，學(xué)員多在20 min左右即完成了合成反應(yīng)。另外，原方案反應(yīng)溫度較高，餾出物中除了乙酸乙酯和水外，還有乙酸和乙醇，反應(yīng)完畢后需要先用碳酸鈉飽和溶液洗去乙酸，在用飽和氯化鈣溶液除去乙醇前，還必須用飽和食鹽水洗去殘留的碳酸鈉，操作繁瑣。而改進(jìn)方案因乙酸不會從反應(yīng)體系中蒸出(反應(yīng)完用pH試紙測蒸出液體為中性)，蒸出的乙醇又比較少，所以只需要除去乙醇即可，簡化了洗滌步驟。

3.3 節(jié)約試劑，保護(hù)環(huán)境

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案相比原方案濃硫酸用量僅為原來的1/6，省去了原來的一次飽和碳酸鈉溶液洗滌和2次飽和氯化鈉溶液洗滌，節(jié)約了試劑。而且反應(yīng)完畢后強(qiáng)酸性廢液大大減少，對環(huán)境較為友好。

4 結(jié)語

教學(xué)實(shí)驗(yàn)《乙酸乙酯的準(zhǔn)備》通過采取分餾的反應(yīng)形式，降低了硫酸的用量，簡化了操作，提高了乙酸乙酯的產(chǎn)量。但實(shí)驗(yàn)還有地方可以進(jìn)一步優(yōu)化，比如采用磷酸或硫酸氫鈉等代替濃硫酸。

TQ225.241

A

1003－3467(2012)14/16－0020－02

2012－06－15

季衛(wèi)剛(1975－)，男，博士，主要從事有機(jī)化學(xué)教學(xué)和精細(xì)化工品合成工作，電話:13452360160。