教學(xué)新實(shí)驗(yàn)溴乙烷、苯乙醚的制備

全迎萍 聶建明 張萬(wàn)東

(天津大學(xué) 理學(xué)院化學(xué)系，天津 300354)

教學(xué)新實(shí)驗(yàn)溴乙烷、苯乙醚的制備

全迎萍 聶建明 張萬(wàn)東

(天津大學(xué) 理學(xué)院化學(xué)系，天津 300354)

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)——溴乙烷、苯乙醚的制備，以溴化鈉、硫酸和乙醇為原料，制備溴乙烷，再以氫氧化鈉、苯酚及產(chǎn)品溴乙烷和作原料，進(jìn)一步合成苯乙醚。在有限教學(xué)學(xué)時(shí)內(nèi)，既開闊了學(xué)生視野又鍛煉其綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn) 溴乙烷 苯乙醚

有機(jī)化學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是有機(jī)化學(xué)課程的重要組成部分，能夠幫助學(xué)生從理論上升到實(shí)踐來(lái)理解和掌握有機(jī)化學(xué)中的基本理論和基本反應(yīng)，是幫助學(xué)生學(xué)好有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)的必要環(huán)節(jié)和有效途徑。

溴乙烷的制備作為有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，一直被各高校的實(shí)驗(yàn)教材所選入[1，2]，此實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中已經(jīng)相當(dāng)成熟，有一定基礎(chǔ)的學(xué)生能夠在兩個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)高質(zhì)量地完成溴乙烷的制備。苯乙醚的制備作為不對(duì)稱醚合成的經(jīng)典反應(yīng)之一則很少在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中采用，主要原因是達(dá)到反應(yīng)完全所需時(shí)間太長(zhǎng)[3，4]。本文所介紹的教學(xué)新實(shí)驗(yàn)則是在標(biāo)準(zhǔn)(8學(xué)時(shí))的教學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，讓學(xué)生連續(xù)合成溴乙烷和苯乙醚，其中第一步生成的溴乙烷作為第二步合成苯乙醚的原料。形成一個(gè)連串式實(shí)驗(yàn)，具有連串實(shí)驗(yàn)的一系列優(yōu)點(diǎn)[5]，一方面讓學(xué)生在有限的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間內(nèi)，接觸到更多的有機(jī)化學(xué)經(jīng)典反應(yīng)，開闊了視野。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

溴化鈉與硫酸反應(yīng)生成氫溴酸，氫溴酸和乙醇反應(yīng)生成溴乙烷：

苯酚與氫氧化鈉反應(yīng)生成苯酚鈉：

苯酚鈉與溴乙烷經(jīng)威廉森合成法制備苯乙醚：

1.2 實(shí)驗(yàn)藥品

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

1.3.1 溴乙烷的制備

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置

如圖1所示，安裝好反應(yīng)蒸餾裝置，在接引管抽氣口連接氣球緩沖裝置，尾部浸入燒杯中的冰水液面下。在錐形瓶中，先加入9mL水，再慢慢加入19mL濃硫酸，并在冰水浴中完全冷卻，再加入10mL乙醇。稱量13g溴化鈉加至100mL圓底燒瓶中，將冷卻好的混合液(硫酸乙醇水溶液)用三角漏斗從蒸餾頭上方轉(zhuǎn)入圓底燒瓶中，迅速蓋上膠塞。緩慢加熱至反應(yīng)瓶中固體消失，加大電熱套電壓至反應(yīng)液完全變成無(wú)色溶液。觀察接收燒杯中無(wú)溴乙烷流出(也可在表面皿中放少許水，接收從接收管流出的液滴，至不再有油狀物流出)即可停止加熱。將接收燒杯中液體倒入分液漏斗中，分出下層的有機(jī)層(粗溴乙烷)至干燥錐形瓶中，加入10mL無(wú)水乙醇，用無(wú)水硫酸鈉干燥待用。

1.3.2 苯乙醚的制備

詳細(xì)步驟見教材[6]，稱量5g氫氧化鈉，放入100mL圓底燒瓶中，依次放入干燥好的溴乙烷乙醇溶液和20mL 56%苯酚乙醇溶液，迅速裝上回流冷凝管。加熱攪拌回流1.0小時(shí)，此時(shí)可見到燒瓶中有大量的白色固體生成，停止加熱。改裝蒸餾裝置，蒸出10mL液體(主要是乙醇、未反應(yīng)的溴乙烷)。停止蒸餾后，在燒瓶中加入30mL 10%的氫氧化鈉溶液，繼續(xù)攪拌至燒瓶中固體全部溶解。將燒瓶中液體倒入分液漏斗中靜置分層，分出上層有機(jī)物，用無(wú)水硫酸鈉干燥。將干燥好的有機(jī)物，在干燥的蒸餾裝置中進(jìn)行簡(jiǎn)單蒸餾，收集168℃-170℃之間的餾分，即為產(chǎn)品。

2 注意事項(xiàng)

(1)電磁攪拌時(shí)，燒瓶距離電熱套1-2mm，保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)良好。

(2)制備苯乙醚反應(yīng)時(shí)，要用小火加熱，為防止溴乙烷揮發(fā)，導(dǎo)致產(chǎn)率低。

(3)在干燥溴乙烷時(shí)，需要先加入10mL乙醇稀釋，以減少干燥劑對(duì)溴乙烷的吸附。

3 實(shí)驗(yàn)流程與以往教材的不同點(diǎn)

(1)由于是連續(xù)反應(yīng)，目標(biāo)產(chǎn)物是苯乙醚，溴乙烷的純化環(huán)節(jié)取消。

(2)由于教學(xué)學(xué)時(shí)的限制，第二步的反應(yīng)時(shí)間大大縮短。

(3)在實(shí)驗(yàn)開發(fā)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)乙醇和苯乙醚會(huì)混合蒸出，所以，采用簡(jiǎn)單蒸餾的方法不能將乙醇和苯乙醚很好地分離。因此，在蒸出未反應(yīng)的溴乙烷和一部分乙醇后，在反應(yīng)瓶中加入氫氧化鈉，分離乙醇和苯乙醚，同時(shí)也將未反應(yīng)的苯酚盡可能的留在水相中。

(4)本實(shí)驗(yàn)不是傳統(tǒng)教學(xué)中完美的實(shí)驗(yàn)流程，而是一個(gè)能完成合成目標(biāo)的流程，留下了可以提高收率的余地，把這些留給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生思考，提高目標(biāo)產(chǎn)物收率。

4 教學(xué)效果

本實(shí)驗(yàn)不是完美的實(shí)驗(yàn)流程，指導(dǎo)教師在教學(xué)實(shí)踐中啟發(fā)學(xué)生思考，給實(shí)驗(yàn)流程提出合理的建議，學(xué)生在教學(xué)實(shí)踐中的角色不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的執(zhí)行者，而是利用已經(jīng)掌握的實(shí)驗(yàn)技能思考改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，為其以后在專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展打下基礎(chǔ)，這也是我們的教學(xué)目標(biāo)之一。從2009年至2015年，我們?cè)谔旖虼髮W(xué)化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)國(guó)家示范中心每年對(duì)30個(gè)班約900名學(xué)生開設(shè)了該實(shí)驗(yàn)，提高了學(xué)生對(duì)有機(jī)實(shí)驗(yàn)的興趣和動(dòng)手操作能力，教學(xué)效果良好。

[1]關(guān)燁第，李翠娟，葛樹豐.《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》(第2版)[M].北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院有機(jī)化學(xué)研究所，北京大學(xué)出版社，2002.

[2]蔡會(huì)武，曲建林，《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》[M].西安，西北工業(yè)大學(xué)出版社，2007.

[3]郭書好，《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》(第二版)[M].武漢，華中科技大學(xué)出版社，2006.

[4]王世潤(rùn)，吳法倫，郭艷玲，劉雁紅，程紹玲.《基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)：有機(jī)及物化實(shí)驗(yàn)部分》[M].天津，南開大學(xué)出版社，2002.

[5]張萬(wàn)東，林通，亢惠娟，聶建明，全迎萍，連串式基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐——以2，2’-二丁氧基-1，1’-聯(lián)萘的合成為例[J].廣東化工，2014，(19)：223-225.

[6]古鳳才，《基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教程》第三版[M].北京：科學(xué)出版社，2010.