苏州大学有机化学实验-乙酰乙酸乙酯的制备.doc

苏州大学化学化工学院课程教案
[实验名称]乙酰乙酸乙酯的制备
[教学目标]知识与技能:了解乙酰乙酸乙酯的制备原理和方法；掌握无水操作技术，学习减压蒸馏技术
[教学重点]实验原理，无水操作技术，减压蒸馏原理及操作技术
[教学难点]制备钠珠，减压蒸馏技术
[教学方法]陈述法，演示法，归纳法

[教学过程]
[讲述]【实验目的】了解乙酰乙酸乙酯的制备原理和方法；掌握无水操作技术；学习减压蒸馏原理和操作技术。
[提问]【实验原理】利用Claisen缩合反应，具有-H的酯在醇钠作用下制得-酮酸酯。

通常以酯及金属钠为原料，以过量的酯为溶剂，利用酯中微量的醇与金属钠反应来生成醇钠，随着反应的进行，由于醇的不断生成，反应能不断进行下去，直至Na耗尽。
[演示]【实验装置图】

讲述【实验步骤】
钠珠的制备
【重要提示】
因金属钠非常活泼，极易与空气中的氧气和水汽发生反应，所以实验所用的仪器（包括：mL圆底烧瓶，回流冷凝管，量筒，干燥管等）必须提前烘干，二甲苯也必须事先干燥。
(2)实验前准备一些辅助用具：橡皮塞，干毛巾，纱手套等
【操作】在50mL圆底烧瓶中放入1g光亮的钠和5mL二甲苯，装上回流冷凝管加热回流[1a]至钠熔融成一亮白色的小球，停止加热[1b]。稍冷后拆下烧瓶，用合适的橡皮塞塞紧瓶口，包在干毛巾中用力振荡3～5次，即成小钠珠[1c]。静置，冷却[1d]。待冷却至室温后，倾去二甲苯[1e]，即得新鲜钠珠。
2.乙酰乙酸乙酯的制备
在新制备的钠珠中加入10mL精制的乙酸乙酯[2]，迅速装上带有无水氯化钙干燥管的回流冷凝管（装置如图1），反应立即开始[3]，待反应缓和后，用小火加热，使反应体系保持微沸，直至金属钠全部作用完毕[4]（约1.5小时）。结束时体系为一红棕色透明溶液（可能夹带少量沉淀[5]）。
反应液稍冷却，边振荡边加入8～12mL50％的醋酸至体系呈弱酸性（pH=5～6）[6]。将反应液转入分液漏斗中，加入等体积饱和食盐水，用力振荡后静置分层，分出有机层，水层用8mL苯萃取，萃取液和酯层合并，用无水硫酸钠干燥。之后水浴蒸去大部分苯和未作用的原料（装置如图2），后用小火再蒸至馏出液的温度升至95～100℃（或者温度计温度明显下降）时停止蒸馏。将烧瓶内剩余液体进行减压蒸馏[7]（装置如图3），收集馏分。
【实验流程图】

[讲述]【注释】
[1](a)煤气灯用小火加热即可。(b)此时提醒学生要关火，稍冷却后停水，并且尽量保持实验桌面无水。(c)振荡最好离开桌面，将圆底烧瓶置于胸口之下。钠珠要尽可能小，比表面增大后有利于反应的进行。(d)冷却需要一段时间，提醒学生不要去碰烧瓶，以免钠珠再次结块。此时可以让学生准备干燥管。(e)二甲苯要倒入专门的回收瓶中，切勿倒进废液桶和水槽，以免有钠泄漏发生危险。
[2]可先按照图1搭好反应装置，再从冷凝管口滴加乙酸乙酯，搭装置前要将存放钠珠的反应瓶的磨口擦干净，以免反应过程中发生磨口粘连。
[3]反应若不立即开始，可用小火直接隔石棉网加热，促进反应开始后移去热源。若反应过于剧烈，可用冷水稍作冷却。
[4]若到最后仍有少量未反应的金属钠，可以慢慢滴加少量工业酒精将其破坏。
[5]沉淀可能是部分析出的乙酰乙酸乙酯钠盐。
[6]将乙酰乙酸乙酯钠盐全部转化成乙酰乙酸乙酯。
[7]减压蒸馏技术：
【基本原理】
已知液体的沸点是指它的蒸气压等于外界大气压时的温度。所以液体沸腾的温度是随外在压力的降低而降低的，因而用真空泵连接盛有液体的容器，使液体表面上的压力降低，即可降低液体的沸点。这种在较低压力下进行蒸馏的操作称为减压蒸馏，减压蒸馏时物质的沸点与压力有关。
【装置说明】

图3减压蒸馏装置
常用的减压蒸馏系统可分为蒸馏、抽气以及保护和测压装置三部分。
1.蒸馏部分
这一部分与普通蒸馏相似，亦可分为三个组成部分。
（1）减压蒸馏瓶（克氏蒸馏瓶）有两个颈，其目的是为了避免减压蒸馏时瓶内液体由于沸腾而冲入冷凝管中，瓶的一颈中插入温度计，另一颈中插入一根距瓶底约1～2mm的末端拉成细丝的毛细管。毛细管的上端连有一段带螺旋夹的橡皮管，螺旋夹用以调节进入空气的量，使极少量的空气进入液体，呈微小气泡冒出，作为液体沸腾的气化中心，使蒸馏平稳进行，又起搅拌作用（减压蒸馏不加沸石）。蒸馏样品的量应小于1/2烧瓶溶积。
（2）冷凝管和普通蒸馏相同，根据被蒸馏液的减压沸点选择的。由于减压蒸馏时一般将馏出温度控制在50～100℃之间，所以多用直形冷凝管。如果馏出温度在50℃以下，应选用双水内冷的冷凝管；若在140℃以上应选用空气冷凝管。如果被蒸馏的是低熔点固体，则馏出温度可能甚高，此时可不用冷凝管而直接将多股尾接管套接在克氏蒸馏头的支管上。
（3）接液管（尾接管）和普通蒸馏不同的是，接液