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乙酰乙酸乙酯的制备

摘要：
本实验是为了了解Claisen酯缩合反应的机理和应用，熟悉在酯缩合反应中金属钠的应用和操作注释，复习液体干燥和减压蒸馏操作，并且了解乙酰乙酸乙酯的性质及用途。
关键词：
乙酰乙酸乙酯、制备、Claisen酯缩合反应
前言：
乙酰乙酸乙酯是无色至淡黄色澄清液体，微溶于水，易溶于乙醚、乙醇有刺激性气味。可燃，遇明火、高温或接触氧化剂有发生燃烧的危险有醚样和苹果似的香气。广泛应用于食品香精中，主要用于调配苹果、杏、桃等食用香精。制药工业用于制造氨基比林、维生素B等。染料工业用于合成染料的原料和用于电影基片染色。有机工业用于作溶剂和合成有机化合物的原料。
本实验实验原理：含α-活泼氢的酯在强碱性试剂（如Na，NaNH2，NaH，三苯甲基钠或格氏试剂）存在下，能与另一分子酯发生Claisen酯缩合反应，生成β-羰基酸酯。乙酰乙酸乙酯就是通过这一反应制备的。虽然反应中使用金属钠作缩合试剂，但真正的催化剂是钠与乙酸乙酯中残留的少量乙醇作用产生的乙醇钠，一旦反应开始，乙醇就可以不断生成并和金属钠继续作用。如果使用高纯度的乙酸乙酯和金属钠反而不能发生缩合反应。

乙酰乙酸乙酯与其烯醇式是互变异构（或动态异构）现象的一个典型例子，它们是酮式和烯醇式平衡的混合物，在室温时含92%的酮式和8%的烯醇式。单个异构体具有不同的性质并能分离为纯态，但在微量酸碱催化下，迅速转化为二者的平衡混合物。
实验部分：
（一）.实验仪器及药品：
①药品：金属钠2.5g，乙酸乙酯25mL，二甲苯20mL，50%醋酸20mL，饱和氯化钠溶液40mL，无水硫酸镁。②仪器：100mL圆底烧瓶（带胶塞），冷凝管，氯化钙干燥管，分液漏斗，蒸馏瓶，减压蒸馏装置。
（二）.实验装置：

（三）.实验步骤：
1、在干燥的100mL圆底烧瓶中加入2.5g金属钠和20mL二甲苯，装上冷凝管，加热使钠熔融至浮上液面。拆去冷凝管，用胶塞紧圆底烧瓶，用力振摇得细粒状钠珠。
2、稍经放置钠珠沉于瓶底，将二甲苯倾倒到二甲苯回收瓶中（切勿倒入水槽或废物缸，以免着火）。迅速向瓶中加入25mL乙酸乙酯，重新装上冷凝管，并在其顶端装一氯化钙干燥管。微沸回流，有氢气泡逸出。反应约2小时，至钠完全作用，反应液成橘红色。
3、反应液经冷水浴后，在摇荡下加入20mL50%的醋酸溶液，直到反应液呈弱酸性。此时，所有的固体物质均已溶解。
4、将溶液转移到分液漏斗中，加入40ml饱和氯化钠溶液，用力摇振片刻。静置后，乙酰乙酸乙酯分层析出。分出上层粗产物，用无水硫酸镁干燥后倒入蒸馏瓶，加几粒沸石，热水浴蒸馏
5、用减压蒸馏装置进行减压蒸馏。减压蒸馏时须缓慢加热，待残留的低沸点物质蒸出后，再升高温度，收集乙酰乙酸乙酯。
附：乙酰乙酸乙酯的压力与沸点关系：
压力/KPa10010.676.005.333.892.401.871.67沸点/℃181100949288797471（四）操作重点及注意事项：
1、本实验的关键是所用仪器必须是干燥的，所用的乙酸乙酯必须是无水的。水的存在金属钠易与水反应生成放出氢气及大量的热易导致燃烧和爆炸。NaOH的存在易使乙酸乙酯水解成乙酸钠，更重要的是水的存在使金属钠消耗难以形成碳负离子中间体，导致实验失败。
2、金属钠遇水易燃烧爆炸，在空气中易氧化，故在称量压丝和切成片的过程中，操作要迅速。金属钠的颗粒大小，直接影响酯缩合反应的速度，最好将压细机出口的钠丝，直接装入盛有乙酸乙酯的烧瓶内。
3、缩合反应是一个放热反应，用小火加热控制上升蒸气在回流冷凝管的第一个小球下，以免挥发损失。反应完毕后得一透明带有绿色荧光的桔红色液体，有时被检出少量黄白色固体（乙酰乙酸乙酯的烯醇或钠盐）
4、由于金属纳遇水易爆炸，燃烧，不宜用水溶加热。
5、乙酰乙酸乙酯，在常压蒸馏时很易分解，其分解产物为“失水乙酸”这样会影响产率，故采用减压蒸馏法。
6、本实验的产率通常根据金属钠的用量来计算的，从头至尾尽可能在1－2天内完成，如果间隔时间太长，会因失水乙酸的生成，而降低产量。
7、摇钠为本实验关键步骤，因为钠珠的大小决定着反应的快慢。钠珠越细越好，应呈小米状细粒。否则，应重新熔融再摇。摇钠时应用干抹布包住瓶颈，快速而有力地来回振摇，往往最初的数下有力振摇即达到要求。切勿对着人摇，也勿靠近实验桌摇，以防意外。
（五）数据处理：
1、数据记录：
乙酰乙酸乙酯产量m/mL表压/MPa温度/℃3.80.076130--1402、数据计算：
乙酰乙酸乙酯理论产量：
Na~CH3CH2ONa~2CH3COOC2H5~CH3COCH2COOC2H5
23 130
2.5gm(CH3COCH2COOC2H5)
m(CH3COCH2COOC2H5)=2.5*130/23g=14.1g
乙酰乙酸乙酯产率η=m/