2-甲基-2-己醇的制备

2-甲基-2-己醇的制备 作者：xxx 学号：xxx 摘要：以正溴丁烷和镁屑为原料，碘单质为催化剂，在无水无氧的条件下制备格氏试剂，再将格氏试剂与丙酮进行加成，在酸解即可生成2-甲基-2-己醇。在实验过程中，要求掌握格氏试剂的制备方法和应用，同时要掌握无水无氧的操作技术。 关键词：格氏试剂、无水无氧、2-甲基-2-己醇、制备 The preparation of 2 - methyl - 2 – hexanol Author: xxx Student number: xxx Abstract: Bromobutane and magnesium scrap is as raw materials and iodine elemental is as catalyst. Under the condition of no water and oxygen ,we can preparate grignard reagent.And we can acetone with the grignard reagent addition.It is again in acid solution that can be generated 2 - methyl - 2 - hexanol. In the experimental process,we require the preparation method and application of grignard reagent.At the same time ,it is necessary to master the operation of anaerobic technology. Keywords: grignard reagent, anhydrous anaerobic, 2 - methyl - 2 - hexanol and preparation 醇是一种重要的有机化合物，被广泛应用于医药、农药、香料等诸多领域，随着现代石油化工和精细化工的发展，一些结构更复杂的多碳醇越来越受人们的重视。例如在对乙醇柴油在柴油机上的应用研究过程中，一个最大的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 是如何解决柴油和乙醇的难互溶问题和混合互溶后的存储稳定性，经过研究，作为乙醇柴油混合燃料助溶剂使用的多碳醇类油料与柴油的互溶性更好且价格更便宜。因此对多碳醇的研究将会产生巨大的经济效益。 工业上以石油裂解气中的烯烃为原料合成醇，低级醇是某些碳水化合物和蛋白质发酵的产物。实验室制备醇的方法有很多，可以看作是在分子中引进羟基的方法。用烯烃为原料制备醇是一类常用的方法，最简单的为烯烃强酸水解，但此方法对于复杂的底物是无法应用的，目前一般是通过硼氢化反应制的相应的醇。硼氢化反应的特点是：步骤简单、副反应少，生成的醇的产率很高。醛、酮分子中的羰基，可以在催化剂Pt，Ni等存在下加氢，醛加氢后还原成伯醇，酮加氢和还原成仲醇，还原时也可用乙酸加钠、四氢铝合锂、四氢硼化钠。醛、酮与格氏试剂的反应是实验室常用的方法，也是格氏试剂的重要应用之一。醛、酮的官能团都是羰基，容易发生加成反应，与格氏试剂的加成就是醛和酮的典型反应之一。由有机卤素化合物（卤代烷、活泼卤代芳香烃）与金属镁在绝对无水无氧中反应形成有机镁试剂，称为“格林尼亚试剂”，简称“格氏试剂”。现常用卤代烃与镁粉在无水乙醚中反应制得，制备过程绝对要保证是无水无二氧化碳无乙醇等具有活泼氢的物质（如：水、醇、氨、卤化氢、末端炔等）条件下进行。格氏试剂是一种活泼的有机合成试剂，能进行多种反应，主要包括：烷基化反应、羰基加成、共轭加成及卤代烃还原等。 1. 结果与讨论 1 实验装置的选取 格氏试剂可以与水、二氧化碳、醇、氨、卤代烃等反应，因此在反应过程中，反应环境应保证无水无氧无二氧化碳，因此在反应之前应对反应装置进行烘干，对反应试剂进行干燥，由于该反应不能有水存在，因此水不能作为溶剂，在该反应中无水乙醚作为溶剂，但由于乙醚的沸点很低，只有34.6度，因此在反应装置三颈瓶上应当放置一个球型冷凝管，防止无水乙醚被蒸出反应体系外，球型冷凝管外应接一个干燥管，防止空气中的水蒸气通过球型冷凝管进入反应体系，与格氏试剂反应，影响产物2-甲基-2-己醇的产率。用恒压滴液漏斗往反应体系中滴入正溴丁烷和无水乙醚的混合溶液，不仅可以较好的控制溶液的滴加速度，还避免了与反应体系外进行气体交换。后来从恒压滴液漏斗中加入25ml的稀硫酸，对格氏试剂与丙酮的加成产物进行酸解，体系中引进了水，无水乙醚和未反应的丙酮和反应产物2-甲基-2-己醇都不能溶于水，因此在产物的提纯的过程中，使用分液漏斗将有机相和水相分离。多次萃取后，由于2-甲基-2-己醇的沸点是141-142度，正溴丁烷的沸点为101.6度，丙酮的沸点为56.53的沸点，无水乙醚的沸点为34.6，因此在最后的2-甲基-2-己醇的提纯中，可以用蒸馏的方法进行提纯，收集137-142度的馏分。 2 实验现象的分析 由于正溴丁烷与镁屑反应制备正丁基溴化镁的反应为放热反应，且乙醚的沸点为34.6度，故在其反应过程中，溶液会沸腾，且乙醚会大量挥发，所以经冷凝后才会大量回流。反应进行一段时间后，该反应较缓慢，放热也没有刚开始那么剧烈，因此，液体后来并没有明显回流。溶液变成三层，下层为水层，中间层为碘单质和正丁基溴化镁层，上层为醚层。后加入丙酮进行加成，未反应的碘单质因浓度极低故呈现棕褐色，加成后生成了格氏试剂，故有灰白色的胶状沉淀。后加入硫酸，格氏试剂水解，又因为有氢氧化镁生成，氢氧化镁与硫酸发生中和反应放出大量热，因此溶液剧烈沸腾，未反应的镁与硫酸反应生成氢气，因此反应过程中有气泡产生。后用乙醚萃取时，未反应的碘单质溶于其中，呈现紫色。后随着碘单质的浓度越来越低，醚层慢慢变成黄色，向醚层中加入碳酸钠后，中和溶液的pH值，镁离子沉淀了一部分，因此有絮状沉淀产生。 3 产物产率误差分析 产物产率为25% 几乎所有的反应都不能进行完全，所以该反应的产率本不能达到百分之百，其次在本次实验中，严格上说是没有达到完全的无水无氧的条件，反应过程中仍会混有少量的氧气，因此格氏试剂会发生与氧气的副反应，使格氏试剂与丙酮的加成减少，产物2-甲基-2-己醇的量会相应减少。同时，在反应过程中发现有未反应完的镁屑，因此在正丁基溴化镁的制备过程中，镁的量有所损失，因此正丁基溴化镁的产量也减少，2-甲基-2-己醇的产率也会减少。 2. 实验部分 1 仪器与试剂 仪器：三颈瓶、球型冷凝管、恒压滴液漏斗、干燥器、磁力加热搅拌器、铁架台、分液漏斗、烧杯、三角瓶、温度计、蒸馏烧瓶、直形冷凝管、尾接管 试剂： 项目 试剂 化学式 用量 密度 沸点 分子量 正溴丁烷 C4H9Br 4.2ml 1.2758 101.6 137.03 镁屑 Mg 1g ---- ---- 24.3050 丙酮 C3H6O 3.1ml 0.788 56.53 58.08 无水乙醚 C4H10O 5ml 0.71 34.6 74.12 无水碳酸钾 K2CO3 ---- ---- ---- 138.21 硫酸 H2SO4 ---- 1.84 ---- 98.08 碳酸钠 Na2CO3 ---- ---- ---- 105.99             2 实验方法 首先先制备正丁基溴化镁，向烧瓶中放入1g镁屑，在滴液漏斗中装入4.2ml正溴丁烷溶入15ml无水乙醚中，自滴液漏斗先滴入3-5ml溶液，待反应开始后，使反应保持微沸状态，将剩余溶液缓慢滴入烧瓶中，加完后在水浴上回流10分钟，直至镁屑几乎全溶。后与丙酮进行加成，将烧瓶在冷水冷却下，自滴液漏斗中缓慢加入4.2ml丙酮和5ml无水乙醚混合。在常温下搅拌十分钟，最后瓶中析出灰白色粘稠的固体。最后对加成物进行分解及提纯，将烧瓶用冷水冷却，自滴液漏斗中加入20-25ml硫酸。分解完全后，将溶液倒入分液漏斗中，分出醚层，水层用15ml乙醚分两次萃取，合并醚层，用10ml碳酸钠溶液洗涤一次。有机层用无水碳酸钾干燥后进行蒸馏，蒸出乙醚后收集137-141度的馏分。 参考文献： 1. 湖大版实验教材 2. 复旦，兰州大学版实验教材 3. 2-甲基-2-己醇制备实验中合成产物的GC/MS分析 4. 2-甲基-2-己醇的实验改进初探 附加材料： 1 实验室装置图 2 反应和后处理实验步骤和现象 时间 温度 操作 现象 10：20   称取1g镁条，用砂纸打磨后，用剪刀将其剪成镁屑       将三颈瓶和恒压滴液漏斗放在烘箱中烘干   10：40   如图搭好实验装置图，向恒压滴液漏斗中加入4.2ml正溴丁烷和15ml无水乙醚   10：45   向烧瓶中加入3ml左右的正溴丁烷与无水乙醚和混合溶液   10：50   反应未发生，向其中加入一小勺碘单质 反应迅速剧烈发生，溶液微沸且变成紫黑色，镁屑逐渐溶解     继续滴加正溴丁烷和无水乙醚的混合溶液 有大量液体回流，后无明显回流 11：04     恒压滴液漏斗中的溶液滴完，溶液沸腾变得非常缓慢 11：10     溶液几乎不沸腾 11：15   将加热套移开，三颈瓶水浴冷却 烧瓶中的溶液分为三层，上下两层都为灰白色，中间为紫黑色 11：20   搅拌溶液，向体系中加入丙酮和乙醚的混合溶液 烧瓶上层出现大量的白色泡沫，底部有大量未溶的镁屑，呈棕褐色 11：25     白色泡沫变成灰白色的胶状沉淀 11：26   向恒压滴液漏斗中加入25ml10%的硫酸 有芳香味的气体产生 11：31   向烧瓶中缓慢滴加硫酸   11：34   加快滴加硫酸的速度 液体表面有少量气泡产生 11：36   进一步加快硫酸的滴加速度 溶液沸腾剧烈，有大量气泡产生，溶液变澄清，有液体回流 11：38     恒压滴液漏斗中的硫酸全部加入到烧瓶中，烧瓶中两层液体之间Mg屑在溶解放出气体产生气泡，有少量液体回流，上层溶液略浑浊 11：46   停止搅拌，将滴液漏斗和冷凝管移除 烧瓶中溶液呈淡黄色     将溶液转移到分液漏斗中，分层，收集醚层，水层由7ml乙醚萃取 醚层为黄色，水层为无色     将醚层混合，水层继续用8ml乙醚萃取 萃取过程中皆有气泡产生 12：00   将醚层混合 醚层整体呈淡黄色 12：02   向醚层中加入10ml5%的碳酸钠，用分液漏斗分离出上层溶液 有白色絮状沉淀产生，醚层为淡黄色 12：04   将溶液转移到50ml蒸馏瓶，如图搭好蒸馏装置   12：15   称量小三角瓶的质量 23.26g 12：17 149 设置温度为160度，加热搅拌 溶液的黄色变浅，有大量液体蒸出，温度计温度显示为36度 12：21 150   温度计温度显示为45度 12：23 155   温度计温度为60度，液体蒸出极为缓慢 12：24 157 设置温度为180度 蒸馏烧瓶中剩余少量液体 12：27 177   温度计温度升高到96度 12：31   停止加热搅拌，称量产物的量 24.34g     产量为1.08g           3 产物红外和核磁共振谱图