丁酮酸乙酯的制备

北京石油化工学院综合性有机化学实验报告题目名称：3-丁酮酸乙酯的制备学生姓名： XXX专业：化学工程与工艺学院： 化学工程学院年级：20XX级指导教师： XXX20XX年5月1日

3-丁酮酸乙酯的制备XXX（北京石油化工学院化学工程学院，北京 102600）摘要：3-丁酮酸乙酯（乙酰乙酸乙酯）在有机合成中的应用极广， 可用于合成吡啶、吡咯、嘧啶、嘌吟和环内酯等杂环化合物，也广泛用于药物合成。 3-丁酮酸乙酯具有芳香气味，还用作食品着香剂。3-丁酮酸乙酯也作为溶剂使用，还是检测铊、氧化钙、氢氧化钙和铜的试剂。本实验以酯及金属钠为原料，利用 Claisen酯缩合反应原理合成 3-丁酮酸乙酯[1]，最后用2,4-二硝基苯肼、FeCl3及数字阿贝折射仪检验产物。本实验是微量实验，实验共使用0.4g（0.017mol）钠、8mL（7.2g，0.08mol）乙酸乙酯（含少量无水乙醇），得到产品2.0g（4人合产量），产率23%，产率较低。产品折射率 1.3965，纯度较高。关键词：3-丁酮酸乙酯；制备；Claisen酯缩合反应1、乙、▲刖言3-丁酮酸乙酯，又称乙酰乙酸乙酯，结构式如右图。常温下为无色液体，沸点181℃，相对密度d20为4上282,折射率n20为1.4194，具有愉快的水果香气。D易溶于水，与乙醇、乙醚、苯等一般有机试剂混溶。一般的3-丁酮酸乙酯是酮式和烯醇式互变异构体的平衡混合物，酮式占 92.3%，烯醇式占7.7%。实验室中常用Claisen酯缩合反应原理合成，工业上用二乙烯酮与乙醇作用制得。多用作有机合成原料，生产药物、香料、杂环化合物等。2实验部分[2]2.1实验仪器及药品仪器：电子天平PL601-S，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；XK-88微型加热磁力搅拌器，扬州市公道玻璃仪器厂；SHZ-D循环水真空泵，河南巩义市英峪豫华仪器厂；25mL单口圆底烧瓶，北京玻璃仪器厂；10mL锥形瓶，北京玻璃仪器厂；微型球形冷凝管，北京玻璃仪器厂；微型直形冷凝管，北京玻璃仪器厂；微型干燥管，北京玻璃仪器厂；微型蒸馏头，北京玻璃仪器厂；微型克氏蒸馏头，北京玻璃仪器厂；微型接受弯头，北京玻璃仪器厂；分液漏斗，北京玻

璃仪器厂；温度计（150℃）,北京玻璃仪器厂。药品：金属钠，分析纯，北京化工厂；乙酸乙酯，分析纯，北京化工厂；无水乙醇，分析纯，北京化工厂；冰醋酸，分析纯，北京化工厂；氯化钠，分析纯，北京化工厂；碳酸钠，分析纯，北京化工厂；碳酸钾，分析纯，北京化工厂。1.283实验装置图:干燥管球形泠凝管毛碓A接真空系统干燥管球形泠凝管毛碓A接真空系统反应装置图TH2coOC2H反应装置图TH2coOC2H5减压蒸储装置图1.284反应原理:阖COCHC02cHp实验以乙酸乙酯及金属钠为原料，并以过量的酯做溶剂，利用酯中含有微量醇与金属钠反应生成醇钠，随反应的进行，醇不断生成，反应便不断进行下去，直至金属钠反应完全。反应是乙酸乙酯碳负离子对另一酯分子羰基的亲核加成 -消除的结果。醇钠遇水分解，金属钠与水反应发生燃烧爆炸，所以体系必须保持干燥。具体操作步骤如下：1、按装置图组装仪器。2、向干燥的25mL单口烧瓶中加入8mL（7.2g，0.08mol）乙酸乙酯（含少量无水乙醇）、0.4g（0.017mol）切细的金属钠。装好反应装置，轻摇使其混合均匀，微热回流，至金属钠彻底消失为止。反应开始片刻后反应液变黄，反应结束时反应液为橘红色透明溶液， 含有黄白色沉淀。3、将烧瓶冷却至室温，自回流冷凝管上口慢慢加入 8mL30%醋酸水溶液，边加边摇动烧瓶，使固体彻底溶解。再加5mL饱和食盐水，摇动均匀。反应液中黄白色固体消失，呈黄色透明状，分层。4、用分液漏斗分出水相，有机相转移至原反应烧瓶中，水相用5mL乙酸乙酯萃取一次，将萃取液与有机相合并。5、用5mL5%碳酸钠水溶液中和有机相，不时摇动，使反应完全。可以观察到液体中有小气泡产生，静置后分层。6、用分液漏斗分出水相，弃去。有机相用无水碳酸钾干燥。此时得到的溶液呈微黄色透明状。7、将反应液在常压下蒸馏至100℃。然后改用减压蒸馏。得到的产品呈无色透明状，有香味，共2.0g（4人合产量）。8、将产品与2,4-二硝基苯肼反应，观察到有黄色沉淀生成；与FeCI反应，3观察到溶液呈紫色。用数字阿贝折射仪检测到折射率为 1.3965。3实验结果实验共获得产品2.0g（4人合产量），产品呈无色透明状，有水果香味。理论产量：8.8g（4人合产量，每人取钠量均按0.4g计算）。产品产率：2.0/8.8*100%=23%，折射率为1.3965。4实验结果分析及讨论实验产率23%，产率较低。通过与2,4-二硝基苯肼、FeCl3反应验证了3-丁酮酸乙酯的互变异构。测得产品的折射率为 1.3965,与文献值1.4194较接近，产品纯度较高。本实验采用Claisen酯缩合反应原理，在反应中需要使用金属钠，要保证反应体系干燥，防止发生意外。反应过程中要控制好温度，乙醇与乙酸乙酯都是低沸点物质，过高的温度可能导致反应物逸出体系。有机化学反应反应速率一般较慢，因此保证反应的时间格外重要，不能操之过急，但也不能长时间反应，有可能会导致副反应发生，应严格按照规定的时间控制实验节奏。实验中进行了多次酸化、碱洗操作，3-丁酮酸乙酯易溶于水，虽然对水相进行了萃取，但仍无法避免部分产物随废液被丢弃，这可能是造成实验产率较低的原因。在常压蒸馏操作中蒸馏不彻底， 导致产品中含有部分乙酸乙酯， 这可能是导致产品纯度一般的主要原因。5心得体会实验中加食盐水的作用：降低溶解度，增加比重，使乳浊液分层。减压蒸馏适用的场合：馏分沸点较高时，馏分加热易分解时，馏分易聚合时。减压蒸馏结束时要先打开毛细管夹再关闭真空泵，否则会导致真空泵中的循环水倒流。减压蒸馏检查漏气部位可用逐个排除的方法：将疑似漏气部位拆开，用手指按住仪器接口处，