苯乙酮的制备方案

苯乙酮的制备工作目标学习实验室中利用Friedel-Crafts酰基化法制备苯乙酮的原理与方法。掌握带有机械搅拌和气体吸收的加热回流装置的操作方法。掌握带干燥管和吸收有害气体的回流装置使用掌握终点监控的方法原理掌握有机液体的干燥及高沸点化合物的蒸馏掌握使用分液漏斗洗涤和分离液体有机物的操作技术工作内容解读方案，并确定初步方案列出准备单（仪器、试剂以及相关溶液的配制）进行试验带干燥管和吸收有害气体回流装置的搭建物料的投放水浴回流装置的搭建反应一段时间，进行反应终点的监控粗产物的干燥（有机液体的分离与干燥）粗产物的蒸馏提纯空气冷凝的装置的搭建对馏出物进行称重结束工作（装置的拆除、清洗、归还）数据的处理与总结计算产率并撰写报告工作进程与安排所需时间工作内容一天初步方案的确定可实施性的思考，最终方案的确定准备单的撰写（仪器、试剂以及相关溶液的配制）30min相关溶液的配制10min带干燥管和吸收有害气体回流装置的搭建15min物料的投放30min水浴回流装置的搭建（无氯化氢气体溢出为止）10min对于反应终点的监控（PH试纸）20min对反应物进行分解（固体完全溶解）30min粗产物的干燥（有机液体的分离与干燥）20min粗产物的蒸馏提纯5min空气冷凝的装置的搭建5min对馏出物进行称重15min结束工作（装置的拆除、清洗、归还）30min数据的处理与总结30min计算产率并撰写报告苯乙酮合成准备单试剂：序号溶液名称及浓度用量1苯（分析纯）22g(25mL，0.282mol)2乙酸酐5.1g(4.7mL，03无水三氯化铝16g(0.12mol)4浓盐酸50mL，5PH试纸少量65%氢氧化钠溶液20mL，7碎冰适量8无水氯化钙适量9无水硫酸镁1克10沸石适量仪器：序号仪器名称仪器规格数量1三口烧瓶250mL一个2搅拌器一个3滴液漏斗一个4球形冷凝管一个5干燥管一个6漏斗普通一个7研钵一个8量杯100mL10mL各一个9托盘天平一台10玻璃棒两根11石棉网一片12蒸馏装置一套13蒸馏烧瓶50mL一个14分液漏斗一个15吸收瓶50mL一个16空气冷凝管一个17温度计300度一个18大烧杯500mL两个19电炉普通一个20水浴锅普通一个苯乙酮的合成原理芳酮一般通过辅克反应来制备，该反应在无水三氯化铝存在下由酰氯或酸酐与芳烃反应得到高产率的芳酮。本实验以乙酸酐为酰化试剂，与苯发生乙酰化反应制备苯乙酮，其中苯既是反应物，又作为反应溶剂，可用下列反应式表示：具体反应过程：（红色溶液）(放热)CH3COOAlCl2+H2OAl(OH)Cl2+CH3COOH(放热)Al(OH)Cl2+HClAlCl3+H2O苯乙酮合成工作步骤在250mL三口烧瓶中，分别安装搅拌器，滴液漏斗及球形冷凝管。在冷凝管上端装上氯化钙[1]干燥管，并连接气体吸收装置[2]，用水做吸收液。迅速称取16g经研细的无水三氯化铝[3]，放入三口烧瓶中，并立即加入20mL苯。在滴液漏斗中加入4.7mL乙酸酐[4]和5mL苯[5]的混合液。（在搅拌下慢慢滴加乙酸酐的苯溶液，加料时间约需10min[6]。滴完后，关闭滴液漏斗旋塞，在石棉网上小火加热，保持缓缓回流1h[7]。直到不再有氯化氢气体逸出为止。终点监控：回流完成后，观察不再有氯化氢气体溢出，可用湿润的PH试纸检验，如试纸显示红色，则还需要继续回流，直到试纸不显示红色为止。然后才可以进行下面的操作。然后将三口烧瓶浸入冰水浴中，搅拌下慢慢滴加30mL浓盐酸[8]和30mL水的混合液。如果反应瓶内仍有固体存在，再适当补加少量盐酸，至固体物完全溶解。静置冷却，用分液漏斗分出苯层。水层每次用10mL苯萃取两次。合并苯层，依次用5%氢氧化钠溶液、水各15mL洗涤后，用无水硫酸镁干燥苯层。安装蒸馏装置，将干燥后的粗产物通过放有棉花的玻璃漏斗滤入50mL的蒸馏烧瓶中，投入2粒沸石，在沸水浴上加热蒸去苯[9]。再在石棉网上加热蒸去残留的苯。当温度升至140℃左右时，停止加热，稍冷后换空气冷凝管，继续蒸馏，收集195~202℃馏分[10称量。实验流程：装置图：注释[1]氯化钙作为吸水剂，一定要干燥[2]所用的仪器和试剂必须充分干燥，否则将降低产品收率或使反应难于进行。玻璃漏斗不要浸入液面以下，以免倒吸。[3]无水三氯化铝的质量是实验成败的关键之一。它极易吸潮分解而失效，所以研细、称量、投料必须迅速，避免长时间暴露在空气中。本实验所用的氯化铝必须是无水的，其质量的优劣势实验成败的关键，无水氯化铝是小颗粒或粗粉状，暴露与空气中会立刻冒白烟，极易吸水分解而导致失效，称取和加入无水氯化铝均需快速操作。可在带塞的锥形瓶中称量，尽量缩短暴露在空气中的时间去其物质的量一般是酸酐的2.2—2.4倍。[4].乙酸酐要求临用前重新蒸馏，收集137—140度的馏分用酸酐作酰基化试剂，产率一般比酰氯好。[5].苯既是反应物，又是溶剂，故实际用量大。如果在室温下芳烃是固态则要用其他溶剂如用经无水氯化钙干燥过的石油醚作溶剂。[6]Friedel-Crafts反应是放热反应，但它有一个诱导期，观察有氯化氢气体放出时反应即已开始，反应物的温度也自行升高，要注意控制滴加酸酐的速度，防止反应物剧烈沸腾。[7]增长回溜时间可以提高产率。[8]加入盐酸，破坏苯乙酮与氯化物的形成的络合物，使苯乙酮释出，此时放出氯化氢气体和大量的热，故需慢慢加入少量多次加入，且在通风橱中进行.[9]由于产品不多，宜选用较小的蒸馏瓶，苯溶液可用分液漏斗分数次加入蒸馏瓶中。[10]也可进行减压蒸馏。苯乙酮在不同压力下的沸点列表如下：压力/kPa0.53330.79991.06661.33323.99967.999613.3322沸点/℃60687378102120134注意事项反应装置要干燥，以免AlCl3吸水，无水三氯化铝的质量是本实验成败的关键，否则严重影响产率以白色粉末打开盖冒大量的烟，无结块现象为好。若大部分变黄则表明已水解，不可使用。无水三氯化铝极易吸潮，故称量投料要迅速，做到随称随投冷却时要防止气体吸收装置中水倒吸入反应瓶中。由于最后产物不多，宜选用较小的蒸馏烧瓶。甲苯溶液可用恒压滴液漏斗逐渐加入蒸馏瓶中。滴加苯乙酮和乙酸酐混合物的时间以10min为宜，滴的太快温度不易控制。苯以分析纯为佳，最好用钠丝干燥24小时以上再用。粗产物中的少量水，在蒸馏时与苯以共沸物形式蒸出，其共沸点为69.4℃注意反应终点和反应混合物处理时一定在通风橱内进行。问题与讨论本实验为什么使用过量的苯和无水三氯化铝？还可以用什么原料代替乙酐来制备苯乙酮？为什么要滴加乙酸酐？滴加的速度究竟有没有什么依据？为什么苯不是一次性加入而是一小部分与乙酸酐混合后再加入？目的是什么？如果实验仪器不干燥或药品中含水，对实验的进行有什么影响？反应完成后为什么要在冷却下加入盐酸和水的混合物？感觉加入其它的溶液只要使其溶解就可以了。酰基化反应中，为什么随使用的酰基化试剂不同，三氯化铝的用量也不相同？