－甲基丁酸的合成

Ⅱ　2－甲基丁酸的合成

2－甲基丁酸（2－methyl butanoic acid），又名旋光性异戊酸。它微溶于水，易溶于乙醚和乙醇，存在于当归根油、咖啡、熏衣草油中。浓度低时具有令人愉快的水果香味，是食用香精的原料。

反应式

实验步骤

1.常量合成

在250mL三口烧瓶上，装好搅拌器、回流冷凝器，并接好装有无水CaCl₂的干燥管、恒压滴液漏斗。备好冰水浴、二氧化碳气球及导气管等。

向反应瓶中加入25mL无水乙醚，2.4g镁屑和一小粒碘，再加入1.74mL纯的2－氯丁烷。待反应开始（有灰色固体出现），稍微加热或用反应自身放热回流20min，补加无水乙醚20mL。将10.6mL 2－氯丁烷与60mL无水乙醚混匀，倒入滴液漏斗中，在20～25min之内滴加完毕，再反应20min。反应过于激烈时，可用冷水浴冷却反应瓶。当反应高峰过后再回流1h。冷却反应液至8℃，再补加25mL无水乙醚。

打开二氧化碳气球上的二通活塞，将导气管插入反应液底部，向反应液中通入二氧化碳气体，温度控制在10℃以下，当反应液温度不再上升时，可以停止反应，加入CO₂约3L。

在烧杯中放入75g冰水及20mL浓盐酸，混匀，边搅拌边将反应液倒入，搅拌至胶状物分解，明显出现液体分层。用分液漏斗将液体分开，水相用30mL乙醚分3次萃取，合并有机相。在水浴下，小心地向有机相中加入15mL 25％NaOH溶液，使pH值大于8。蒸馏水相，直至体积减少10％。向水相中加入浓盐酸使pH值小于5，分出有机相，再继续蒸馏水相，直至馏出液中无油珠出现。在馏出液中加入氯化钠，直至饱和，将上层有机酸与有机相合并，用无水硫酸钙干燥，蒸馏收集173～174℃的馏分。产率为68％～78％。

2.微量合成

装置安装同常量合成。

向反应瓶中加入8mL无水乙醚，0.8g镁屑和一小粒碘，再加入0.58mL纯的2－氯丁烷。待反应开始（有灰色固体出现），稍微加热或用反应自身放热回流10min，补加无水乙醚6mL。将3.5mL 2－氯丁烷与7mL无水乙醚混匀，倒入滴液漏斗中，在10～15min之内滴加完毕，再反应10min。反应过于激烈时，可用冷水浴冷却反应瓶。当反应高峰过后再回流40min。冷却反应液至8℃，再补加8mL无水乙醚。打开二氧化碳气球上的二通活塞，将导气管插入反应液底部，向反应液中通入二氧化碳气体，温度控制在10℃以下，当反应液温度不再上升时，可以停止反应，加入CO₂ 约1L。

后处理同常量合成，所有加入的试剂与洗涤溶剂的用量均减为1/3。

外消旋2－甲基丁酸的沸点为173～174℃，为0.933 2，红外光谱如图5－17所示。

图5－17　2－甲基丁酸的红外光谱图

注意事项

（1）由于格氏试剂非常活泼，操作中应无水、无氧、无醇等。药品、仪器应事先干燥。操作时，应强烈搅拌。

（2）本实验的成羧反应，采用冰水浴下慢慢通入CO₂气体的方法，使反应易于控制，而且CO₂气体的纯度比干冰高，同时可防止干冰灼伤。

（3）对于本实验，用氯丁烷比溴代烷更好，一是廉价，二是产率较高。

思考题

（1）怎样检验及消除乙醚中产生的过氧化物？过氧化物存在会造成什么危险？

（2）本实验中乙醚起什么作用？实验中为什么要强烈搅拌？