正溴丁烷的制备

Preparation of n-Butyl Brom ide

【目的要求】

1．学习制备正溴丁烷的原理与方法。

2．练习带有气体吸收装置的回流加热操作。

3．巩固蒸馏、分液、洗涤、干燥等基本操作。

【基本原理】

卤代烷制备中的一个主要方法是由醇与氢卤酸发生亲核取代反应来制备。在实验室制备正溴丁烷是用正丁醇与氢溴酸反应得到。氢溴酸是一种极易挥发的无机酸，因此在制备时采用溴化钠与硫酸作用产生氢溴酸直接参与反应。该反应主要按SN 2机理进行。先是正丁醇的氧原子接受质子生成质子化的醇，然后溴负离子进攻α碳，并离去一分子水，得到正溴丁烷。

主要反应:

副反应:

【仪器与试剂】

仪器:回流－吸气装置(图1－4);蒸馏装置。

试剂:正丁醇(沸点117．7℃，相对密度0．8098)，无水溴化钠，浓硫酸，饱和碳酸钠溶液，无水氯化钙。

【操作步骤】

在50 mL三颈烧瓶中，加入8．3 g(0．08 mol)研细的溴化钠［1］、6．2 mL (5 g，0．068 mol)正丁醇和几粒沸石，安装好回流－吸气装置［2］，用5%氢氧化钠溶液作吸收剂。将事先混合并冷却好的10 mL浓硫酸和10 mL水的混合液(浓硫酸缓慢加入水中!边加边搅动并冷水浴冷却)从三颈瓶的侧口加入到三颈烧瓶中，振摇。空气浴小火回流35 min(此过程中，要时常摇动烧瓶。如用磁力搅拌，反应效果更好)。反应完毕，稍冷却后，改成蒸馏装置(补加沸石!)，蒸出粗产物正溴丁烷［3］(残留液应趁热倒入酸液回收瓶中)。

将馏出液转入分液漏斗，用等体积水洗涤［4］，分液，小心地将有机层转入另一干燥的分液漏斗中，用等体积的浓硫酸洗涤［5］，尽量分去硫酸层。有机层依次用等体积的水、饱和碳酸氢钠溶液及水洗涤［6］后，用无水氯化钙干燥(间歇振荡，直到液体澄清为止)。

将干燥好的液体转入干燥的蒸馏烧瓶中，空气浴加热蒸馏，收集99～102℃的馏分。称重。产物约3～4 g［7］。

纯正溴丁烷为无色透明液体，沸点101．6℃，折光率 1．4399。

本实验约需5小时。

【注释】

［1］如用含结晶水的溴化钠(NaBr·2H2O)，应按物质的量进行换算。

［2］使漏斗口恰好接触水面，切勿浸入水中，以免倒吸。

［3］正溴丁烷是否蒸完，可从下列几个方面判断:

(1)馏出液是否由浑浊变为澄清;

(2)反应瓶上层油层是否消失;

(3)取一试管收集几滴馏出液，加水摇动，观察有无油珠出现，如无，表示馏出液中已无有机物，蒸馏完成。这种方法常用于检验蒸馏不溶于水的有机物。

［4］水洗馏出液后，尚呈红色，可用少量饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤以除去由于浓硫酸的氧化作用生成的游离溴。

［5］此步洗涤可在干燥锥形瓶中进行。即将有机层放入一干燥锥形瓶中，再加等量的浓硫酸，塞好，振摇。然后将混合物倒入分液漏斗中分液。

［6］各步洗涤，均需注意何层取之，何层弃之。若不知密度，可根据水溶性来判断。

［7］可用阿贝折射仪测定产品的折光率以检查纯度，参看“实验15折射率的测定”。

实验指导

【预习要求】

1．复习简单蒸馏操作。

2．复习分液漏斗的使用和保养。

3．参看“图1－4(c)”，了解气体吸收回流装置的操作。

【思考题】

1．加料时，为什么不可以先使溴化钠与浓硫酸混合，然后加入正丁醇和水?

2．反应后的粗产物可能含有哪些杂质?各步洗涤的目的何在?

3．回流加热后反应瓶中的内容物呈红棕色，这是什么缘故?蒸馏出粗正溴丁烷后，残余物应趁热倒入回收瓶中，何故?

4．本实验的产品经气相色谱分析，常含有1%～2%的2－溴丁烷，而原料中经检测并没有2－丁醇，试解释之。

5．若本实验产物的IR图谱中3000 cm－1以上有吸收峰，你认为产品中可能含有什么杂质?

(编写:詹国平　校核:罗一鸣)