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2011年3月乙酰乙酸乙酯合成方法改进及研究

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乙酰乙酸乙酯合成方法改进及研究

喻国贞 刘新强

(九江学院化学化工学院,江西九江 332000)

摘 要:本实验讨论用新型催化剂KF Al2O3合成乙酰乙酸乙酯,同时考察了温度及催化剂用量对产率的影响,找出了最佳的反应条件。实验证明:用KF Al2O3催化剂的制备乙酰乙酸乙酯的最佳反应温度为25 ,也就是在室温下,乙酸乙酯物质的量与催化剂KF Al辛2O3物质的量之比为2比1此时产率最高。实验中还了讨论采用了煤油或庚烷、烷代替甲苯作熔剂减少污染提高安全性能。

关键词:KF Al2O3 催化剂 乙酰乙酸乙酯 合成 熔钠

1 引言

乙酰乙酸乙酯又名丁酮酸乙酯,分子式CH3

COCH2COOC2H5。是一种无色有香味的油状液体。熔点<-80 ,沸点180.4 ,相对密度1.0282。普通的乙酰乙酸乙酯是酮式和烯醇式组成的平衡混合物,酮式占93%,烯醇式占7%。乙酰乙酸乙酯可由两分子乙酸乙酯在钠存在下进行自缩合反应制得。工业上可由二聚乙烯酮与乙醇反应制得。乙酰乙酸乙酯广泛用于合成吡啶、吡咯、吡唑酮、嘧啶、嘌呤和环内酯等杂环化合物,还广泛用于药物合成。乙酰乙酸乙酯与多种苯胺缩合,可制成黄色颜料,用于油漆工业;与苯肼缩合生成的吡唑酮衍生物可进一步制造染料[2]。它的毒性较小,大鼠径口半致死量LD50=3.98g/kg,但具有中等程度的刺激性和麻醉性。2 实验部分

2.1 主要仪器与试剂2.1.1 主要试剂

乙酸乙酯 冰乙酸(50%) 水硫酸钠 酰胺

2.1.2 主要仪器

HH 2数显恒温水浴埚、98-1-B型电子调温电热套、85-2型恒温磁力搅拌器

DZF-型真空干燥箱、球形冷凝管、中量玻璃磨口仪器一套、分液漏斗、温度计等2.2 合成乙酰乙酸乙酯方法

传统的方法是用金属钠作缩合试剂,通过含 -活泼氢的酯在强碱性试剂(如Na,NaNH2,NaH,三苯甲基钠或格氏试剂)存在下,能与另一分子酯发生ClaLsen酯缩合反应,生成 -羰基酸酯。虽然反应中使用金属钠作缩合试剂,但真正的催化剂是钠与乙酸[5][3]

原理如下

2CH3CO2EtOH

(1)熔钠和摇钠。在干燥的25mL圆底烧瓶中加入0.5g金属钠和2.5mL甲苯,装上冷凝管,加热使钠熔融。拆去冷凝管,用橡皮塞塞紧圆底烧瓶,用力振摇得细粒状钠珠。

(2)缩合和酸化。稍经放置钠珠沉于瓶底,将甲苯倾倒到甲苯回收瓶中。迅速向瓶中加入27.5mL乙酸乙酯,重新装上冷凝管,并在其顶端装一氯化钙干燥管。反应随即开始,并有氢气泡逸出。此时生成的乙酰乙酸乙酯钠盐为桔红色透明溶液(有时析出黄白色沉淀)。待反应物稍冷后,在摇荡下加入50%的醋酸溶液,直到反应液呈弱酸性(约需3mL)。

(3)盐析和干燥。将溶液转移到分液漏斗中,加入等体积的饱和氯化钠溶液,摇振、静置后,分出上层粗产物,用无水硫酸钠干燥后滤入蒸馏瓶,并用少量乙酸

氯化钠

无

乙酯洗涤干燥剂,一并转入蒸馏瓶中。

(4)蒸馏和减压蒸馏。先在沸水浴上蒸去未作用的乙酸乙酯,然后将剩余液移入25mL圆底烧瓶中,用减压蒸馏装置进行减压蒸馏。收集乙酰乙酸乙酯。测其折光率和沸点。

但此方法产量较低。另外实验室一般采用甲苯熔钠,而甲苯本身有毒,而在熔钠的过程中安全性差,,摇晃过程中甲苯气化,使烧瓶内压力增大,易使塞住瓶口的塞子喷出。因此本实验着重讨论的要点: 用KF Al2O3催化法来制备产物, 讨论熔钠熔剂的选择。

2.3KF Al2O3催化制备乙酰乙酸乙酯(1)KF Al2O3催化剂的制备:

将物质的量之比KF:Al2O3 H2O=1 1 6的3种物质(Al2O3为层析用,100~200目)装入250ml烧瓶中,装上球形冷凝管和干燥管于65~70 水浴中加热后,体物在~120 烘

C2H5ONa

CH3COCH2COOEt+C2H5

甲苯 正辛烷 异辛烷 氯化

钙 钠 氟化钾 氧化铝 N,N-二甲基甲

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干3h,即得KF Al2O3催化剂。

(2)乙酰乙酸乙酯的合成:

江 西 化 工2011年第1期

实验室一般采用甲苯熔钠,而甲苯含有剧毒,对人体的危害较大.其危害主要有:

实验过程中难免出现泄漏.对空气和实验人员危害较严重。

在熔化过程中,冷凝管和圆底烧瓶较易黏合在一起,如用力拔出,冷凝管容易被损坏.

在振荡过程中产生气体,使烧瓶内的气压大于大气压,易使塞住瓶口的塞子被冲开.容易伤人。

因此在实验过程中应规范操作,瓶塞最好用橡胶,用完的甲苯应回收,如泄漏,应用大量的水冲洗,并且实验室通风要良好。基于实验的缺陷,本文采用替换熔钠的熔剂增加实验的安全性,选择的熔液必须满足的条件是:

不与金属钠发生化学反应。

密度要比金属钠小,使金属钠沉于溶液底部。 沸点要比金属钠的熔点高,使钠在受热过程中完全融化。

在100mL圆底烧瓶中加入25g(0.33mol)乙酸乙酯、12.5g(0.33mo1)KF Al2O3催化剂、10mLN,N-二甲基甲酰胺(DMF)装上球形冷凝管和干燥管进行电磁搅拌,温度控制在25 (室温),反应时间约为4h。待反应基本完成,抽滤收集,将混合物中的固体KF AL2O3滤去并回收。滤液中加入50%(质量分数)的醋酸直至溶液呈弱酸性为止。将反应液经饱和食盐水洗涤、无水硫酸钠干燥,再将干燥的酯层转人蒸馏烧瓶中在95 热水浴上蒸去未反应的乙酸乙酯。再将瓶内的剩余液体转入克氏烧瓶中进行减压蒸馏,收集馏分。测其折光率和沸点 …… 此处隐藏：3160字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……