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正溴丁烷合成实验的改进

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! !鱼! : 实 验 室 科 学 第18卷第5期2015年1O月 CN12-1352/N LABORATORY SCIENCE V0】.18 No.5 Oct.2015 正溴丁烷合成实验的改进 王丽波,徐雅琴,邢志勇,张鑫 (东北农业大学理学院应用化学系,黑龙江哈尔滨 150030) 摘要:引导学生进行研究性学习,将正溴丁烷合成实验由常量改成半微量,优化工艺条件,确定了试剂用 量,并研究了催化剂用量和加热时间等条件对反应产率的影响。改进后实验具有省试剂、少污染、快速、产 率较高等优点。同时通过学生亲自参与半微量实验的改进,能很好地树立环保和节约意识,培养实事求是、 严谨的科学态度。 关键词:正溴丁烷;合成;装置改进;探究性学习 中图分类号:O621.3;G642 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1672—4305.2015.05.012 Improvement in synthesis experiment of N——butyl bromide WANG Li—bo,XU Ya—qin,XING Zhi—yong,ZHANG Xin (Department of Applied Chemistry,College of Science,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China) Abstract:The traditional synthesis of N-butyl bromide has been changed from normal quantity into semimicro quantity.Through optimization of process conditions,reagent dosage is determined,the in— lfuence of conditions of catalyst amount and reflux time on the yield was studied.The modified experi— ment showed many merits,such as saving reagent,less pollution,fast,safe and high yield.At the same time,helping students establish the consciousness of environmental protection and conservation, and cultivate careful scientific attitude. Key words:N—butyl bromide;preparation;improvement;inquiry learning 正溴丁烷的制备作为伯卤代烃合成的代表性实 费 。鉴于以上原因,将实验改为半微量实验 引。 验,国内的很多本《有机化学实验》教材中都选用了 这个实验 。J。该实验一直作为东北农业大学应用 1 实验部分 化学专业在“有机化学实验”课程中开设的综合性 1.1主要试剂及仪器 实验,实验过程中要求学生掌握由醇制备溴代烷的 浓硫酸、溴化钠、正丁醇、NaHCO 均为分析纯。 原理和实验方法,掌握回流、蒸馏、洗涤、干燥及气体 WAY阿贝折射仪(上海精密科学仪器厂),JA1202 回收装置的基本操作。 型电子天平(上海天平仪器厂)。 根据历年来的实验教学情况,发现该实验整个 1.2反应装置 实验过程步骤多、耗时长,一直作为6.0学时实验, 改为半微量实验后,对原实验装置也进行了微 分两周完成 J,这样间断地完成一个实验造成学生 型化改进。改进后的实验装置与原实验装置对比见 很难始终保持清晰的思路,不利于学生对一个实验 图1。 的完整掌握。而合成出的正溴丁烷产品只有少量用 1.3操作步骤 于检测,大部分最终作为实验室污染物处理,造成浪 在25 mL的圆底烧瓶中,加入2.5 mL水,小心 加入3.0 mL浓硫酸,混合均匀并冷却至室温后,依 基金项目:黑龙江省教育厅规划课题(项目编号: 次加入正丁醇2.0 mL和2.8 g研细的溴化钠,装上 GBC1213092;GBC1214019);黑龙江省高等教 回流冷凝管,在冷凝管上端连接气体吸收装置,用 育教学改革项目(项目编号:GTZ201301076)。 5%的氢氧化钠溶液作吸收剂,在磁力加热搅拌器 窦 a回流装置 b蒸馏装置 图1原反应装置和改进后反应装置对比 上加热回流20 min,冷却后,拆去回流装置,改成蒸 馏装置。蒸出所有正溴丁烷。将馏出液小心地转入 25 mL分液漏斗中,用3.0 mL水洗涤。小心地将粗 产品转入到另一干燥的分液漏斗中,用2.0 mL浓硫 酸洗涤,尽量分去硫酸层。有机层依次分别用水、饱 和碳酸氢钠溶液和水各3.0 mL洗涤后移人干燥的 锥形瓶中,加入无水氯化钙干燥,间歇摇动,直至液 体透明,将干燥后的产物小心地转入蒸馏烧瓶中。 电加热套加热蒸馏,收集99—102℃的馏分,测定产 物折光率_9 。。。 2结果与讨论 2.1浓硫酸用量的选择 在蒸馏水(2.5 mL)、正丁醇(2.0 mL)、溴化钠 (2.8 g)用量一定的情况下,改变浓硫酸的用量,加 热回流20 min,合成正溴丁烷¨ ,结果见表1。 表1浓硫酸用量对正溴丁烷的产量的影响 浓硫酸/mL 2.5 2.7 3.0 3.2 3.5 产品质量/g 0.9 ̄0.4 1.2+0.2 1.3 ̄0.1 1.1+0.2 0.8±0.3 由表1可知,浓硫酸用量选择为3.0 mL时,正 溴丁烷的收率最高,浓硫酸是催化剂,用量过大会造 成副产物增多,所以3.0 mL浓硫酸为最佳用量。 2.2溴化钠用量的选择 在蒸馏水(2.5 mL)、正丁醇(2.0 mL)、浓硫酸 (3.0 mL)用量一定的情况下,选择溴化钠的合适用 量,控制回流时间20 min,合成正溴丁烷,结果见 表2。 表2澳化钠用量对正澳丁烷的产量的影响 溴化钠/g 2.5 2-8 3.0 3.2 3.5 产品质量/g 1.1+0.4 1.3 ̄0.2 1.3 ̄0.3 1.2+0.2 1.2 ̄0.3 反应中为提高正丁醇转化率,溴化钠为过量加 室 科 学 入,但过量太多,会使溶液变成红色,即溴化钠和浓 硫酸生成溴,影响产品的纯度和产率。考虑上述因 素,选择溴化钠用量为2.8 g。 2.3反应回流时间的选择 保持蒸馏水(2.5 mL)、正丁醇(2.0 mL)、浓硫 酸(3.0 mL)、溴化钠(2.8 g)不变的情况下,考察不 同回流时间对正溴丁烷合成产量的影响,结果见 表3。 表3反应回流时间对正澳丁烷的产量的影响 该合成实验是在较高温度下进行,当反应时间 过长,正溴丁烷的产量减少,同时副产物如正丁烯、 正丁醚等的含量可能会增加,同时加热时间过长容 易导致产物碳化和挥发,产率反而降低Ll 。由表中 数据可知,反应时间20 min为较好的反应时间。 2.4半微量法与常量法实验对比 对比常量法和半微量法的主要技术参数,如表 4所示。 表4常量法与半微量法主要技术参数的对比 利用半微量实验取代常量实验,试剂用量降到 原来1/5,节省了原料,减少了试剂用量,回流反应 时间由原来的50 min降至20 min,蒸馏时间减少了 20 min,产品收率也较好,整个实验由原来6.0学时 降为4.0学时,减少了实验时间对实验开展的限制。 3结语 本实验对正溴丁烷合成实验进行了适当的改 进,将绿色化学原理和理念引人实验教学中,由原来 的常量实验改为半微量实验,在保证教学效果的前 提下还具有如下优点:降低试剂消耗,减少了污染物 排放,反应时间大大缩减。 将改进实验应用到实际教学中,发现学生对实 验操作条件摸索更感兴趣,对小型仪器的使用更加 关注,有利于提高操作技能,同时也增加了学生对有 机化学实验的喜爱,教学效果显著。 (下转第49页) 心 ] ] ] ] ] ] ] ] 赵洪建,等:基于满意度及特征近似的协同数据融合推荐 49 als for scalable,hi曲一performance recommender systems[J]. 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