乙酸乙酯的制备

一、 实验目的

1．掌握乙酸乙酯的制备原理及方法，掌握可逆反应提高产率的措施。 2．掌握分馏的原理及分馏柱的作用。

3．进一步练习并熟练掌握液体产品的纯化方法。

二、 实验原理

乙酸乙酯的合成方法很多，例如：可由乙酸或其衍生物与乙醇反应制取，也可由乙酸钠与卤乙烷反应来合成等。其中最常用的方法是在酸催化下由乙酸和乙醇直接酯化法。常用浓硫酸、氯化氢、对甲苯磺酸或强酸性阳离子交换树脂等作催化剂。若用浓硫酸作催化剂，其用量是醇的0.3%即可。其反应为：

CH3COOCH2CH3+H2O主反应：CH3COOH+CH3CH2OHH2SO4CH3CH2OCH2CH3+H2O副反应：2CH3CH2OHH2SO4CH3CH2OHCH2CH2+H2O

H2SO4酯化反应为可逆反应，提高产率的措施为：一方面加入过量的乙醇，另一方

面在反应过程中不断蒸出生成的产物和水，促进平衡向生成酯的方向移动。但是，酯和水或乙醇的共沸物沸点与乙醇接近，为了能蒸出生成的酯和水，又尽量使乙醇少蒸出来，本实验采用了较长的分馏柱进行分馏。

三、 药品及物理常数 分子量 用 量 熔点 沸点 比重 水溶解度 药品名称 (mol (ml、g、mol) (℃) (℃) (d420) (g/100ml) wt) 冰醋酸 95%乙醇 乙酸乙酯 浓硫酸 其它药品

60.05 8ml（0.14mol） 16.7 46.07 14ml（0.23mol） 88.12 5ml 118 78.4 77.1 1.049 0.7893 0.9005 1.84 易溶于水 易溶于水 微溶于水 易溶于水 饱和碳酸钠溶液、饱和氯化钠溶液、饱和氯化钙溶液、无水碳酸钾 四、 实验装置图

温度计直形冷凝管刺形分馏柱温度计滴液漏斗三口瓶接引管锥形瓶温度计蒸馏头蒸馏瓶直形冷凝管接引管接收瓶

五、 实验流程图

10ml乙醇8ml醋酸4ml乙醇5ml浓硫酸2粒沸石分液漏斗中混合均匀三口瓶中混合均匀约6ml饱和碳酸钠蒸馏装置

边滴加粗产品中和至边蒸出中性粗产品110－125℃干燥仪器蒸馏收集73－80℃　的馏分，称重，计算产率。分离10ml饱和食盐水洗涤10ml饱和氯化钙洗涤2次无水碳酸钾干燥

六、 实验步骤

在100ml三颈瓶中，加入4ml乙醇，摇动下慢慢加入5ml浓硫酸，使其混合均匀，并加入几粒沸石。三颈瓶一侧口插入温度计，另一侧口插入滴液漏斗，漏斗末端应浸入液面以下，中间口安一长的刺形分馏柱（整个装置如上图）。

仪器装好后，在滴液漏斗内加入10ml乙醇和8ml冰醋酸，混合均匀，先向瓶内滴入约2ml的混合液，然后，将三颈瓶在石棉网上小火加热到110－120℃左右，这时蒸馏管口应有液体流出，再自滴液漏斗慢慢滴入其余的混合液，控制滴加速度和馏出速度大致相等，并维持反应温度在110－125℃之间，滴加完毕后，继续加热10分钟，直至温度升高到130℃不再有馏出液为止。

馏出液中含有乙酸乙酯及少量乙醇、乙醚、水和醋酸等，在摇动下，慢慢向粗产品中加入饱和的碳酸钠溶液（约6ml）至无二氧化碳气体放出，酯层用PH试纸检验呈中性。移入分液漏斗中，充分振摇（注意及时放气！）后静置，分去下层水相。酯层用10ml饱和食盐水洗涤后，再每次用10ml饱和氯化钙溶液洗涤

两次，弃去下层水相，酯层自漏斗上口倒入干燥的锥形瓶中，用无水碳酸钾干燥。

将干燥好的粗乙酸乙酯小心倾入60ml的梨形蒸馏瓶中（不要让干燥剂进入瓶中），加入沸石后在水浴上进行蒸馏，收集73－80℃的馏分。产品5－8g。 七、 操作要点及说明

1、本实验一方面加入过量乙醇，另一方面在反应过程中不断蒸出产物，促进平衡向生成酯的方向移动。乙酸乙酯和水、乙醇形成二元或三元共沸混合物，共沸点都比原料的沸点低，故可在反应过程中不断将其蒸出。这些共沸物的组成和沸点如下：

共沸物组成 共沸点 （1）乙酸乙酯91.9%，水8.1% 70.4℃ （2）乙酸乙酯69.0%，乙醇31.0% 71.8℃ （3）乙酸乙酯82.6%，乙醇8.4%，水9.0% 70.2℃

最低共沸物是三元共沸物，其共沸点为70.2℃，二元共沸物的共沸点为70.4℃和71.8℃，三者很接近。蒸出来的可能是二元组成和三元组成的混合物。加过量48%的乙醇，一方面使乙酸转化率提高，另一方面可使产物乙酸乙酯大部分蒸出或全部蒸出反应体系，进一步促进乙酸的转化，即在保证产物以共沸物蒸出时，反应瓶中，仍然是乙醇过量。

2、本实验的关键问题是控制酯化反应的温度和滴加速度。控制反应温度在120℃左右。温度过低，酯化反应不完全；温度过高（＞140℃），易发生醇脱水和氧化等副反应：

HSO2CH3CH2OH24CH3CH2OCH2CH3+H2OHSOHSOCH3CH2OH24CH3CHO24CH3COOH

故要严格控制反应温度。

要正确控制滴加速度，滴加速度过快，会使大量乙醇来不及发生反应而被蒸出，同时也造成反应混合物温度下降，导致反应速度减慢，从而影响产率；滴加速度过慢，又会浪费时间，影响实验进程。

3、用饱和氯化钙溶液洗涤之前，要用饱和氯化钠溶液洗涤，不可用水代替饱和氯化钠溶液。粗制乙酸乙酯用饱和碳酸钠溶液洗涤之后，酯层中残留少量碳酸钠，若立即用饱和氯化钙溶液洗涤会生成不溶性碳酸钙，往往呈絮状物存在于溶液中，使分液漏斗堵塞，所以在用饱和氯化钙溶液洗涤之前，必须用饱和氯化钠溶液洗涤，以便除去残留的碳酸钠。乙酸乙酯在水中的溶解度较大，15℃时100g水中能溶解8.5g，若用水洗涤，必然会有一定量的酯溶解在水中而造成损失。此外，乙酸乙酯的相对密度（0.9005）与水接近，在水洗后很难立即分层。因此，用水洗涤是不可取的。饱和氯化钠溶液既具有不的性质，又具有盐的性质，一方面它能溶解碳酸钠，从而将其双酯中除去；另一方面它对有机物起盐析作用，使乙酸乙酯在水中的溶解度大降低。除此之外，饱和氯化钠溶液的相对密度较大，在洗涤之后，静置便可分离。因此，用饱和氯化钠溶液洗涤既可减少酯的损失，又可缩短洗涤时间。

4．乙酸乙酯的精制

（1）除乙酸 将馏出液在搅拌的同时慢慢加入饱和碳酸钠溶液[3]，直至不再有二氧化碳气体产生或酯层不显酸性（可用PH试纸检验）为止。

（2）除水份 将混合液转移至分液漏斗中，充分振荡（注意放气）、充分静置后分去下

层水溶液。

（3）除碳酸钠 漏斗中的酯层先用10ml饱和食盐水洗涤 [4]，静置分层，放去下层溶液。

（4）除乙醇 用饱和氯化钙溶液20ml分两次洗涤酯层。充分振荡后，静置分层，放去下层液。酯层自漏斗上口倒入一干燥的带塞锥形瓶中，加入2～3g无水硫酸钠[5]。不断振荡，待酯层清亮（约15min）后，用折叠滤纸在长颈漏斗中滤入干燥的蒸馏烧瓶中。

（5）除乙醚 在蒸馏烧瓶中加入几粒沸石，在水浴上蒸馏。将35～40℃的馏分（乙醚）倒入指定的容器，收集73～78℃的馏分即为乙酸乙酯，称重，计算产率[6]。

5、注意事项

（1） 加料滴管和温度计必须插入反应混合液中，加料滴管的下端离瓶底约5mm

为宜。

（2） 加浓硫酸时，必须慢慢加入并充分振荡烧瓶，使其与乙醇均匀混合，以免

在加热时因局部酸过浓引起有机物碳化等副反应。

（3） 反应瓶里的反应温度可用滴加速度来控制。温度接近125℃，适当滴加快

点；温度落到接近110℃，可滴加慢点；落到110℃停止滴加；待温度升到110℃以上时，再滴加。

（4） 本实验酯的干燥用无水碳酸钾，通常只少干燥半个小时以上，最好放置过

夜。但在本实验中，为了节省时间，可放置10分钟左右。由于干燥不完全，可能前馏分多些。

（5） 硫酸的用量为醇用量的3％时即能起催化作用。当用量较多时，它又能起脱水作用而增加酯的产率。但过多时，高温时的氧化作用对反应不利。

（6） 当采用油浴加热时，油浴的温度约在135℃左右。也可改为小火直接加热法。但反应液的温度必须控制在120℃以下。否则副产物乙醚会最多。

（7） 在馏出液中除了醋酸和水外，还含有未反应的少量的乙醇和乙酸。也还有副产物乙醚，故必须用碱来除去其中的酸，并用饱和氯化钙溶液来除去未反应的醇，否则将会影响到酯的产率。

（8） 当酯层用碳酸钠洗过后，若紧接着就用氯化钙溶液洗涤，有可能产生絮状的碳酸钙沉淀，使进一步分离变得困难，故在这两步操作之间必须水洗一下。由于乙酸乙酯在水中有一定的溶解度，为了尽可能减少由此而造成的损失，所以实际上用饱和食盐水来进行水洗。 （9） 乙酸乙酯与水或乙醇可分别生成共沸混合物，若三者共存则生成三元共沸混合物。因此，酯层中的乙醇不除净或干燥不够时，由于形成低沸点的共沸混合物，从而影响到酯的产率。