1、,食品30901第四組： 組長：韓紅肖 組員：趙延培 萬傳頌 胡嘉琪 張雪云 張肖蕊 楊曉博 胡曉蕾 王靜靜 晁美娟 劉彬,香料乙酸異戊酯的制備,收集信息,一.1.乙酸異戊酯的理化性質(zhì),中文名：乙酸異戊酯，醋酸異戊酯，香蕉油，香蕉水。分子式： C7H14O2；CH3COO(CH2)2CH(CH3)2 。分子量： 130.19 。外觀： 無色透明液體。香氣：較強(qiáng)的新鮮果香，稍甜，有類似熟香蕉、生梨和蘋果樣的氣味。 熔點(diǎn)： -78。 沸點(diǎn)：143 。溶解性： 不溶于水和甘油，可混溶于乙醇、乙醚、苯、乙酸乙酯、二硫化碳等多數(shù)有機(jī)溶劑 密度： 相對密度(水=1)0.68-0.878；相對密度(空氣=1

2、)4.5 穩(wěn)定性：在弱酸性介質(zhì)中尚穩(wěn)定，在堿性介質(zhì)中不穩(wěn)定，不易變色。,2.乙酸異戊酯的用途,乙酸異戊酯是重要的溶劑，能溶解硝化纖維素、甘油三松香酸酯、乙烯樹脂、香豆酮樹脂、松香、乳香、達(dá)馬樹脂、山達(dá)樹脂、蓖麻油等。在日本，本品80%用作香料，有較強(qiáng)的果實(shí)香味，似梨、香蕉、蘋果等香味。,3.冰醋酸的性質(zhì),冰醋酸 無色透明液體，有刺激性氣味，。熔點(diǎn)16.604。沸點(diǎn)117.9。與水、乙醇、苯和乙醚混溶，不溶于二硫化碳最重要的有機(jī)化工原料之一，主要用于合成醋酸乙烯、醋酸酯、醋酸鹽和氯代醋酸等產(chǎn)品，是合成纖維、膠粘劑、醫(yī)藥、農(nóng)藥和染料的重要原料，也是優(yōu)良的有機(jī)溶劑，在塑料、橡膠、印刷、印染等行業(yè)中也

3、有十分之泛的用途。,二.酯類化合物常用的制備方法,用醇和酸酐反應(yīng) 用醇和酰鹵反應(yīng),三. 1.酯化反應(yīng)的原理：,當(dāng)醇和無機(jī)酸作用時(shí)，無機(jī)酸分子中的氫原子與醇分子中的羥基生成水并縮合成無機(jī)酸酯。當(dāng)醇和有機(jī)酸作用時(shí)，一般地講，在形成酯的過程中，是羧酸分子中的羥基與醇羥基中的氫原子結(jié)合成水；其余的部分縮合成酯。 酸性催化酯化反應(yīng)，經(jīng)反應(yīng)機(jī)理的研究，已知一般是酰-氧鍵斷裂的雙分子酯化作用，酸催化的作用首先是使羧基中的羰基上的氧原子接受質(zhì)子，使羰基碳原子正電荷增加，然后是親和試劑（如ROH）進(jìn)攻羰基碳原子形成過渡狀態(tài)，發(fā)生羧酸的酰-氧鍵斷裂而脫去一分子水，最后釋放出一個質(zhì)子而生成酯。,羧酸酯是一種重要的有

4、機(jī)化合物，不僅可作為有機(jī)合成原料，而且是重要的精細(xì)化工產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于香料、日化、食品、醫(yī)藥、橡膠、涂料等行業(yè)。該產(chǎn)品傳統(tǒng)的合成方法是以相應(yīng)的羧酸和醇為原料，采用濃硫酸為催化劑來制取，該法副反應(yīng)多、后處理工藝復(fù)雜、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、廢酸排放污染環(huán)境。近年來國內(nèi)外學(xué)者對羧酸酯的合成尤為重視，在化學(xué)催化、物理催化、生物催化及反應(yīng)工藝上都有所突破，使酯化產(chǎn)率大大提高，產(chǎn)品色澤大有改觀。,2.酯化反應(yīng)意義,3.回流裝置的安裝、基本操作及注意事項(xiàng),安裝與操作：回流裝置應(yīng)自下而上地安裝，回流冷凝管夾套中自下而上通入冷卻水，水流速度可適當(dāng)控制，但需保持蒸汽充分冷凝；加熱控制使蒸汽 不超過冷凝管高度的1/3。 注

5、意：如果反應(yīng)體系需防潮，可在回流冷凝管上端安裝干燥管；如果反應(yīng)過程中放出有害氣體，可接氣體吸收裝置；對于反應(yīng)劇烈、放熱量大的化學(xué)反應(yīng)，可采用帶滴液漏斗的回流裝置。 回流中，應(yīng)使反應(yīng)物大約占燒瓶容量的1/3至1/2，最多不超過2/3。,四.純化液體有機(jī)物的常見方法,1.用分液漏斗分離2.用分餾燒瓶分餾3.加入沉降劑4.加入試劑使之反應(yīng)成溶液及易分離物質(zhì),五. 1.液體有機(jī)物的干燥方法,奪水法 加入一些視水如命的試劑如五氧化二磷，堿石灰，后蒸餾，（此法在工業(yè)上用于提純95%的乙醇至無水乙醇） 凝固法 如苯中混有水，凝固至5.5攝氏度，苯結(jié)晶析出，保持于該溫度下，用氮?dú)獯?，可將此時(shí)仍然是液態(tài)的水分離

6、，恢復(fù)到常溫即可得到液態(tài)的干燥的苯 一般用分子篩干燥，也可以用氫化鋁鋰。也可以用些鹽類的干燥劑 （無水硫酸鎂） 乙酸異戊酯的干燥方法用些鹽類的干燥劑無水硫酸鎂,2.分液漏斗的使用方法,分液漏斗的頸部有一個活塞，這是它區(qū)別于普通漏斗及長頸漏斗的重要原因，因?yàn)槠胀┒泛烷L頸漏斗的頸部沒有活塞，它不能靈活控制液體。當(dāng)分液漏斗中的液體向下流時(shí)，活塞可控制液體的流量，若要終止反應(yīng)，就要將活塞緊緊關(guān)閉，因此，可立即停止滴加液體。,分液漏斗的使用方法首先要檢查分液漏斗是否漏液， 就是用一只手按住塞子，一直手握漏斗下端， 灌水，然后倒置看漏不漏水。,六.傳統(tǒng)合成乙酸異戊酯的方法,合成乙酸異戊酯的方法很多，常見

7、的有羧酸和醇直接酯化法、酰氯和醇酯化法、酸酐和醇酯化法等，其中由酸和醇反應(yīng)制酯原料易得，酯化條件易控制，是合成酯的常用方法 強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂作催化劑,用催化精餾法對乙酸和異戊醇反應(yīng)合成乙酸異戊酯 固體顆粒狀的乙酸異戊酯合成催化劑以填料形式裝入精餾塔，使乙酸異戊酯催化過程與精餾過程在同一個塔內(nèi)完成。 以冰醋酸和異戊醇為原料,利用硫酸鋁(Al2(SO4)318H2O)作催化劑合成乙酸異戊酯取得了階段性成果。 四氯化錫催化乙酸異戊酯的合成 以硫酸鈰銨為催化劑,乙酸和異戊醇為原料,合成乙酸異戊酯 以乙酸和異戊醇為原料，固體超強(qiáng)酸作催化劑，催化合成乙酸異戊酯。,方案設(shè)計(jì),最佳方案,用冰醋酸與異戊醇為

8、原料在濃硫酸的催化下發(fā)生酯化反應(yīng)來制取乙酸異戊酯為最佳方案。,方案可行性,生成的乙酸異戊酯中混有過量的冰醋酸 未完全轉(zhuǎn)化的異戊醇 起催化作用的硫酸及副產(chǎn)物醚類，經(jīng)過洗滌 干燥和蒸餾予以除去。 酯化反應(yīng)是可逆的，本實(shí)驗(yàn)采取加入過量冰醋酸，并除去反應(yīng)中生成的水，使反應(yīng)向右進(jìn)行，提高酯的產(chǎn)率。,方案實(shí)施,一.目的要求：, 熟悉酯化反應(yīng)原理，掌握乙酸異戊酯的制備方法； 掌握帶分水器的回流裝置的安裝與操作； 熟悉液體有機(jī)物的干燥，掌握分液漏斗的使用方法； 學(xué)會利用萃取洗滌和蒸餾的方法純化液體有機(jī)物的操作技術(shù)。,二.預(yù)習(xí)指導(dǎo), 預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理，了解酯化反應(yīng)的特點(diǎn)和提高產(chǎn)率的措施。 認(rèn)真閱讀回流、萃取洗滌、干

9、燥和蒸餾的原理及意義，帶分水器回流裝置和普通蒸餾裝置的安裝與操作要點(diǎn)及分液漏斗的使用方法。 通過查閱資料填寫下表：,三.實(shí)驗(yàn)原理,乙酸異戊酯為無色透明液體，不溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑。它是一種香精，因具有香蕉氣味，又稱為香蕉油。實(shí)驗(yàn)室通常采用冰醋酸和異戊醇在濃硫酸的催化下發(fā)生酯化反應(yīng)來制取。 反應(yīng)式如下：,反應(yīng)式：,冰醋酸 異戊醇,（過量）,乙酸異戊酯 水,（移去）,操作流程,四.儀器藥品,圓底燒瓶(250mL) 球形冷凝管 分水器蒸餾燒瓶(50mL) 直形冷凝管 接液管 分液漏斗(100mL) 量筒（25mL） 溫度計(jì)（200） 錐形瓶(50mL) 電熱套 異戊醇 冰醋酸 硫酸（9

10、8）碳酸鈉溶液（10） 食鹽水（飽和） 硫酸鎂（無水）,帶有分水器的回流裝置,五.實(shí)驗(yàn)步驟,酯化 在干燥的三頸燒瓶1中加入18mL異戊醇和15mL冰醋酸，在振搖與冷卻下加入1.5mL濃硫酸，混勻后放入12粒沸石。安裝帶分水器的回流裝置，三頸瓶中口安裝分水器，分水器中事先充水至支管口處，然后放出3.2mL水。一側(cè)口安裝溫度計(jì)（溫度計(jì)應(yīng)浸入液面以下），另一側(cè)口用磨口塞塞住。 檢查裝置氣密性后，用電熱套（或甘油浴）緩緩加熱，當(dāng)溫度升至約108時(shí)，三頸瓶中的液體開始沸騰。繼續(xù)升溫，控制回流速度，使蒸氣浸潤面不超過冷凝管下端的第一個球，當(dāng)分水器充滿水，反應(yīng)基本完成，大約需要1.5h。,洗滌 停止加熱，稍

11、冷后拆除回流裝置。將燒瓶中的反應(yīng)液倒入分液漏斗中2，用15mL冷水淋洗燒瓶內(nèi)壁，洗滌液并入分液漏斗。充分振搖，接通大氣靜置，待分界面清晰后，分去水層。再用15mL冷水重復(fù)操作一次。然后酯層用20mL10碳酸鈉溶液分兩次洗滌。最后再用15mL飽和食鹽水3洗滌一次。 干燥 經(jīng)過水洗、堿洗和食鹽水洗滌后的酯層由分液漏斗上口倒入干燥的錐形瓶中，加入2g無水硫酸鎂，配上塞子，充分振搖后，放置30min。 蒸餾 安裝一套普通蒸餾裝置。將干燥好的粗酯小心濾入干燥的蒸餾燒瓶中，放入12粒沸石，加熱蒸餾。用干燥的量筒4收集136142餾分，量取體積并計(jì)算產(chǎn)率。,注釋,【1】可用圓底燒瓶作反應(yīng)器。反應(yīng)進(jìn)行的程度可

12、根據(jù)分水量來判斷。 【2】不要將沸石（或小瓷環(huán)）倒入分液漏斗中。 【3】用飽和食鹽水洗滌，可降低酯在水中的溶解度，減少酯的損失。 【4】也可用稱量過質(zhì)量的錐形瓶作接受器。,注意事項(xiàng)：,（1）冰醋酸具有強(qiáng)烈刺激性，應(yīng)避免吸入其蒸氣,要在通風(fēng)櫥內(nèi)取用。 （2）浴液甘油的用量應(yīng)為水浴鍋容積的1/2。實(shí)驗(yàn) 結(jié)束后應(yīng)待其冷卻至室溫后，倒入回收瓶中。 （3）分液漏斗在使用前，必須涂油試漏，以防洗滌 時(shí)漏液，造成產(chǎn)品損失。 （4）分離時(shí)，應(yīng)將各層液體都保留到實(shí)驗(yàn)結(jié)束，當(dāng) 確認(rèn)無誤后，方可棄去雜質(zhì)層。,（5）加濃硫酸時(shí)，要分批加入，并在冷卻下充分振搖，以防止異戊醇被氧化。,（6）回流酯化時(shí)，要緩慢均勻加熱，以

13、防止碳化并確保完全反應(yīng)。 （7）堿洗時(shí)放出大量熱并有二氧化碳產(chǎn)生，因此洗滌時(shí)要不斷放氣，防止分液漏斗內(nèi)的液體沖出來。 （8）最后蒸餾時(shí)儀器要干燥，不得將干燥劑倒入蒸餾瓶內(nèi)。,六.結(jié)果及討論,實(shí)驗(yàn)產(chǎn)量低可能有一下兩個原因： 1.加熱時(shí)溫度較高，催化劑濃硫酸 炭化，反應(yīng)不徹底。 2.分液不小心，液體隨水流失。,反應(yīng)效率的測定,采用產(chǎn)率和反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率來反映合成反應(yīng) 效率。反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率以醋酸轉(zhuǎn)化率計(jì)，其測定 方法是先滴定測定催化劑的空白值，然后將洗 滌產(chǎn)品的洗液和分水器中的溶液合并進(jìn)行滴定 測定其酸值。酸值與空白值之差即為未反應(yīng)的 醋酸量。再按下式計(jì)算其產(chǎn)率和醋酸轉(zhuǎn)化率。,產(chǎn)率=實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量

14、100%,應(yīng)急處理處置方法,1、泄漏應(yīng)急處理迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū)，并進(jìn)行隔離，嚴(yán)格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿消防防護(hù)服。盡可能切斷泄漏源，防止進(jìn)入下水道、排洪溝等限制性空間。 小量泄漏：用活性炭或其它惰性材料吸收。也可以用不燃性分散劑制成的乳液刷洗，洗液稀釋后放入廢水系統(tǒng)。大量泄漏：構(gòu)筑圍堤或挖坑收容；用泡沫覆蓋，降低蒸氣災(zāi)害。用防爆泵轉(zhuǎn)移至槽車或?qū)Ｓ檬占鲀?nèi)，回收或運(yùn)至廢物處理場所處置。,2.防護(hù)措施,呼吸系統(tǒng)防護(hù)：空氣中濃度較高時(shí)，應(yīng)該佩戴自吸過濾式防毒面具。必要時(shí)，佩戴空氣呼吸器。 眼睛防護(hù)：戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡。 身體防護(hù)：穿防靜電工作服。 手防護(hù)：戴防苯耐油手套。 其它：工作現(xiàn)場嚴(yán)禁吸煙、進(jìn)食和飲水。工