1、生命與環(huán)境科學學院 化學實驗中心,實驗33 醇的合成2-甲基-2-己醇的制備及表征,1 實驗目的 （1）了解Grignard試劑制備方法及其在有機合成中的 應用； （2）掌握制備格氏試劑的基本操作； （3）鞏固回流反應、萃取提純、蒸餾提純等操作技能，和恒壓滴液漏斗的使用。,反應式：,本實驗包括回流、蒸餾、機械或磁力攪拌、恒壓滴液漏斗的使用等基本操作。,2 實驗原理 鹵代烷烴與金屬鎂在無水乙醚中反應生成烴基鹵化鎂RMgX，稱為Grignard試劑。 G試劑能與羰基化合物等發(fā)生親核加成反應，產(chǎn)物經(jīng)水解后可得到醇類化合物。 本實驗以1-溴丁烷為原料、乙醚為溶劑制備Grignard試劑，而后再與丙酮發(fā)

2、生加成、水解反應，制備2-甲基-2-己醇。反應必須在無水、無氧、無活潑氫條件下進行，因為水、氧或其它活潑氫的存在都會破壞Grignard試劑。,醇是有機合成中應用極廣的一類化合物，它來源方便，不但用作溶劑，而且易轉(zhuǎn)變成鹵代烷、烯、醚、醛、酮、羧酸和羧酸酯等多種化合物，是一類重要的化工原料。 醇的制法很多，簡單和常用的醇在工業(yè)上利用水煤氣合成、淀粉發(fā)酵、烯烴水合及易得的鹵代烴的水解等反應來制備。實驗室醇的制備，除了羰基還原（醛、酮、羧酸和羧酸酯）和烯烴的硼氫化-氧化等方法外，利用Grignard反應是合成各種結構復雜的醇的主要方法。,鹵代烷和溴代芳烴與金屬鎂在無水乙醚中反應生成烴基鹵化鎂，又稱G

3、rignard試劑。芳香和乙烯型氯化物，則需用四氫呋喃（沸點66）為溶劑，才能發(fā)生反應。 Grignard試劑為烴基鹵化鎂與二烴基鎂和鹵化鎂的平衡混合物：,鹵代烷生成Grignard試劑的活性次序為：RIRBrRCl。實驗室通常使用活性局中的溴化物，氯化物反應較難開始，碘化物價格較貴，且容易在金屬表面發(fā)生偶合，產(chǎn)生副產(chǎn)物烴（R-R）。,Grignard試劑的制備必須在無水條件下進行，所用儀器和試劑均需干燥，因為微量水分的存在抑制反應的引發(fā)，而且會分解形成的Grignard試劑而影響產(chǎn)率:,此外，Grignard試劑尚能與氧、二氧化碳作用及發(fā)生偶合反應：,故Grignard試劑不宜較長時間保存。

4、用活潑的鹵代烴和碘化物制備Grignard試劑時，偶和反應是主要的副反應，可以采取攪拌、控制鹵代烴的滴加速度和降低溶液濃度等措施減少副反應的發(fā)生。,Grignard反應是一個放熱反應，所以鹵代烴的滴加速度不宜過快，必要時可用冷水冷卻。當反應開始后，應調(diào)節(jié)滴加速度，使反應物保持微沸為宜。對活性較差的鹵化物或反應不易發(fā)生時，可采用加入少許碘粒的1，2-二溴乙烷或事先已制好的Grignard試劑引發(fā)反應發(fā)生。,正丁基溴化鎂的合成裝置：,滴加,回流,機械攪拌,吸水,3 操作流程 3.1 正丁基溴化鎂合成,250mL三口燒瓶,恒壓滴液漏斗,熱水浴上回流20min，使鎂條作用完全,保證反應平穩(wěn), 13.5

5、mL正溴丁烷 15mL無水乙醚,3.1gMg條 15mL無水乙醚 一小粒碘片,攪拌、回流,正丁基溴化鎂粗產(chǎn)品（Grignard試劑）,由冷凝管上端加入25mL無水乙醚,滴加5mL混合液,滴正溴丁烷無水乙醚混合余液,3.2 反應得到2-甲基-2-己醇的水溶液,Grignard試劑,冰水浴中冷卻、攪拌,冷卻,控速，繼續(xù)攪拌15min(r.t),滴加10mL丙酮和15mL無水乙醚的混合液,白色粘稠狀固體生成,分批滴加100mL 10%硫酸溶液,得到：2-甲基-2-己醇的水溶液,3.3 得2-甲基-2-己醇的乙醚溶液（萃?。?合并醚層,除去水層,萃取兩次25mL乙醚/次,上步2-甲基-2-己醇的水溶液

6、,乙醚萃取,得到：2-甲基-2-己醇的乙醚溶液（含雜質(zhì)）,錐形瓶,乙醚層,干燥,3.4 萃取洗滌的純化,12g無水碳酸鉀,振搖靜置分層,30mL5%碳酸鈉溶液洗滌一次,2-甲基-2-己醇 的乙醚溶液（含雜質(zhì)）,2-甲基-2-己醇 的乙醚溶液,2-甲基-2-己醇 的乙醚溶液,3.5 蒸餾提純處理,蒸餾，收集 140144餾分,采用低沸點易燃物的蒸餾裝置，在溫水浴上蒸去乙醚,產(chǎn)物(140144餾份),蒸餾,萃取、洗滌,結果：,純的2-甲基-2-己醇沸點為143。,2-甲基-2-己醇（2-Methyl-2-hexanol）產(chǎn)品檢測,無色液體，相對分子質(zhì)量116 ，分子式C7H16O ，沸點為141-

7、142，折光率nD折射率1.4170 ，相對密度0.812。 微溶于水容易溶解在 醚、 酮的溶液中。與水能形成共沸物（沸點87.4C，含水27.5）,4 注意事項 （1）鎂屑不宜長期放存。長期放存的鎂屑，需用5%的鹽酸溶液浸泡數(shù)分鐘，抽濾后，依次用水、乙醇、乙醚洗滌，干燥?；蛘哂蒙凹埐寥パ趸瘜?。 （2）本實驗采用簡易密封。也可用磁力攪拌替代電動攪拌。 （3）本實驗所用儀器、藥品必須充分干燥。1-溴丁烷用無水CaCl2干燥并蒸餾純化，丙酮用無水K2CO3干燥并蒸餾純化。儀器與空氣連接處必須裝CaCl2干燥管。 （4）注意控制加料速度和反應溫度。 （5）乙醚易燃。使用和蒸餾低沸點物質(zhì)乙醚時，要遠離

8、明火，防止外泄，注意安全。,5 問題討論 （1）本實驗中水解前各步中為什么使用的藥品、儀器均需絕對干燥？為此你采取了哪些措施？ （2）反應若不能立即開始，應采取什么措施？ （3）如何保持無氧條件？ （4）實驗中有哪些可能的副反應？應如何避免？ （5）請自己設計出由Grignard試劑與羰基化合物反應制備2-甲基-2-己醇的制備方案？寫出反應式。,參考答案 （1）本實驗中水解前各步中為什么使用的藥品、儀器均需絕對干燥？為此你采取了哪些措施？ 答：由于格氏試劑化學性質(zhì)活潑，反應體系應避免有水、氧氣和二氧化碳的存在，因此實驗前所用的儀器應全部干燥，試劑要經(jīng)過嚴格無水處理。 進行實驗時，裝置的安裝及試

9、劑的量取動作都應快捷，迅速，并注意防濕氣侵入！乙醚必須事先經(jīng)無水處理；正溴丁烷事先用無水氯化鈣干燥并蒸餾純化；丙酮用無水碳酸鉀干燥，亦經(jīng)蒸餾純化。反應過程中冷凝管上必須裝帶有氯化鈣的干燥管。,（2）反應若不能立即開始，應采取什么措施？ 答：反應是否引發(fā)可從以下現(xiàn)象判斷： 反應液是否由澄清變混濁，是否有白色沉淀物產(chǎn)生。 引發(fā)的措施有： 1.加熱，但溫度不能太高，保持有微小氣泡緩慢產(chǎn)生即可。 2.加碘，芝麻粒大小即可。 3.加入少許格氏試劑。 若5分鐘反應仍不開始，可用溫水浴，或在加熱前加入一小粒碘引發(fā)。 若開始時正溴丁烷局部濃度較大，易于發(fā)生反應，故攪拌應在反應開始后進行，必須等反應引發(fā)后才能攪拌和滴加混合液！反應結束時，可能有鎂條未反應完全，但對后續(xù)實驗操作沒有影響。,（3）如何保持無氧條件？ 答：一般反應之前需要通入氮氣，趕走反應裝置內(nèi)的空氣，以保持反應過程中的無氧狀態(tài)。然而，在實驗室中，一般采用乙醚作為反應過程中的溶劑，而乙醚的揮發(fā)性大，沸點低，借乙醚蒸氣趕走反應裝置內(nèi)的空氣，達到無氧條件。,（4）實驗中有哪些可能的副反應？應如何避免？ 答： RMgX + H2O RH + Mg(OH)X 2 RMgX + O2 2ROMgX RMgX + ROH RH + ROMgX RMgX + RX R-R