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1、生命与环境科学学院 化学实验中心,实验33 醇的合成 2-甲基-2-己醇的制备及表征,1 实验目的 （1）了解Grignard试剂制备方法及其在有机合成中的 应用； （2）掌握制备格氏试剂的基本操作； （3）巩固回流反应、萃取提纯、蒸馏提纯等操作技能，和恒压滴液漏斗的使用。,反应式：,本实验包括回流、蒸馏、机械或磁力搅拌、恒压滴液漏斗的使用等基本操作。,2 实验原理 卤代烷烃与金属镁在无水乙醚中反应生成烃基卤化镁RMgX，称为Grignard试剂。 G试剂能与羰基化合物等发生亲核加成反应，产物经水解后可得到醇类化合物。 本实验以1-溴丁烷为原料、乙醚为溶剂制备Grignard试剂，而后再与丙酮
2、发生加成、水解反应，制备2-甲基-2-己醇。反应必须在无水、无氧、无活泼氢条件下进行，因为水、氧或其它活泼氢的存在都会破坏Grignard试剂。,醇是有机合成中应用极广的一类化合物，它来源方便，不但用作溶剂，而且易转变成卤代烷、烯、醚、醛、酮、羧酸和羧酸酯等多种化合物，是一类重要的化工原料。 醇的制法很多，简单和常用的醇在工业上利用水煤气合成、淀粉发酵、烯烃水合及易得的卤代烃的水解等反应来制备。实验室醇的制备，除了羰基还原（醛、酮、羧酸和羧酸酯）和烯烃的硼氢化-氧化等方法外，利用Grignard反应是合成各种结构复杂的醇的主要方法。,卤代烷和溴代芳烃与金属镁在无水乙醚中反应生成烃基卤化镁，又称
3、Grignard试剂。芳香和乙烯型氯化物，则需用四氢呋喃（沸点66）为溶剂，才能发生反应。 Grignard试剂为烃基卤化镁与二烃基镁和卤化镁的平衡混合物：,卤代烷生成Grignard试剂的活性次序为：RIRBrRCl。实验室通常使用活性局中的溴化物，氯化物反应较难开始，碘化物价格较贵，且容易在金属表面发生偶合，产生副产物烃（R-R）。,Grignard试剂的制备必须在无水条件下进行，所用仪器和试剂均需干燥，因为微量水分的存在抑制反应的引发，而且会分解形成的Grignard试剂而影响产率:,此外，Grignard试剂尚能与氧、二氧化碳作用及发生偶合反应：,故Grignard试剂不宜较长时间保存
4、。用活泼的卤代烃和碘化物制备Grignard试剂时，偶和反应是主要的副反应，可以采取搅拌、控制卤代烃的滴加速度和降低溶液浓度等措施减少副反应的发生。,Grignard反应是一个放热反应，所以卤代烃的滴加速度不宜过快，必要时可用冷水冷却。当反应开始后，应调节滴加速度，使反应物保持微沸为宜。对活性较差的卤化物或反应不易发生时，可采用加入少许碘粒的1，2-二溴乙烷或事先已制好的Grignard试剂引发反应发生。,正丁基溴化镁的合成装置：,滴加,回流,机械搅拌,吸水,3 操作流程 3.1 正丁基溴化镁合成,250mL三口烧瓶,恒压滴液漏斗,热水浴上回流20min，使镁条作用完全,保证反应平稳, 13.
5、5mL正溴丁烷 15mL无水乙醚,3.1gMg条 15mL无水乙醚 一小粒碘片,搅拌、回流,正丁基溴化镁粗产品（Grignard试剂）,由冷凝管上端加入25mL无水乙醚,滴加5mL混合液,滴正溴丁烷无水乙醚混合余液,3.2 反应得到2-甲基-2-己醇的水溶液,Grignard试剂,冰水浴中冷却、搅拌,冷却,控速，继续搅拌15min(r.t),滴加10mL丙酮和15mL无水乙醚的混合液,白色粘稠状固体生成,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（萃取）,合并醚层,除去水层,萃取两次25mL乙醚/次,上步2-甲基-2-己醇的水溶
6、液,乙醚萃取,得到：2-甲基-2-己醇的乙醚溶液（含杂质）,锥形瓶,乙醚层,干燥,3.4 萃取洗涤的纯化,12g无水碳酸钾,振摇静置分层,30mL5%碳酸钠溶液洗涤一次,2-甲基-2-己醇 的乙醚溶液（含杂质）,2-甲基-2-己醇 的乙醚溶液,2-甲基-2-己醇 的乙醚溶液,3.5 蒸馏提纯处理,蒸馏，收集 140144馏分,采用低沸点易燃物的蒸馏装置，在温水浴上蒸去乙醚,产物(140144馏份),蒸馏,萃取、洗涤,结果：,纯的2-甲基-2-己醇沸点为143。,2-甲基-2-己醇（2-Methyl-2-hexanol）产品检测,无色液体，相对分子质量116 ，分子式C7H16O ，沸点为141
7、-142，折光率nD 折射率1.4170 ，相对密度0.812。 微溶于水容易溶解在 醚、 酮的溶液中。与水能形成共沸物（沸点87.4C，含水27.5）,4 注意事项 （1）镁屑不宜长期放存。长期放存的镁屑，需用5%的盐酸溶液浸泡数分钟，抽滤后，依次用水、乙醇、乙醚洗涤，干燥。或者用砂纸擦去氧化层。 （2）本实验采用简易密封。也可用磁力搅拌替代电动搅拌。 （3）本实验所用仪器、药品必须充分干燥。1-溴丁烷用无水CaCl2干燥并蒸馏纯化，丙酮用无水K2CO3干燥并蒸馏纯化。仪器与空气连接处必须装CaCl2干燥管。 （4）注意控制加料速度和反应温度。 （5）乙醚易燃。使用和蒸馏低沸点物质乙醚时，要
8、远离明火，防止外泄，注意安全。,5 问题讨论 （1）本实验中水解前各步中为什么使用的药品、仪器均需绝对干燥？为此你采取了哪些措施？ （2）反应若不能立即开始，应采取什么措施？ （3）如何保持无氧条件？ （4）实验中有哪些可能的副反应？应如何避免？ （5）请自己设计出由Grignard试剂与羰基化合物反应制备2-甲基-2-己醇的制备方案？写出反应式。,参考答案 （1）本实验中水解前各步中为什么使用的药品、仪器均需绝对干燥？为此你采取了哪些措施？ 答：由于格氏试剂化学性质活泼，反应体系应避免有水、氧气和二氧化碳的存在，因此实验前所用的仪器应全部干燥，试剂要经过严格无水处理。 进行实验时，装置的安装
9、及试剂的量取动作都应快捷，迅速，并注意防湿气侵入！乙醚必须事先经无水处理；正溴丁烷事先用无水氯化钙干燥并蒸馏纯化；丙酮用无水碳酸钾干燥，亦经蒸馏纯化。反应过程中冷凝管上必须装带有氯化钙的干燥管。,（2）反应若不能立即开始，应采取什么措施？ 答：反应是否引发可从以下现象判断： 反应液是否由澄清变混浊，是否有白色沉淀物产生。 引发的措施有： 1.加热，但温度不能太高，保持有微小气泡缓慢产生即可。 2.加碘，芝麻粒大小即可。 3.加入少许格氏试剂。 若5分钟反应仍不开始，可用温水浴，或在加热前加入一小粒碘引发。 若开始时正溴丁烷局部浓度较大，易于发生反应，故搅拌应在反应开始后进行，必须等反应引发后才
10、能搅拌和滴加混合液！反应结束时，可能有镁条未反应完全，但对后续实验操作没有影响。,（3）如何保持无氧条件？ 答：一般反应之前需要通入氮气，赶走反应装置内的空气，以保持反应过程中的无氧状态。然而，在实验室中，一般采用乙醚作为反应过程中的溶剂，而乙醚的挥发性大，沸点低，借乙醚蒸气赶走反应装置内的空气，达到无氧条件。,（4）实验中有哪些可能的副反应？应如何避免？ 答： RMgX + H2O RH + Mg(OH)X 2 RMgX + O2 2ROMgX RMgX + ROH RH + ROMgX RMgX + RX R-R + MgX2 (偶联反应） RMgX + CO2 RCO2MgX 由于格氏试剂化学性质活泼，反应体系应避免有水、氧气和二氧化碳的存在，因此实验前所用的仪器应全部干燥，试剂要经过严格无水处理。,（5）请自己设计出由Grignard试剂与羰基化合物反应制备2-甲基-2-己醇的制备方案？写出反应式。 答：,谢谢！,