10-苯乙酮的制备.doc

苏州大学化学化工学院课程教案
[实验名称] 苯乙酮的制备
[教学目标] 学习利用Friedel-Crafts酰基化反应制备芳香酮的原理和方法。了解无水实验的操作要点，初步掌握电磁搅拌器的使用，学习安装尾气吸收装置和使用空气冷凝管的实验操作，掌握分液漏斗的使用和萃取操作。
[教学重点] Friedel-Crafts酰基化反应原理和特点，催化剂Lewis酸的种类和用量。
[教学难点] Friedel-Crafts酰基化反应原理和特点，实验装置（含尾气吸收装置）的安装，分液漏斗的正确使用。
[教学方法] 启发式，讨论法，演示法，归纳法

[教学过程]
[引言]
【实验内容】苯乙酮的制备。
【实验目的】学习利用Friedel-Crafts酰基化反应制备芳香酮的原理和方法；
了解无水实验的操作要点；
初步掌握电磁搅拌器的使用；
学习安装尾气吸收装置和使用空气冷凝管的实验操作；
掌握分液漏斗的使用和萃取操作。
[提问] 本次实验原理是什么？
[讲述] （评价学生答案并复述原理）Friedel-Crafts酰基化反应制备芳香酮的最重要和最常用的方法之一，可用FeCl3、AlCl3、ZnCl2等Lewis酸作催化剂。酰卤和酸酐是常用的酰化试剂，常用过量的液体芳烃等作为反应的溶剂。
Friedel-Crafts酰基化反应是一个放热反应，通常将酰基化试剂配成溶液后慢慢滴加到盛有芳烃溶液的反应瓶中，并需密切注意反应温度的变化。
由于芳香酮可与AlCl3形成配合物，故与烷基化反应相比，酰基化反应的催化剂用量要大得多。烷基化反应中AlCl3/RX（摩尔比）是0.1，酰基化反应中两者摩尔比为1.1。由于芳烃与酸酐反应产生的有机酸会与AlCl3反应，所以AlCl3/RCOX（摩尔比）是2.2。

[演示] 【实验装置】参见P.12图1-9（3）。

[讲述] 【投料】无水苯（16 mL，约14 g，0.18 mol，过量）；无水AlCl3（13 g，0.097 mol）；乙酐（4 mL，约4.3 g，0.04 mol）。
[讲述] 【实验步骤】
按实验装置图1搭好装置[1-3]，尾气HCl用稀NaOH溶液吸收。加料[4]，加入搅拌子，开动电磁搅拌器[5]。冷水浴冷却，通过恒压滴液漏斗滴加乙酐，约10 min滴完。以95 oC的热水浴保持反应液（草绿色）回流至无HCl为止，约50 min[6]。
冷却，搅拌下将产物缓慢倒入20 mL浓盐酸和30-40 g碎冰中[7]。分液取上层，下层用苯[8]萃取2 次，8 mL/次，合并萃取液。用10％NaOH中和至pH值约为7，分液；再用9 mL水洗涤，分液。上层粗产品用无水MgSO4干燥。
小火常压蒸馏，除尽苯[9]。换空气冷凝管和接收瓶，收集195-202°C的馏分，称重，产量约2.5 g（产率50％左右）。
纯苯乙酮为无色透明油状液体，沸点为202 oC，20 oC的折光率1.5372。
【实验操作流程图】

[讲述] 【注释】
[1] Friedel-Crafts酰基化反应制备芳香酮是一个无水反应，要求仪器无水，试剂无水，反应过程中隔绝水汽。因而，本实验前一天要通知学生烘仪器：100 mL三颈瓶，14口19塞，球形冷凝管，干燥管，恒压滴液漏斗，3个空心塞，25 mL和10 mL量筒各一个。以上仪器全部放在一个600 mL的大烧杯中烘干。
[2] 为了撤换外浴方便，不用搅拌器自带的铁杆固定整个装置，而改用铁架台固定。
[3] 反应过程中隔绝水汽：干燥管中要装填块状的无水CaCl2，通过一个单孔塞和一段玻管连接尾气吸收部分。用单孔塞固定一个倒置的短颈漏斗，悬于烧杯中稀NaOH（学生自己用固体NaOH配置）液面上，高度为离液面约0.5 cm左右。
[4] 试剂无水：无水纯苯；无水AlCl3必须随用随开封，选用亮晶晶的，称量、敲碎和加料都要迅速。
[5] 电磁搅拌器的使用：先将调速开关调至最低，然后开启电源，再将搅拌速度调至合适的速度。防止因突然开启时由于搅拌过快，引起搅拌子剧烈跳动而撞碎三颈瓶。
[6] 利用这个时间段，安排学生再烘一套蒸馏用仪器，包括空气冷凝管和2 个接收瓶。
[7] 用冰的稀盐酸终止催化反应，因此过程剧烈放热，所以要加冰，且在通风橱中进行。如果催化剂多了，可以再滴加HCl以溶解。
[8] 用普通苯萃取，原则是少量多次。
[9] 蒸馏过程中，当苯已经除尽，温度计的示数会快速上升，超过130 oC时，暂时停止加热。稍冷，换上空气冷凝管，继续加热。当温度再次急剧上升超过130 oC，换下接收苯的三角烧瓶，换上一个洁净的、干燥的接收瓶收集苯乙酮。

【作业】 P.108 第1，4题