苯乙烯烷基化反应

Preparation of p-di-t-Butyl Benzene

【目的要求】

1.学习利用Friedel-Crafts烷基化反应制备烷基苯的原理和方法。

2.练习带有有害气体吸收装置的回流以及蒸馏等基本操作。

【基本原理】

在无水氯化铝等催化剂作用下，芳烃与卤代烷作用，环上的氢原子被烷基取代的Friedel-Crafts烷基化反应是向苯环引入烃基最重要的方法之一，对二叔丁基苯的实验室制备，通常是用苯和叔丁基氯在无水AlCl3等Lewis酸催化下进行反应。

工业上通常用烯烃作烃化剂，三氯化铝－氯化氢－烃的配合物、磷酸、无水氟化氢及浓硫酸等作催化剂。利用分子内的Friedel-Crafts烷基化反应可以制备环状化合物。

【仪器与试剂】

仪器:机械搅拌装置，回流冷凝管和有害气体吸收装置。

试剂:无水无噻吩的苯，叔丁基氯，无水三氯化铝，乙醚，甲醇，饱和食盐水，无水硫酸镁。

【操作步骤】

向装有温度计、机械搅拌和回流冷凝管(上端通过一氯化钙干燥管与氯化氢气体吸收装置相连［1］)的50mL三颈圆底烧瓶中加入3mL(0.034mol)无水、无噻吩的苯［2］、10mL(0.09mol)叔丁基氯，将烧瓶用冰水浴冷却至5℃以下，迅速称取0.8 g(0.006mol)无水三氯化铝并加入烧瓶中［3］，在冰水浴下搅拌，使反应液充分混合。诱导期之后反应开始并冒泡，放出氯化氢气体［4］，同时控制反应温度在5～10℃，待无明显的氯化氢气体放出时去掉冰水浴，使反应温度逐渐升高到室温，加入8mL冰水分解生成物，冷却后用20mL乙醚分两次萃取反应物，合并萃取液，用饱和食盐水溶液洗涤后用无水硫酸镁干燥。将干燥后的溶液滤入圆底烧瓶中，在水浴上蒸去乙醚，用10mL甲醇溶解粗产物，然后在冰水浴中冷却，得到针状或片状结晶，减压过滤，用少量冷甲醇洗涤产物，干燥后得到对二叔丁基苯2～3 g，对二叔丁基苯的熔点为77～78℃。

【注释】

［1］气体吸收装置的玻璃漏斗应略为倾斜，使漏斗口一半在水面上，以防气体逸出和水被倒吸到反应瓶中。

［2］本实验所用仪器、试剂均须干燥无水;噻吩具有芳香性，易与叔丁基烷发生烷基化反应，因此要除去苯中的噻吩。

［3］无水三氯化铝应呈小颗粒或粗粉状，暴露在湿空气中会水解冒烟。

［4］烷基化反应是放热反应，但它有一个诱导期，且易发生多取代和重排等副反应。

实验指导

【预习要求】

1．查阅苯及对二叔丁基苯的物理常数及物理化学性质;

2．复习Friedel-Crafts烷基化反应的基本原理;

3．复习带有有害气体吸收装置的回流以及蒸馏等基本操作。

【思考题】

1.本实验的烷基化反应为什么要控制在5～10℃进行?温度过高有什么不好?

2．叔丁基是邻对位定位基，本实验为什么只得到对二叔丁基苯一种产物?如果苯过量较多，即苯与叔丁基氯的摩尔比为4 1，则产物为叔丁基苯，试解释之。

(编写:李芬芳　校核:唐瑞仁)