环己烯的制备怎么控制温度

实验十九　环己烯的制备

一、实验目的

1．学习以浓硫酸催化环己醇脱水制取环己烯的原理和方法。

2．初步掌握水浴蒸馏的基本操作技能。

二、基本原理

醇的脱水是一种酸催化的反应，实验室中常用硫酸和磷酸等无机酸作催化剂，来脱水制备烯烃。酸使醇羟基质子化，可以以水的形式解离，从中间体失去一个质子，结果生成了一个烯烃。本实验用浓硫酸作催化剂，以环己醇作原料来制备环己烯。反应式如下：

主反应：

副反应：

由于高浓度的硫酸会导致醇分子间的脱水，因此，脱水反应中主要的副产物是醚。

为了使反应平衡有利于向产物环己烯方向移动，提高烯的产率，环己烯形成时便把它从反应混合物中蒸馏出来。

少量的酸、醇及醚不可避免地与产物一起蒸出，用碳酸钠水溶液洗涤馏出混合物，可将酸除去；产物经干燥后，通过简单蒸馏，可除去醇及副产物醚。

含有双键的化合物会使红色的溴水-四氯化碳溶液褪色，也会使紫色的高锰酸钾溶液褪色，并使其产生一种棕色沉淀。常用这些试剂作为定性试验以测定分子中双键的存在。

三、仪器和试剂

1．仪器

干燥的50mL圆底烧瓶　　　直形冷凝管

蒸馏头　　　　　　　　　接液管

50mL锥形瓶　　　　　　　干燥50mL锥形瓶

温度计（200℃）　　　　 水浴锅

125mL分液漏斗　　　　　 干燥小玻璃漏斗

2．试剂

环己醇　　　　　　　　　　浓硫酸

氯化钠（精盐）　　　　　　10%碳酸钠溶液

无水氯化钙　　　　　　　　石蕊试纸

3%的Br₂/CCl₄　　　　　　0.1%高锰酸钾

四、实验步骤

1．制备

按如图5-1所示安装一套普通蒸馏装置，用50mL圆底烧瓶作为蒸馏烧瓶，50mL锥形瓶作接受器，在干燥的50mL圆底烧瓶中，加入21mL（约0.2mol）环己醇，滴加1mL浓硫酸（或加入5mL 85%的磷酸），充分振摇，混合均匀^[1]，再加入1～2粒沸石，开启冷凝管中的循环冷却水，将反应瓶固定，在电加热套中慢慢加热。当混合物开始沸腾时控制加热速度，缓慢地蒸出环己烯与水，并使蒸馏温度保持在90℃～100℃之间^[2]，当蒸馏瓶内仅剩下少量残留物时，即可停止蒸馏，全部时间约需50分钟。

图5-1　普通蒸馏装置

用少量的精盐将馏出液饱和（约1g）^[3]，然后加入2～3mL 10%的碳酸钠溶液，使馏出液对石蕊试纸呈碱性。将中和后的混合物倾入分液漏斗中分离。通过活塞放出水层，将上层从分液漏斗的颈口倾入干燥的50 mL锥形瓶中，加入2～3g无水氯化钙干燥^[4]。用塞子塞好瓶口，放置半小时，并时时旋摇锥形瓶，使溶液干燥、变清，将干燥后的产物，用带有少量脱脂棉的干燥小玻璃漏斗直接滤入干燥的50 mL圆底烧瓶中，加入l～2粒沸石，重新装配好一套蒸馏装置^[5]，加热蒸馏，收集80℃～85℃的馏分于一个已称取质量的锥形瓶中^[6]，称取质量并计算产率。

2．检验

取2支试管，分别加入1 mL产物，在1支试管中滴加0.5mL 3%的Br₂/CCl₄溶液，另一试管中滴加0.5mL 0.1%高锰酸钾溶液，观察现象并作解释。

思考题

1．加浓硫酸时，为什么要边滴加边振摇？

2．在蒸馏环己烯时，为什么要缓慢地蒸馏？

3．为什么在整个实验中，必须使用干燥的仪器？

4．在80℃以前有大量的液体馏出是什么原因？

注　解

[1]环己醇是无色透明油状液体（熔点25.15℃，沸点161.10℃），在用量筒量取时应注意转移中的损失。加浓硫酸时，要边滴加边振摇，环己醇与浓硫酸应充分混合，否则在加热过程中会局部碳化。

[2]由于反应中环己烯与水形成共沸物（沸点78.8℃，含水10%）；环己醇与环己烯形成共沸物（沸点64.9℃，含环己醇30.5%）；环己醇与水形成共沸物（沸点97.8℃，含水80%），因此在蒸馏时速度不宜太快，以减少未作用的环己醇蒸出。

[3]要一点一点地加入盐，并缓缓地旋摇瓶子，直至溶液饱和再加入碱。

[4]水层应尽可能分离完全，否则将增加无水氯化钙的用量，使产物更多地被干燥剂吸附而招致损失，这里用无水氯化钙干燥较适宜，因它还可除去少量环己醇。

[5]在蒸馏已干燥的产物时，蒸馏所用仪器都应充分干燥。

[6]若在80℃以前已有多量液体馏出，可能是由于干燥不够完全所致（氯化钙用量过少或放置时间不够），应将这部分产物重新干燥并蒸馏。