乙酸乙酯的制取
————我的血泪史
2012.1.16
学校：杭州外国语学校
实验人员：吴臻
主要相关知识：羧酸与醇的酯化
注：这不是论文，只是个科学日记
正文：
说明以及相关知识：
其实这个实验没什么好写的，但是对我而言意义非凡，这篇文章有纪念意义。因为这是我迈入有机合成这个复杂而又相当有趣的领域的考试（还有一个考试是合成硝基脲，成功做了这两项实验才能做更复杂更有意思的实验），因为有机合成难度非常的大，所以必须要先做几个简单的实验历练一下，发现一下自己的不足，没有金刚钻别揽瓷器活吗。其实做乙酸乙酯我觉得已经挺难的了，但是对于真正的有机合成来说还差得很远。事实证明，这个失败了三次的实验确实让我学到不少。
高中有机化学学到，羧酸的羧基和醇类的羟基之间可以发生分子间脱水，羧酸的羧基脱去1mol羟基，醇的羟基脱去1mol氢得到酯类和水。方程式如下：
有机反应一般反应缓慢且需要催化。酯化反应是可逆反应。
乙酸乙酯的合成是一个很经典的实验，方程式如下：
乙酸和乙醇在加热条件氢离子催化下脱水形成乙酸乙酯和水。
实验方案讨论：
我自己学识淡薄自然不能把这个实验设计好，在网络以及百度化学吧一些人的帮助下我设计好了实验。
先解决催化剂问题，高中教科书以及大多数书上都采用了危险的浓硫酸做催化剂，兼具脱水剂功能，因为这是个可逆反应，及时移除生成物之一水可以使平衡右移增大产率。但是用浓硫酸副反应很多：
可以看出浓硫酸在140℃左右会使乙醇分子间发生脱水，生成一种能让人瞬间晕掉的东西————乙醚，有一定的危险性，我可不想做着做着就晕过去了，于是在百度化学吧提问。
这里先说一下，因为我发现要控温，酒精灯不好控温所以提前添置了一台450W电炉，和一根0℃-300℃的温度计。
然后百度上立刻有一个大神出没，说用氨基磺酸催化，酯收率可达到81%
，
而且没有副反应。百度了一下氨基磺酸发现氨基磺酸会在60℃的时候水解生成硫酸氢铵，哈哈，不仅有吸水功能，而且硫酸氢铵也有酸性可以继续提供催化。于是欣然接受，正好前段时间为了造笑气买了两瓶氨基磺酸（笑气没造出来）。 然后考虑装置，这个好办，网上找了
一下，自己再改了下就是这样：
先在这里微沸回流半小时（又添置蛇形冷凝管两根，三
口烧瓶一个）
然后蒸出78℃左右的馏分（据查乙酸乙酯沸点78摄氏度）（又添置直冷凝管一根，蒸馏烧瓶一个，弯接管一个）
然后蒸出之后开始精制，下面的是网上看来的，我没有发言权只知道个大概。 蒸出之后先用饱和碳酸钠去除多余的乙酸，滴到没有气泡产生为止，作用据说有去除多余的酸，因为碳酸钠呈碱性而且氢氧化钠碱性太强会促进乙酸乙酯水解（这个作用我可以理解），第二就是降低乙酸乙酯的溶解度使之易于分液（不大理解，照办了再说，大概就是乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液的溶解度很小很小吧）。 然后用饱和氯化钠洗一遍，原理不清楚，照办了再说。
然后用饱和氯化钙洗一遍，作用有沉淀多余的碳酸钠以及乙醇（CaCl2+4C2H5O==CaCl2·4C2H5O）,这个可以理解。
最后用水洗一遍（这个应该没什么意义，就是洗洗干净吧）
然后加入无水硫酸镁等有机常用的干燥剂放过夜（这个没什么好理解的），第二天蒸馏出来，收集78℃左右的馏分，就好了。
啊，真麻烦，于是第一次试验就大悲剧了，此后几次一直悲剧，直到这次……
悲剧的实验经过：
第一次：一次礼拜五从学校里回来了立马开始干，第一次弄的时候没有三口烧瓶，（我也不知道这个东西，后来无意中了解到了就改用了三口瓶），因为既要插一根相当粗的冷凝管还要插温度计，一般烧瓶口太小，于是检查了一下装备果断拿了一个250ml集气瓶塞上橡皮塞。
称20g乙酸，20g 95%酒精（后来换上了无水酒精），乙醇必须过量使平衡右移增大产率。但是不清楚到底要过量多少，就先按1:1算。
然后把冷凝管夹上，集气瓶放电炉上开始加热。过了一会儿瓶中开始反应+热对流，甚是好看。再过了一会儿到了85摄氏度左右开始沸腾。
半小时之后回流毕，闻了下，嗯，是葡萄酒味道，我很高兴，但是接下去悲剧开始了，以前我根本没有蒸馏的经验，不知道蒸馏最好要用直冷凝管或者球形冷凝管，就傻乎乎的用了跟蛇形冷凝管。然后拿出叫老爸帮我弄来的蒸馏瓶，不过和一般的蒸馏瓶不大一样，大概像这样：
500ml的，很大，把回流产物倒进去只有一
点点。
悲剧开始了，现在分析全因为本人经验不足。
电炉开到最大，但是半小时之后屁都没整出
来。经观察发现因为刚蒸馏出来的那段管子
是向上倾斜的，蒸汽上去了都直接在那里冷
凝然后倒流回瓶子了，根本到不了之后那段垂直的管道，都加热了30分钟了都。我开始郁闷了，搬了把椅子在旁边看了10分钟，相当不爽的撤掉了蒸馏装置，妈的我就直接开始了精制，当时我真够2的，这粗的都没有精制个屁啊，所以接下来继续悲剧，饱和碳酸钠滴了半天还是有气泡，证明还有很多乙酸未被酯化（想想当时我也真够二的，反应不完全我的第二次实验居然还是这个配比，没有加更过量的乙醇）。妈的滴了半天终于没气泡了。悲剧啊，不知何原因等了很久都没见分层，倒是液面上漂着一点点微棕黄色的油状絮状物，只有一点点，有乙酸乙酯的味道但绝对不是乙酸乙酯。就收集了下来，网上查不到这是什么东西，现在还保存着。
眼见未分层，就扔到了分液漏斗里摇了两下，放在那边静置。过了会儿我回来看，妈的还是不分层，很明显不给老子面子嘛！！怒了，继续加了几滴饱和氯化钠，再加了饱和氯化钙，顿时一片浑浊，我以为是CaCl2·4C2H2O（事后洗分液漏斗的时候开始冒泡，现在才反应过来是碳酸钙，根本不是那种络合物）,过滤掉之后简直就是一塌糊涂。我相当的愤怒和伤心，把错误归咎到了那种奇怪的蒸馏瓶上认为它的结构有问题。那个晚上我相当的郁闷，没睡好，第二天很早就醒了就打算去买个传统的蒸馏瓶。
真悲剧，回想起来都觉得悲剧！！
第二次：
第一次次日，好像是早上去的，记不大清楚了，那晚没睡好第二天很早就醒了。就出去带了个蒸馏烧瓶，想研究一下如何蒸馏，先试试怎么把水蒸馏出来。 不加冷凝管，把蒸馏烧瓶灌了点水塞好，郁闷的又来了，过了30分钟还是一滴水都没出来，而且好像电炉不大给力，到80多度就基本不动了。于是认为是电炉功率不够，于是叫老爸去换台电炉。与此同时网上了解到蒸馏用直形冷凝管或者球形冷凝管最好，于是网上买了个直形冷凝管回来。
一个礼拜后…………
又是一个礼拜五，我回家了，迫不及待的吃好饭就拆封了上星期买的直形冷凝管和新的600W电炉准备弄。
结果我又2B了，没先蒸馏点水试试，结果回流好之后还是屁都蒸不出来，之后情节同第一次…………又郁闷了。妈的我水平有那么差么？？连蒸馏都整不出来？？这学期比较忙我就打算到了寒假再试试。
第三次：
时光飞逝，我成功的通过了分流考，可以过一个轻松点的寒假了。准备大干一场。
就是最近，我打算好好研究一下如何蒸馏。结果情节同以前，屁都蒸不出来，水直接在瓶壁冷凝了，就是不从蒸馏瓶上那根小管出，我郁闷了，又上了化学吧求救。
事情的转机就这样出现了，网上堆楼对了一阵后，当我说到只在瓶壁冷凝时，有人说：在瓶壁冷凝了，等整个瓶子都100度的时候蒸汽就会在冷凝管里冷凝。
我恍然大悟，对啊，就是因为瓶子温度不够100℃才会在瓶壁冷凝啊，我才发现我是多么的2B，这么简单的道理都没想到。果断拿了个防风打火机开始喷瓶子，过了一会儿果然有水从蒸馏管里过了，原来是这个问题，必须增大加热面积。这时脑海里浮现出一个以前我认为不大有用的东西：电热套。我以前一直认为都有电炉了还要电热套干嘛，现在才明白，原来是增大了受热面积更好的加热啊。找到了原因了，遂大喜，网上立刻买了一个电热套。大喜，找到原因了就能蒸出来了啊，我的厕所实验室又升级了。
三天后电热套送到。这电热套的第一次使用真是不爽啊，说明书上说：“第一次使用必须慢慢升温，以去掉玻璃纤维上的油脂，待到没有白烟冒出时方可正常使用。”但是那个白烟不仅是久久都没有蒸完，而且是异常的臭，无语。预热了1个小时左右了还是没发完，我郁闷了，准备不鸟它就用吧。
于是开始试验，先把冻住的乙酸化开，然后还是1:1投料，30g无水乙醇，30g乙酸，少许氨基磺酸。把三口烧瓶架好就开始回流。电热套加热果然快，一会儿就废了。
30分钟后准备改蒸馏。懒得换蒸馏瓶直接把冷凝管拔下插上一根类似空气冷凝管的东西，很不巧，因为整个体系是封闭的，内部又有很大的蒸汽压，我必须不停地放气。悲剧马上出现。我发现这根管子的磨口部分好像密封不大好，乙酸乙酯都钻出来了。心想：算了，还是换蒸馏瓶吧。悲剧出现，我把那根管子拆下来，把冷凝管先暂时安回去，结果因为重心过高，我一失手。蓬朗汤（拟声词），蛇形冷凝管直接烂掉，乙酸乙酯撒了一地，顿时眼前一黑（其实没有），苍天啊，
我咋总是这么惨呢，45分钟算是白费了，无语，出去泡化吧了。
没想到第三次试验是以如此方式失败了，我无语…………
第四次：
第三次次日，昨天实在是死的太冤枉了，叫老爸去重新弄了两根蛇形冷凝管来，我又开工了。
跟第三次一样回流，然后把蒸馏装置老老实实地装好。我又二了，没控制温度，直接最大火力蒸馏，结果半小时就蒸完了，大喜，以为成功了。就拿去精制。又是悲剧，我咋就这么悲剧呢。加了一堆饱和碳酸钠，之后就是跟第一次一样的情形，不分层，液面上有淡黄褐色的油状絮状物体。之后情节同第一次。不爽了，又上了化学吧求助
这次没得到多少的帮助，就是有人提出乙醇应该再过量一点，我想乙醇反正便宜，就准备下一次用1:1.5的量。
妈的都四次了，路漫漫其修远兮，难道就连这个简单的实验我都做不成么？？苍天啊，怎么就不给我面子呢！！！
第五次：
终于成功了！！！
这次吸取了前面四次的经验教训，我加了乙酸30g，无水乙醇45g,氨基磺酸两勺。回流很顺利，只不过我严格控制微沸状态。然后小心翼翼地搭好蒸馏装置，不想让第三次的死法重演了。
这次是最小心的一次了，我严格控制温度在78摄氏度上下。果然慢，我蒸
了一小时（一小时都陪在装置边上，累啊，又怕走了就出事）。一个小时后蒸馏好，看78摄氏度左右烧瓶里不怎么沸腾了就撤了装置。闻了下产物，恩，1:1.5就是酯化完全，没前几次的酸味了。拿过去，为防悲剧先取了一点点精制试试。因为就前几次（酯化不完全那几次）的经验会很费碳酸钠，我就先配了300ml的饱和碳酸钠。
结果结果令人大跌眼镜，一滴进去根本没有气泡，大喜，再多滴了几滴扔进分液漏斗，哇，真的很快就分层了也，摇了几下分去水层，然后分别用饱和氯化钠，饱和氯化钙，水洗都很顺利，然后扔进广口瓶里加了几勺无水硫酸钠干燥，准备明天做最后的精馏。然后把剩余的乙酸乙酯都洗了一遍扔进了瓶子里。
第二天中午吃好饭之后，刚准备蒸馏，结果要装乙酸乙酯的细口瓶在烘干的时候被我弄碎了，无语，叫老爸去买几个明天再做，下午就做硝基脲吧。（P.S.：基本成功，用了灭火器干冰大法。）
第三天也就是今天，早上很顺利地就蒸出了乙酸乙酯。算了下产率：30g HAc,45g 乙醇，假设乙酸完全酯化就有43.5g的乙酸乙酯，实际收集到27g，产率大概是62.07%,还不错。