Tổng hợp các n-Butyl Acetate
Barbara Jennings
Chem 203,1
Bàn 109.D
Ta: Tian Chen Giới thiệu: Một nhóm este là một thành phần chức năng quan trọng trong nhiều hợp chất hóa học như là axit béo và các thành phần của nước hoa và hương vị. Este đang lan tràn khắp thiên nhiên, mà còn là một sử dụng quan trọng trong ngành công nghiệp. Sự tổng hợp của các este trọng lượng phân tử thấp, do phản ứng của một cacbonyl với rượu, là điều cần thiết cho ngành công nghiệp nước hoa và hương liệu. n- Butyl acetate là một ester được biết đến rộng rãi sử dụng như một dung môi trong sản xuất sơn mài, nhưng nhiều hơn thường như một hương liệu tổng hợp được sử dụng táo trong các loại thực phẩm như kem, kẹo, mứt, và nướng hàng. n-Butyl acetate được tổng hợp bởi phản ứng axit axetic với n-butanol và p- axit toluenesulfonic chất xúc tác. Phản ứng này là một ví dụ về một etherification Fisher hoặc một cơ chế thay acyl ái nhân. Phản ứng trước của các proton carbonyl oxygen của axit axetic với các chất xúc tác p-toluenesulfonic axit. Một cộng hưởng lai được hình thành khi proton và các hình thức cộng hưởng có chứa cacbon electrophin là dễ dàng bị tấn công bởi các oxy nucleophin của rượu 1-butanol. Sản phẩm cuối cùng được hình thành bởi việc loại bỏ các phân tử nước và deprotonation tiếp theo của rượu kèm theo. Các nước được thể chất bị loại bỏ như một azeotrope bằng cách chưng cất trong một bộ máy Dean-Stark sửa đổi. Nó là quan trọng để loại bỏ nước để hỗn hợp phản ứng sẽ không đạt được trạng thái cân bằng. By Le nguyên tắc của Chatelier, nếu nước được liên tục loại bỏ các phản ứng phải tiếp tục lái xe về phía trước sản xuất tinh khiết n-butyl acetate. Experimental: rửa DOWEX 50 x 2-100 nhựa trao đổi ion (0.2g), axit axetic (0.61g, 10.16 mmol), 1- butanol (0.74g, 9,98 mmol), và quầy bar 1/2 "khuấy động được thêm vào 5 mL ngắn cổ tròn đáy bình. Người đứng đầu chưng cất được trang bị với một kết nối 3 chiều được gắn với một plug. Các phản ứng hỗn hợp được khuấy trong bồn tắm cát nóng và cho phép để hồi lưu trong 30 đến 40 phút. Các azeotrope thu thập trong Sidearm của kết nối 3 chiều và hai lớp phân cách. Top layer (ester) được chiết trở lại vào bình phản ứng và lớp dưới cùng (nước) được giữ lại trong 3 nối đường. Sản phẩm đã được lấy ra khỏi bình phản ứng bằng cách Pasteur lọc Pipet và sau đó cân nặng. n-Butyl acetate được phân lập như một rõ ràng, chất lỏng màu vàng nhạt (1.169g, 85,9% sản lượng), có mùi táo thơm. Các mẫu sau đó đã được chuẩn bị để phân tích và hạt nhân Hình 1: Cơ chế cho Tổng hợp các n-Butyl Acetate từ Hoá chất Acetic Acid và 1-Butanol cộng hưởng từ (NMR), quang phổ hồng ngoại (IR), và sắc ký khí (GC) quang phổ là thu được. Kết quả: Quan sát Shift (ppm) Quan sát Splitting quan sát Integral Loại Hydrogen (s) 0,75-1,9 multiplets 10,76 -CH2CH2CH3 2,1-2,2 kép 4.2 -CH 3 và acetone tạp chất 3,5-3,8 multiplet 0,59 HO-CH2 3,9-4,28 triplet 2.00 - O-CH2- 5,2-5,45 Singlet 1,36 -OH Quan sát Bond Stretch 2945,6 cm-1 -CC- 1.724,0 R-CO-OR quan sát Retention Time (phút) Quan sát Area 1,66 961.020 2,51 15.201 6,03 18.876 Bảng 1: Số liệu NMR thu được cho phản ứng mẫu (3 giọt) với deuterated chloroform dung môi trên NMR 60 MHz. Bảng 2:. tín hiệu quan trọng cho dữ liệu IR cho mẫu phản ứng Bảng 3: tín hiệu quan trọng cho dữ liệu GC của phản ứng mẫu. Thảo luận: Từ các dữ liệu phân tích, nó đã chỉ ra rằng sản phẩm cuối cùng không phải là 100% nguyên chất n-butyl acetate. Các dữ liệu NMR của mẫu phản ứng cho thấy sự dịch chuyển hóa học chính xác mà có thể đã được nhìn thấy trong một mẫu tinh khiết của n-butyl acetate: multiplet 0,75-1,9 ppm, đối ngữ 2,1-2,2 ppm, và bộ ba 3,9-4,28 ppm. Tuy nhiên, các giá trị không thể thiếu của những dịch chuyển hóa học là cao hơn một chút so với dự kiến cho một mẫu tinh khiết của n-butyl acetate, có nghĩa là mẫu không hoàn toàn tinh khiết và có chứa một số tài liệu và tạp chất bắt đầu. Ví dụ, các 0,75-1,9 ppm thay đổi hóa học đại diện cho -CH2CH2CH3 phần của n-butyl acetate và nên đã chỉ ra một giá trị không thể thiếu của 7. Tuy nhiên, giá trị không thể thiếu được quan sát là 10,76. Từ nguyên liệu ban đầu 1-butanol có chứa chính xác cùng -CH2CH2CH3 phần trong cấu trúc của nó, với một hóa chất tương tự như mô hình chuyển đổi như -CH2CH2CH3 phần của n-butyl acetate, giá trị không thể thiếu cao hơn là trực quan của chồng lên nhau tín hiệu từ cả các sản phẩm và chất phản ứng . Điều quan trọng cần lưu ý là nếu cả hai công khai chối bỏ và sản phẩm là ở nồng độ bằng nhau, căng multiplet 0,75-1,9 ppm sẽ về mặt lý thuyết có một giá trị không thể thiếu của 14, nhưng thực sự hiển thị một giá trị không thể thiếu 10,76. Kể từ khi các giá trị không thể thiếu được dựa trên sự tập trung mạnh hơn sản phẩm n-butyl acetate, các chất phản ứng (nồng độ thấp hơn hiện tại) chỉ thể hiện một phần nhỏ của giá trị không thể thiếu là theo lý thuyết đã chỉ ra nếu nó là ở nồng độ tương đương với các sản phẩm. Do đó, không thể thiếu của các chất hóa học thay đổi 0,75-1,9 cho thấy một giá trị không thể thiếu 10,76 thay vì một giá trị không thể thiếu của 14. Điều này cho thấy rằng mặc dù các sản phẩm cuối cùng là không tinh khiết n-butyl acetate, vẫn còn là một cao hơn nồng độ của n-butyl acetate để các chất phản ứng. Phân tích của các dữ liệu NMR xác nhận sự hiện diện của các chất phản ứng và các tạp chất. Ví dụ, đôi lúc 2,1-2,2 ppm nên về mặt lý thuyết đã được một singlet, nhưng kể từ khi NMR ống là không hoàn toàn khô từ rửa nó với acetone, một đỉnh cao acetone (thường khoảng 2,17 ppm) xảy ra trong cùng một khu vực làm cho đỉnh núi xuất hiện là một đôi. Bộ ba khác đã được quan sát thấy khoảng 3,5-3,8 ppm với một giá trị không thể thiếu của 0,59. Đây trị nguyên nhỏ và thay đổi chỉ ra rằng hydro O-CH2 của các chất phản ứng 1-butanol có mặt nhưng với nhiều nồng độ thấp hơn so với các sản phẩm. Cuối cùng, giá trị không thể thiếu của 1,36 ở 5,2-5,4 ppm khẳng định rằng các chất phản ứng 1-butanol là chắc chắn có mặt từ những giá trị quan sát đại diện cho HO- cấu trúc của nó. Các dữ liệu IR chứa một 2945,6 1-cm căng phổ biến của tất cả các hợp chất hóa học có chứa trải dài -CC-. Các 1.724,0 căng khẳng định rằng sản phẩm đã có mặt bằng chỉ ester nhóm chức năng R-CO-OR. Các dữ liệu GC là một trận đấu hoàn hảo gần một lý thuyết tinh khiết n-butyl dữ liệu GC acetate. Thời gian lưu giữ (RT) ở 1,66 và 6,03 gần khớp với dữ liệu tiêu chuẩn tinh khiết với RT 1.60 và 5.05. Các vùng đỉnh dữ liệu mẫu là ít hơn so với các dữ liệu tiêu chuẩn với diện tích 961.020 tại RT 1,66 và diện tích 18.876 tại RT 6,03 so với các dữ liệu n-butyl acetate tinh khiết với diện tích 260E8 tại RT 1.60 và diện tích 990.616 tại RT 5,05. Điều này chỉ ra rằng có một nồng độ yếu hơn của n-butyl acetate trong mẫu so với nguyên chất n-butyl acetate. Các cao điểm quan trọng khác tại 2.51 với diện tích 15.201 khẳng định rằng chất phản ứng là quà trong mẫu. Kết luận: Nhìn chung, các kỹ thuật được sử dụng để phân tích các mẫu đã chứng minh hiệu quả trong việc khẳng định rằng cả chất phản ứng và sản phẩm đã có mặt trong mẫu. Các dữ liệu NMR và GC là hữu ích tại chỉ ra rằng các sản phẩm n-butyl acetate đã được trình bày trong một nồng độ cao hơn so với các chất phản ứng. Các dữ liệu NMR cũng giúp khẳng định các tạp chất khác, chẳng hạn như acetone. Các dữ liệu IR xác nhận đáng kể rằng acetate ester n-butyl đã có mặt. Các kỹ thuật được sử dụng để có được tinh khiết n-butyl acetate từ việc chưng cất hỗn hợp phản ứng axit axetic và 1-butanol đã không chứng minh được hiệu quả. Các sửa đổi bộ máy Dean-Stark đã không loại bỏ như azeotrope chứa nước có hiệu quả. Một số nước có thể vẫn ngưng tụ lại thành các phản ứng hỗn hợp tạo ra một trạng thái cân bằng và do đó ngăn chặn các phản ứng từ di chuyển về phía trước và sản xuất 100% nguyên chất n-butyl acetate. Đối với công việc trong tương lai, một chiết lỏng-lỏng có thể được sử dụng để cô lập nguyên chất n-butyl acetate từ mẫu phản ứng. Tài liệu tham khảo: McMurray, J .; Simanek, E. Nguyên tắc cơ bản Hóa học hữu cơ, ed thứ 6 .; Thomson Brooks / Cole: Belmont, CA 2007, pp 307-308.. Sigma-Aldrich. http://www.sigmaaldrich.com/united-states.html. (truy cập ngày 15 tháng 4 năm 2010). KL Williamson, Macroscale và vi mô hữu cơ thí nghiệm, Ed thứ 2. 1994, Houghton Mifflin, Boston. p385.
đang được dịch, vui lòng đợi..