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常州工程职业技术学院题目：合成目标化合物的结构确证 （ 2013 届）系 别： 制药与生物工程技术系 项目名称： 正溴丁烷的结构确证 指导教师： 叶 爱 英 班 级： 工分1131 学生姓名： 李 海 娟 起讫日期： 2013年 9 月2013年 10 月 7摘要对正溴丁烷的合成研究，以溴化钠、正丁醇和浓硫酸加热制备,分析讨论了温度，时间等对产率的影响。通过物理方法对物质进行初步结构确证，用红外鉴定结构，进行最后确证。关键词：正溴丁烷 合成 结构确证 影响因素目录第1章 前言11.1关于正溴丁烷11.2正溴丁烷的合成11.3正溴丁烷得的应用11.3.1用作溶剂及有机合成时的烷基化剂及中间体11.3.2合成新型的有机阳离子11.3.3用作医药原料11.3.4半导体中间原料21.3.5有机合成原料21.3.6.染料原料、可制备功能性色素的原料2第2章 方案设计32.1.实验原理32.1.1合成32.1.2纯化32.1.3结构确证32.2仪器和试剂32.3方案步骤32.3.1合成32.3.2纯化42.3.3结构确证4第3章 结果与讨论53.1结果53.2影响因素讨论53.1.1催化剂浓硫酸的量对反应的影响53.1.2 回流时间对反应的影响53.1.3实验所得5第4章 展望6参考文献7第1章 前言1.1关于正溴丁烷构造简式（结构式）：分子式为C4H9Br，分子量为137.03，是一种无色透明的液体。它的物理化学性质有以下几点：含量98%密度，1.270-1.277，折光率：1.4385-1.4395，PH值：6-7，沸程（95%）：98-103。易溶于醇和醚。它的熔点为-112，沸点为101.61.2正溴丁烷的合成在其传统的制备方法是用溴化钠、浓硫酸和正丁醇作为原料来合成1-5。在反应中，硫酸既是反应的催化剂，又是制取溴化氢的反应物。但溴化氢具有一定的还原性，硫酸的浓度高时能将其氧化；另外硫酸也有强脱水性，其浓度过高时，会使正丁醇生成烯、醚，直至碳化，故文献中对溴化钠、浓硫酸、正丁醇以及水采用了大致相同的物料配比，在该配比下，副产物极微。以目前的合成方法，产率最高仅能达到80%；粗产物中含有大量未反应的正丁醇而必须用浓硫酸洗涤除去，浪费了大量的试剂。控制试剂比例，多量硫酸催化合成正溴丁烷以溴化钠、正丁醇和浓硫酸加热制备,虞春妹等1研究正丁醇0.1mol、溴化钠0.25mol、57.0%-62.0%的硫酸用量为180g时，回流反应1h，正溴丁醇的产率为97.5%。1.3正溴丁烷得的应用1.3.1用作溶剂及有机合成时的烷基化剂及中间体杨兆磊等2研究发现钙基膨润土钠化后，负载一定量KF，烧制得KF/膨润土催化剂。以正溴丁烷与乙酰乙酸的烷基化反应为探针反应，考察催化剂制备条件及反应工艺条件对收率的影响。1.3.2合成新型的有机阳离子二丁基-董文龙3研究发现利用正溴丁烷和4,4-联吡啶合成新型的有机阳离子-1,1-4,4联吡啶（DPT.Br2），有机阳离子又和金属盐CdBr2组装成结构新颖的单核超分子化合物CdBr2（DPT）。1.3.3用作医药原料由正溴丁烷为原料之一合成的丁溴东莨菪碱”可用于肠、胃溃疡、胃炎、十二指肠炎、胆石症等,用于乙氧萘青霉素钠的原料。1.3.4半导体中间原料4用于盘状液晶中间体单羟基苯合成。1.3.5有机合成原料5用于皂用的茉莉、橙花、古龙型等。可作为增甜和花香剂，常与甲基萘基甲酮、邻氨基苯甲酸甲酯、橙叶油等共用。与芳樟醇和其酯类、松油醇和其酯类、苯乙酸异丁酯、少量十一内酯等能很好协调混合。如与甲位戊基桂醛等沸点稍高的香料共用时效果更好。1.3.6.染料原料、可制备功能性色素的原料舒学军等6研究了苯乙炔聚合物发光材料中间体4-丁氧基苯酚的合成。在氢氧化钠存在的条件下对苯二酚与正溴丁烷60-65反应3h条件下合成4-丁氧基苯酚，产率达到90%以上。第2章 方案设计2.1.实验原理2.1.1合成2.1.2纯化用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度分离混合物利2.1.3结构确证用物理常数来测定，初步确定物质结构，用红外鉴定结构2.2仪器和试剂仪器：阿贝折光仪 红外吸收光谱仪 电热套试剂：浓硫酸 AR 溴化钠 AR 正丁醇 AR 碳酸氢钠 AR 2.3方案步骤2.3.1合成在圆底烧瓶内加入20ml水，29ml浓硫酸，15g正丁醇，25g溴化钠，加入沸石，用回流装置回流一小时，冷却，改用蒸馏装置蒸出粗产品（注意事项：1、加料顺序不能颠到。2、小火加热避免副反应，烧瓶距离石棉网有4-5厘米高度。3、反应为非均相反应，应不停搅拌装置。4、干燥应充分彻底，以便蒸馏时前馏分少。）2.3.2纯化注：1.根据实际粗产品对溶剂进行调整，溶剂是待分离溶液的三分之一量。 2.干燥应充分吸收，以便蒸馏前馏分少。 3.硫酸洗涤要尽量分尽硫酸。2.3.3结构确证2.3.3.1折射率测定用蒸馏水清洗，再用丙酮擦洗载样台，用蒸馏水调试仪器，点水，读数，点试样，各三次，取平均值。2.3.3.2溶解度分组把样品分在四个小试管内，加入水，5%氢氧化钠，5%盐酸，浓硫酸，看试样与加入物是否有分层。2.3.3.3物态观看样品溶液的颜色，外观是否与正溴丁烷一致。闻气味是否与正溴丁烷一致。2.3.3.4红外鉴定第3章 结果与讨论3.1结果正溴丁烷合成后粗产率为59.06%，纯化后产率为44.00%.结构确证中样品折射率为1.4374，溶解度为I组，与正溴丁烷相符，进一步对结构进行确证，经红外谱图分析是正溴丁烷。3.2影响因素讨论3.1.1催化剂浓硫酸的量对反应的影响保持蒸馏水（1.1mL）、正丁醇9.1mL(01mo1)、红磷1.64g（0.053mol）和溴素4.3mL(0.08mol)不变的情况下，改变浓硫酸的用量，保持回流2h，进行1-溴丁烷合成实验，浓硫酸的用量对反应的影响，浓硫酸的用量选择为2.5mL 时，反应效果最好。我们知道，浓硫酸在该反应中起催化作用。浓硫酸的用量大时，副产物将会增多。3.1.2 回流时间对反应的影响保持蒸馏水（1.1mL）、正丁醇9.1mL(01mo1)、红磷1.64g（0.053mol）和溴素4.3mL(0.08mol)不变的情况下，浓硫酸的用量为2.5mL，改变不同的回流时间，进行1-溴丁烷合成实验。1-溴丁烷合成实验中，反应时间过长，在长时间温度较高的情况下，副产物就会增多，反应时间为2h时，可较高得到目标产物。83.1.3实验所得反应过程中副反应多、装置密闭不好导致正溴丁烷挥发、反应不完全等等因素都可导致产率太低。副反应多，比如反应体系中温度过高的话，会导致丁醇脱水生成醚和烯烃；在比如刚开始加硫酸后没有冷却充分，一加入溴化钠就会因温度较高而导致生成溴：等等原因都会使副产物增多。第4章 展望在实验中对于浓硫酸的加入要适量，温度控制好，不可太高，减少副产物的产生，提纯蒸馏前水分等杂质没有除干净的话，会导致沸点显著降低，这样在收集温度范围内的产物就显著减少了。回流时控制温度，不可温度太高，切要注意时间上的把握，才可得到较高产物。在整个实验中注意小组的配合，分工完成，工作做得游刃有余。参考文献1虞春妹,刘晟波.正溴丁烷的工业合成方法的改进J.化学试剂, 2009,31( 4) :289 291. 2杨兆磊,张恒,李言信等.KF/膨润土催化剂的制备及其在活泼亚甲基烷基化中的应用J.工业催化,2012,3(3):2527.3董文龙.超分子化合物CdBr2（DPT）的合成与结构表征J.洛阳理工学院学报,2011,12(4):48.4handrasekhar, S.; Sadashiva, B. K.; Suresh, K. Pramana 1977, 7, 4715 Kulkarni Vaman G.;Chemical Fibers International,2005,55（6）,p.379（英）6舒学军,卢胜林,徐前瑞等.相转移催化合成对苯乙炔聚合物发光材料中间体4-丁氧基苯酚的研究J.中山大学学报,2011,9(5):182186.8王保安，闫月荣，闫金龙，李伟李俊等1-溴丁烷合成实验改进。2012.7.（20）科技视界
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