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酯化反应中试剂添加顺序问题

疑问:酯化反应中试剂添加顺序问题

回答:教材上经典顺序是乙醇、浓硫酸、乙酸,常常解释作“不能先加浓硫酸,防止液体飞溅”,原理和硫酸稀释相同。也有的资料或题目说试剂的加入顺序是:乙醇(2mL)→乙酸(2mL)→浓硫酸(0.5mL)。这两种顺序都是合理的,因为“无水乙醇”中也含有微量的水,若反之操作,将乙醇加入到浓硫酸中,由于浓硫酸的强烈吸水性会放出大量的热,引起乙醇与浓硫酸混合液的爆沸,轻则致使乙醇大量挥发损失,重则出现混合液体爆沸喷出试管口引发灼伤人的严重事故。乙酸和浓硫酸的响应是两分子乙酸被脱水生成醋酐,可是醋酐和乙醇更轻易响应生成酯,所以先加乙酸再加浓硫酸没影响;乙醇和浓硫酸要加热才响应(也是脱水,没记错是140度生成乙醚,170度生成乙烯,不成酯),所以实验中乙酸加入的顺序可提到浓硫酸之前或放到浓硫酸之后,但浓硫酸的加入顺序一定不能提到乙醇之前。

当然不管怎么放,副反应再所难免:乙酸、乙醇在与浓硫酸共热时因温度不同可发生取代反应和消去反应,当混合溶液处在较低温度时,乙醇与乙酸发生酯化反应,同时乙醇分子之间还可发生分子间脱水反应生成乙醚;当温度升高至170℃时,乙醇分子内还可发生脱水反应(消去反应)生成乙烯;若继续升温时,浓硫酸还可表现出强氧化性,将乙醇氧化为碳,一氧化碳或二氧化碳,自身还原为二氧化硫,此时实验发生装置里的液体由无色变为棕色,最后变为黑色。

也有同学问道饱和Na2CO3溶液的作用:有三个:一是降低冷凝的酯在水中的溶解度。Na2CO3增强了溶剂水的极性(碳酸钠以及碳酸钠与乙酸反应后生成的乙酸钠都是离子化合物,离子化合物可看作是强极性化合物),这样使得乙酸乙酯在水中的溶解度得以进一步降低。而在这一过程中,并没有影响到乙醇在水中的溶解,因为乙醇溶于水主要是氢键的因素。这样也提高了所得乙酸乙酯的纯度。因此用饱和盐溶液来冷凝乙酯乙酯,更有利于酯与水的分层。酯难溶于水,在盐的水溶液中更难溶,且盐溶液浓度越大酯越难溶。二是吸收挥发的乙酸蒸气,这是选用饱和Na2CO3溶液来冷凝乙酯乙酯的主要原因。三是使挥发的乙醇部分溶解在饱和Na2CO3溶液中,且饱和Na2CO3溶液的弱碱性不会对生成的酯的水解作用产生实质性的影响。

(责任编辑:化学自习室)