乙酸乙酯合成實驗的探討與改進

戴鳴輝

摘 要：該文探討了現行乙酸乙酯合成實驗中存在的若干不足，通過有針對性地調整反應物摩爾比、催化劑種類及使用次數、反應時間等條件，對結果進行討論總結，確定最佳實驗條件。

關鍵詞：乙酸乙酯 有機合成 教學改革

中圖分類號：O623 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0089-02

有機合成是有機化學實驗中最為重要的組成項目之一，學生通過對此類實驗的了解學習，既可鞏固原有的基礎知識及操作技能，進一步提高將理論與實踐結合使用的能力，同時也可培養其根據相應要求和現有條件改造或創造產物結構的應變技巧和創新意識。

乙酸乙酯是具有廣泛用途的化合物，可作為工業溶劑用于涂料、人造纖維等產品中，也可作為粘合劑用于印刷用墨、香料等的制造工藝中。而乙酸乙酯的制備實驗也恰好是化學合成的經典范例之一。可以說，無論從反應試劑的選取、實驗步驟的完善以及對結果的分析處理在此實驗中都是較為成熟的。但在教學過程中我們發現，仍可通過對一些細節的微調，來加強效果提高產量。因此，在授課時，我們可有意識地引導學生針對這些問題進行探討和改良，以此培養其主動思考勇于創新的意識。

1 實驗方法

在實驗室中制備乙酸乙酯，反應物選用冰醋酸和乙醇，使其在濃硫酸的催化作用下直接酯化而成，稱作直接酯化法。在具體操作方法上則較為多樣化，常見蒸餾法和回流法兩種。使用蒸餾法產率相對較高，但也存在反應時間長、反應溫度不易控制并由此導致碳化現象嚴重的問題。同時，若要保持步驟中要求的“餾出速度與滴加速度基本一致”，必須提高液相溫度至135 ℃以上[1]，這將導致實際產率大大低于理想產率的情況出現，而副產物乙醚的大量生成也不利于“環境友好”觀念的養成。回流法相對加熱時間短，反應溫度低，因此副產物生成率較蒸餾法下降，但存在乙酸乙酯產率較低的情況。

通過查閱資料發現，如果綜合上述兩種方式，即采取先回流后蒸餾的方法能有效解決上述問題：回流時反應溫度較低，基本不會有副產物乙醚生成，改為蒸餾后，隨著乙酸乙酯被不斷蒸出，乙醇和冰醋酸繼續酯化，導致反應向正方向移動，冰醋酸基本上完全轉化。方法大體如下：

（1）回流：在100 mL圓底燒瓶中，加入12 mL冰醋酸和19 mL無水乙醇，冷卻狀態下分批緩慢加入5 mL濃硫酸，安裝回流裝置，加熱，保持反應在微沸狀態下回流。

（2）蒸餾：將溶液冷卻至室溫，改裝置為蒸餾，加熱，收集70～79 ℃餾分。

（3）精制：在粗產品中加入飽和碳酸鈉溶液，攪拌至無二氧化碳逸出，多加1～3滴，分層，取上層溶液；再用飽和食鹽水洗滌，分去水層；再用飽和氯化鈣溶液洗滌，分去水層。

（4）干燥：取2 g無水硫酸鎂進行干燥。

（5）精餾：收集74～79 ℃餾分。

2 結果與討論

通過上述方法制備乙酸乙酯，雖然產率有所提高，但仍存在若干不足，因此我們對以下幾個實驗條件進行了調整，并對結果進行了總結。

2.1 反應物過量率對乙酸乙酯產率的影響

乙酸乙酯的合成是利用酸進行催化的可逆反應，為提高產量，制備過程中將使用過量反應物以使反應向正方向進行。而在醇與酸中，若使冰醋酸過量，則在對產品進行精制中和時將增大對飽和碳酸鈉的需求量，導致乙酸乙酯損失嚴重，而使用過量乙醇則不存在上述問題；同時，乙醇的經濟性強于冰醋酸。綜合兩方面因素考慮，若對合成過程中的乙醇過量率進行調整，無疑將對結果產生一定影響。

我們在課堂上使用不同醇酸比進行實驗，并對結果進行比較。結果如表1。

通過圖表可知，當醇酸物質的量之比為1∶1時，乙酸乙酯的產率最低，而無論醇過量或是酸過量，乙酸乙酯的產率都出現了先上升后降低的情況，而當醇酸用量達到1.5∶1時乙酸乙酯的產率最高。因此，結合產量及經濟花費兩方面考慮，以后的合成實驗中可采取醇酸摩爾比為1.5∶1為適宜條件。

2.2 催化劑的種類對乙酸乙酯產量的影響

在常見的有機實驗教材中，一般選用濃硫酸作為催化劑，這可能引起兩個問題：一是濃硫酸的用量較大，因其具有強烈腐蝕性而導致實驗安全隱患增加；二是造成一定的浪費，不利于環保。我們經查閱資料發現，已有大量研究表明，三氯化鐵可催化包括酯化、氧化、縮合等多種有機反應的進行，自身又具有活性高、安全易得、對儀器無腐蝕性，綠色環保等優點，所以我們可以選用它作為濃硫酸的取代品。三氯化鐵的催化機制可解釋為Fe3+與羰基上的氧形成配位鍵，導致C=O碳上的正電荷增加，使反應活性增大[2]。

在具體實驗中，我們稱取1.5 g三氯化鐵，與相同條件下選用濃硫酸作為催化劑的情況作對照，同時進行實驗，并對結果進行比較。結果如表2。

通過圖表可知，在醇酸摩爾比相同的條件下進行實驗，利用三氯化鐵作為催化劑比選用濃硫酸得到的產率高。

2.3 反應時間對乙酸乙酯產量的影響

在現有的實驗教材中，對于反應時間的要求波動范圍很大，短至30 min，長至90 min。而經過對前兩個實驗條件的改進與討論，我們可以將具體方案確定為醇酸摩爾比為1.5∶1、三氯化鐵為催化劑。在此基礎上，繼續針對反應時間展開討論，設計實驗組若干對結果進行比較。結果如表3。

通過圖表可知，當回流時間低于30 min時，反應不能充分進行，產率很低。而反應時間長于45 min，產率也呈現下降趨勢，這可能是由于乙酸乙酯在水和催化劑的作用下發生水解，重新轉化為醇和酸的原因。因而，從結果和經濟環保的角度考慮，在反應過程中回流45 min是最佳選擇。

2.4 催化劑重復使用率對乙酸乙酯產量的影響

在化學實驗中，催化劑具有在反應前后質量和化學性質均不發生改變的性質，因此為了節省原料，避免浪費，我們嘗試將三氯化鐵重復使用，并對催化結果進行比較。結果如表4。

通過圖表可知，三氯化鐵可重復使用3次，若次數繼續增多，則產率下降幅度明顯，實驗成功率降低。

3 結語

在日常教學過程中，我們針對在乙酸乙酯制備過程中存在的若干問題進行了調整與總結，從各對比數據可以看出，通過改變其反應物用量、篩選催化劑種類和控制反應時間等手段，可以有效提高產量，減少副產物生成量，也降低了實驗的危險性以及對環境的污染程度。

有機化學實驗是一門同時需要動腦與動手能力的學科，然而類似于乙酸乙酯的合成這樣形成定式的學習項目，往往會使學生失去進一步思索和探討問題的興趣。因此，通過引導他們對實驗負面現象和不理想結論的大膽質疑和求證，運用科學的研究方法，并對實驗數據及時進行歸納總結，可以激發其學習動力，培養創新精神和積極主動的思索意識。

參考文獻

[1] 劉寶殿.化學合成實驗[M].高等教育出版社，2005.

[2] 劉春龍，解慶范.牡丹江師范學院報（自然科學版）[J].1996（2）.endprint

摘 要：該文探討了現行乙酸乙酯合成實驗中存在的若干不足，通過有針對性地調整反應物摩爾比、催化劑種類及使用次數、反應時間等條件，對結果進行討論總結，確定最佳實驗條件。

關鍵詞：乙酸乙酯 有機合成 教學改革

中圖分類號：O623 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0089-02

有機合成是有機化學實驗中最為重要的組成項目之一，學生通過對此類實驗的了解學習，既可鞏固原有的基礎知識及操作技能，進一步提高將理論與實踐結合使用的能力，同時也可培養其根據相應要求和現有條件改造或創造產物結構的應變技巧和創新意識。

乙酸乙酯是具有廣泛用途的化合物，可作為工業溶劑用于涂料、人造纖維等產品中，也可作為粘合劑用于印刷用墨、香料等的制造工藝中。而乙酸乙酯的制備實驗也恰好是化學合成的經典范例之一。可以說，無論從反應試劑的選取、實驗步驟的完善以及對結果的分析處理在此實驗中都是較為成熟的。但在教學過程中我們發現，仍可通過對一些細節的微調，來加強效果提高產量。因此，在授課時，我們可有意識地引導學生針對這些問題進行探討和改良，以此培養其主動思考勇于創新的意識。

1 實驗方法

在實驗室中制備乙酸乙酯，反應物選用冰醋酸和乙醇，使其在濃硫酸的催化作用下直接酯化而成，稱作直接酯化法。在具體操作方法上則較為多樣化，常見蒸餾法和回流法兩種。使用蒸餾法產率相對較高，但也存在反應時間長、反應溫度不易控制并由此導致碳化現象嚴重的問題。同時，若要保持步驟中要求的“餾出速度與滴加速度基本一致”，必須提高液相溫度至135 ℃以上[1]，這將導致實際產率大大低于理想產率的情況出現，而副產物乙醚的大量生成也不利于“環境友好”觀念的養成。回流法相對加熱時間短，反應溫度低，因此副產物生成率較蒸餾法下降，但存在乙酸乙酯產率較低的情況。

通過查閱資料發現，如果綜合上述兩種方式，即采取先回流后蒸餾的方法能有效解決上述問題：回流時反應溫度較低，基本不會有副產物乙醚生成，改為蒸餾后，隨著乙酸乙酯被不斷蒸出，乙醇和冰醋酸繼續酯化，導致反應向正方向移動，冰醋酸基本上完全轉化。方法大體如下：

（1）回流：在100 mL圓底燒瓶中，加入12 mL冰醋酸和19 mL無水乙醇，冷卻狀態下分批緩慢加入5 mL濃硫酸，安裝回流裝置，加熱，保持反應在微沸狀態下回流。

（2）蒸餾：將溶液冷卻至室溫，改裝置為蒸餾，加熱，收集70～79 ℃餾分。

（3）精制：在粗產品中加入飽和碳酸鈉溶液，攪拌至無二氧化碳逸出，多加1～3滴，分層，取上層溶液；再用飽和食鹽水洗滌，分去水層；再用飽和氯化鈣溶液洗滌，分去水層。

（4）干燥：取2 g無水硫酸鎂進行干燥。

（5）精餾：收集74～79 ℃餾分。

2 結果與討論

通過上述方法制備乙酸乙酯，雖然產率有所提高，但仍存在若干不足，因此我們對以下幾個實驗條件進行了調整，并對結果進行了總結。

2.1 反應物過量率對乙酸乙酯產率的影響

乙酸乙酯的合成是利用酸進行催化的可逆反應，為提高產量，制備過程中將使用過量反應物以使反應向正方向進行。而在醇與酸中，若使冰醋酸過量，則在對產品進行精制中和時將增大對飽和碳酸鈉的需求量，導致乙酸乙酯損失嚴重，而使用過量乙醇則不存在上述問題；同時，乙醇的經濟性強于冰醋酸。綜合兩方面因素考慮，若對合成過程中的乙醇過量率進行調整，無疑將對結果產生一定影響。

我們在課堂上使用不同醇酸比進行實驗，并對結果進行比較。結果如表1。

通過圖表可知，當醇酸物質的量之比為1∶1時，乙酸乙酯的產率最低，而無論醇過量或是酸過量，乙酸乙酯的產率都出現了先上升后降低的情況，而當醇酸用量達到1.5∶1時乙酸乙酯的產率最高。因此，結合產量及經濟花費兩方面考慮，以后的合成實驗中可采取醇酸摩爾比為1.5∶1為適宜條件。

2.2 催化劑的種類對乙酸乙酯產量的影響

在常見的有機實驗教材中，一般選用濃硫酸作為催化劑，這可能引起兩個問題：一是濃硫酸的用量較大，因其具有強烈腐蝕性而導致實驗安全隱患增加；二是造成一定的浪費，不利于環保。我們經查閱資料發現，已有大量研究表明，三氯化鐵可催化包括酯化、氧化、縮合等多種有機反應的進行，自身又具有活性高、安全易得、對儀器無腐蝕性，綠色環保等優點，所以我們可以選用它作為濃硫酸的取代品。三氯化鐵的催化機制可解釋為Fe3+與羰基上的氧形成配位鍵，導致C=O碳上的正電荷增加，使反應活性增大[2]。

在具體實驗中，我們稱取1.5 g三氯化鐵，與相同條件下選用濃硫酸作為催化劑的情況作對照，同時進行實驗，并對結果進行比較。結果如表2。

通過圖表可知，在醇酸摩爾比相同的條件下進行實驗，利用三氯化鐵作為催化劑比選用濃硫酸得到的產率高。

2.3 反應時間對乙酸乙酯產量的影響

在現有的實驗教材中，對于反應時間的要求波動范圍很大，短至30 min，長至90 min。而經過對前兩個實驗條件的改進與討論，我們可以將具體方案確定為醇酸摩爾比為1.5∶1、三氯化鐵為催化劑。在此基礎上，繼續針對反應時間展開討論，設計實驗組若干對結果進行比較。結果如表3。

通過圖表可知，當回流時間低于30 min時，反應不能充分進行，產率很低。而反應時間長于45 min，產率也呈現下降趨勢，這可能是由于乙酸乙酯在水和催化劑的作用下發生水解，重新轉化為醇和酸的原因。因而，從結果和經濟環保的角度考慮，在反應過程中回流45 min是最佳選擇。

2.4 催化劑重復使用率對乙酸乙酯產量的影響

在化學實驗中，催化劑具有在反應前后質量和化學性質均不發生改變的性質，因此為了節省原料，避免浪費，我們嘗試將三氯化鐵重復使用，并對催化結果進行比較。結果如表4。

通過圖表可知，三氯化鐵可重復使用3次，若次數繼續增多，則產率下降幅度明顯，實驗成功率降低。

3 結語

在日常教學過程中，我們針對在乙酸乙酯制備過程中存在的若干問題進行了調整與總結，從各對比數據可以看出，通過改變其反應物用量、篩選催化劑種類和控制反應時間等手段，可以有效提高產量，減少副產物生成量，也降低了實驗的危險性以及對環境的污染程度。

有機化學實驗是一門同時需要動腦與動手能力的學科，然而類似于乙酸乙酯的合成這樣形成定式的學習項目，往往會使學生失去進一步思索和探討問題的興趣。因此，通過引導他們對實驗負面現象和不理想結論的大膽質疑和求證，運用科學的研究方法，并對實驗數據及時進行歸納總結，可以激發其學習動力，培養創新精神和積極主動的思索意識。

參考文獻

[1] 劉寶殿.化學合成實驗[M].高等教育出版社，2005.

[2] 劉春龍，解慶范.牡丹江師范學院報（自然科學版）[J].1996（2）.endprint

摘 要：該文探討了現行乙酸乙酯合成實驗中存在的若干不足，通過有針對性地調整反應物摩爾比、催化劑種類及使用次數、反應時間等條件，對結果進行討論總結，確定最佳實驗條件。

關鍵詞：乙酸乙酯 有機合成 教學改革

中圖分類號：O623 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0089-02

有機合成是有機化學實驗中最為重要的組成項目之一，學生通過對此類實驗的了解學習，既可鞏固原有的基礎知識及操作技能，進一步提高將理論與實踐結合使用的能力，同時也可培養其根據相應要求和現有條件改造或創造產物結構的應變技巧和創新意識。

乙酸乙酯是具有廣泛用途的化合物，可作為工業溶劑用于涂料、人造纖維等產品中，也可作為粘合劑用于印刷用墨、香料等的制造工藝中。而乙酸乙酯的制備實驗也恰好是化學合成的經典范例之一。可以說，無論從反應試劑的選取、實驗步驟的完善以及對結果的分析處理在此實驗中都是較為成熟的。但在教學過程中我們發現，仍可通過對一些細節的微調，來加強效果提高產量。因此，在授課時，我們可有意識地引導學生針對這些問題進行探討和改良，以此培養其主動思考勇于創新的意識。

1 實驗方法

在實驗室中制備乙酸乙酯，反應物選用冰醋酸和乙醇，使其在濃硫酸的催化作用下直接酯化而成，稱作直接酯化法。在具體操作方法上則較為多樣化，常見蒸餾法和回流法兩種。使用蒸餾法產率相對較高，但也存在反應時間長、反應溫度不易控制并由此導致碳化現象嚴重的問題。同時，若要保持步驟中要求的“餾出速度與滴加速度基本一致”，必須提高液相溫度至135 ℃以上[1]，這將導致實際產率大大低于理想產率的情況出現，而副產物乙醚的大量生成也不利于“環境友好”觀念的養成。回流法相對加熱時間短，反應溫度低，因此副產物生成率較蒸餾法下降，但存在乙酸乙酯產率較低的情況。

通過查閱資料發現，如果綜合上述兩種方式，即采取先回流后蒸餾的方法能有效解決上述問題：回流時反應溫度較低，基本不會有副產物乙醚生成，改為蒸餾后，隨著乙酸乙酯被不斷蒸出，乙醇和冰醋酸繼續酯化，導致反應向正方向移動，冰醋酸基本上完全轉化。方法大體如下：

（1）回流：在100 mL圓底燒瓶中，加入12 mL冰醋酸和19 mL無水乙醇，冷卻狀態下分批緩慢加入5 mL濃硫酸，安裝回流裝置，加熱，保持反應在微沸狀態下回流。

（2）蒸餾：將溶液冷卻至室溫，改裝置為蒸餾，加熱，收集70～79 ℃餾分。

（3）精制：在粗產品中加入飽和碳酸鈉溶液，攪拌至無二氧化碳逸出，多加1～3滴，分層，取上層溶液；再用飽和食鹽水洗滌，分去水層；再用飽和氯化鈣溶液洗滌，分去水層。

（4）干燥：取2 g無水硫酸鎂進行干燥。

（5）精餾：收集74～79 ℃餾分。

2 結果與討論

通過上述方法制備乙酸乙酯，雖然產率有所提高，但仍存在若干不足，因此我們對以下幾個實驗條件進行了調整，并對結果進行了總結。

2.1 反應物過量率對乙酸乙酯產率的影響

乙酸乙酯的合成是利用酸進行催化的可逆反應，為提高產量，制備過程中將使用過量反應物以使反應向正方向進行。而在醇與酸中，若使冰醋酸過量，則在對產品進行精制中和時將增大對飽和碳酸鈉的需求量，導致乙酸乙酯損失嚴重，而使用過量乙醇則不存在上述問題；同時，乙醇的經濟性強于冰醋酸。綜合兩方面因素考慮，若對合成過程中的乙醇過量率進行調整，無疑將對結果產生一定影響。

我們在課堂上使用不同醇酸比進行實驗，并對結果進行比較。結果如表1。

通過圖表可知，當醇酸物質的量之比為1∶1時，乙酸乙酯的產率最低，而無論醇過量或是酸過量，乙酸乙酯的產率都出現了先上升后降低的情況，而當醇酸用量達到1.5∶1時乙酸乙酯的產率最高。因此，結合產量及經濟花費兩方面考慮，以后的合成實驗中可采取醇酸摩爾比為1.5∶1為適宜條件。

2.2 催化劑的種類對乙酸乙酯產量的影響

在常見的有機實驗教材中，一般選用濃硫酸作為催化劑，這可能引起兩個問題：一是濃硫酸的用量較大，因其具有強烈腐蝕性而導致實驗安全隱患增加；二是造成一定的浪費，不利于環保。我們經查閱資料發現，已有大量研究表明，三氯化鐵可催化包括酯化、氧化、縮合等多種有機反應的進行，自身又具有活性高、安全易得、對儀器無腐蝕性，綠色環保等優點，所以我們可以選用它作為濃硫酸的取代品。三氯化鐵的催化機制可解釋為Fe3+與羰基上的氧形成配位鍵，導致C=O碳上的正電荷增加，使反應活性增大[2]。

在具體實驗中，我們稱取1.5 g三氯化鐵，與相同條件下選用濃硫酸作為催化劑的情況作對照，同時進行實驗，并對結果進行比較。結果如表2。

通過圖表可知，在醇酸摩爾比相同的條件下進行實驗，利用三氯化鐵作為催化劑比選用濃硫酸得到的產率高。

2.3 反應時間對乙酸乙酯產量的影響

在現有的實驗教材中，對于反應時間的要求波動范圍很大，短至30 min，長至90 min。而經過對前兩個實驗條件的改進與討論，我們可以將具體方案確定為醇酸摩爾比為1.5∶1、三氯化鐵為催化劑。在此基礎上，繼續針對反應時間展開討論，設計實驗組若干對結果進行比較。結果如表3。

通過圖表可知，當回流時間低于30 min時，反應不能充分進行，產率很低。而反應時間長于45 min，產率也呈現下降趨勢，這可能是由于乙酸乙酯在水和催化劑的作用下發生水解，重新轉化為醇和酸的原因。因而，從結果和經濟環保的角度考慮，在反應過程中回流45 min是最佳選擇。

2.4 催化劑重復使用率對乙酸乙酯產量的影響

在化學實驗中，催化劑具有在反應前后質量和化學性質均不發生改變的性質，因此為了節省原料，避免浪費，我們嘗試將三氯化鐵重復使用，并對催化結果進行比較。結果如表4。

通過圖表可知，三氯化鐵可重復使用3次，若次數繼續增多，則產率下降幅度明顯，實驗成功率降低。

3 結語

在日常教學過程中，我們針對在乙酸乙酯制備過程中存在的若干問題進行了調整與總結，從各對比數據可以看出，通過改變其反應物用量、篩選催化劑種類和控制反應時間等手段，可以有效提高產量，減少副產物生成量，也降低了實驗的危險性以及對環境的污染程度。

有機化學實驗是一門同時需要動腦與動手能力的學科，然而類似于乙酸乙酯的合成這樣形成定式的學習項目，往往會使學生失去進一步思索和探討問題的興趣。因此，通過引導他們對實驗負面現象和不理想結論的大膽質疑和求證，運用科學的研究方法，并對實驗數據及時進行歸納總結，可以激發其學習動力，培養創新精神和積極主動的思索意識。

參考文獻

[1] 劉寶殿.化學合成實驗[M].高等教育出版社，2005.

[2] 劉春龍，解慶范.牡丹江師范學院報（自然科學版）[J].1996（2）.endprint