酯类香料的合成设计

——乙酸异戊酯的设计合成

一、 设计目的

乙酸异戊酯是一种化学物质，又称香蕉油；香蕉水，不溶于水，无色透明， 用作溶剂，及用于调味、制革、人造丝、胶片和纺织品等加工工业。是乙酸与异戊醇所成的酯。同时它也天然存在于梨、香蕉、菠萝、苹果、葡萄及草莓等果浆中，还存在于可可豆中。

本实验为实验室合成乙酸异戊酯。主要要求：

⑴ 熟悉酯化反应原理，掌握乙酸异戊酯的制备方法；

⑵ 掌握带分水器的回流装置的安装与操作；

⑶ 熟悉液体有机物的干燥，掌握分液漏斗的使用方法；

⑷ 学会利用萃取洗涤和蒸馏的方法纯化液体有机物的操作技术。

(5)初步了解合成设计的方法

二、设计原理

乙酸异戊酯的合成技术已经相当成熟，合成方法有很多种。微波辐射化学是一门新型的交叉学科，目前国内对该领域的研究十分活跃，采用微波辐射的酯化反应，效果好。许昌学院化学系的王淑敏，李静就采用微波辐射硫酸氢钠催化合成乙酸异戊酯[1],辐射时间20min,酯化率达99.2%；超声波在有机合成中的应用也早就得以各国化学家的高度重视，传统制备方法采用浓硫酸等液体强酸作催化剂，对设备腐蚀严重，反应时间长且温度不易控制，太原师范学院化学系的张跃文、董金龙将超声波技术应用于浓硫酸催化合成乙酸异戊酯的反应中，明显缩短了反应时间，减少了催化剂的用量，降低了反应条件[2]；陈静，韩梅，李桂云等人采用MCM-41分子筛的表面修饰及其催化合成乙酸异戊酯，产率最高达到99%[3];崔秀兰,林明丽,郭海福等人做了稀土固体超强酸催化合成乙酸异戊酯的

研究，制备出了一系列稀土固体超强酸催化剂，与浓硫酸相比，减少了副反应，催化活性高，对设备腐蚀性小，生产过程造成的污染也很小，是具有应用前景的环境友好型催化剂[4]；苏丽红，李红玫采用相转移催化合成乙酸异戊酯，反应高效，降低成本且实用性提高[5]；刘春生，何淼，周海霞等人用活性炭固载三氯化铁非均相催化合成乙酸异戊酯，合成效果非常好，反应30min，产率达到98.2%[6];杨仕豪，李莉萍，罗辉采用金属氯化物催化合成甲、乙、丙酸异戊酯，得出三氯化铁，三氯化铝催化活性很高，效果很好[7];李建伟，马雪萍采用氯化铝-无水氯化钙双催化剂法合成乙酸异戊酯，不仅有效提高反应产率，而且还减少了原料的消耗[8];李建伟采用氯化铁-无水氯化钙联合催化法合成乙酸异戊酯，利用高温下，无水氯化钙仍具有较好的脱水作用，有效提高了酯化反应的产率[9].

本实验采用氯化铜-无水氯化钙联合催化法合成乙酸异戊酯，利用高温下，无水氯化钙较好的脱水作用，来促进反应的转化，提高采用氯化铜作催化剂的反应转化率。

三、实验仪器及药品

异戊醇、 冰醋酸、无水氯化钙、二水氯化铜、10%NaHCO3溶液、 饱和NaCl、无水硫酸镁、 沸石

铁架台、分水器、球形冷凝管、100ml圆底烧瓶、电热套、温度计、分液漏斗、烧杯、蒸馏头、直型冷凝管、尾接管、三角烧瓶、量筒、天平

四、 实验步骤

（1）酯化

将9ml（0.16mol）异戊醇和12ml(0.42mol)冰乙酸混合，分别加入不同量CuCl2·2H2O(0.5g、1.0g、1.5g)，加上带分水器的回流装置，回流1h。

（2）洗涤

撤去热源，稍冷后拆除回流装置。待烧瓶中反应液冷却至室温后，将其倒入分液漏斗中（勿将沸石倒入），用15mL冷水淋洗烧瓶内壁，洗涤液并入分液漏

斗。充分振摇，静置。待液层分界清晰后，移去顶塞（或将塞孔对准漏斗孔），缓慢旋开旋塞，分去水层（下层）。有机层用10mL10％碳酸氢钠溶液分两次洗涤。最后再用饱和氯化钠溶液洗涤一次。分去水层（下层），有机层由分液漏斗上口倒入干燥的三角烧瓶中。

（3）干燥

向盛有粗产物的锥形瓶中加入约2g无水硫酸镁，配上塞子，振摇至液体澄清透明，再放置 20min。

（4）蒸馏

安装一套干燥的普通蒸馏装置。将干燥好的粗酯小心地滤入烧瓶中，放入几粒沸石，用电热套加热蒸馏，用干燥并事先称量其质量的三角烧瓶收集138～142℃馏分，称量质量，并计算产率。

五、 实验装置图

回流 分液提纯 普通蒸馏

六、实验注意事项

1.回流酯化时，注意分水器中收集的水，回流结束，应收集分水器的油层。

2.拆除回流装置后，应立即将圆底烧瓶洗净，放入烘箱烘干，以备蒸馏时使用。

3.在碱洗时，及时排出生成的二氧化碳气体，以防气体冲出，损失产品。

4.最后蒸馏时仪器要干燥，不得将干燥剂倒入蒸馏瓶内。

七、性能检测

1.阿贝折射仪（型号 2WAJ）测量得到的乙酸异戊酯的折光率

2.利用傅立叶红外光谱仪（Nicolet 380），采用KBr压片法，测定乙酸异戊酯的结构、

八、参考文献

[1]王淑敏,李静.微波辐射硫酸氢钠催化合成乙酸异戊酯研究[J].河南农业大学学报,2005,39(2):226-227.

[2]张跃文,董金龙.超声波作用下乙酸异戊酯合成条件的研究[J].光谱实验室,2008，25(4):538-540.

[3]陈静,韩梅,李佳云,等.MCM-41分子筛的表面修饰及其催化合成乙酸异戊酯[J].催化学报,2007,28(10):910-914.

[4] 崔秀兰,林明丽,郭海福,等.稀土固体超强酸催化合成乙酸异戊酯的研究

[J].化学世界,2003,27-30.

[5]苏丽红,李红玫.相转移催化合成乙酸异戊酯[J].化学工程师,2005,119(8):10-11.

[6] 刘春生,何淼,周海霞，等. 活性炭固载三氯化铁非均相催化合成乙酸异戊酯[J].香料香精化妆品,2006,8-10.

[7] 杨仕豪,李莉萍,罗辉.金属氯化物催化合成甲、乙、丙酸异戊酯[J].中国医药工业杂志,1997,28(4):158-161.

[8] 李建伟,马雪萍. 氯化铝-无水氯化钙双催化剂法合成乙酸异戊酯[J].化工中间体,2006(10):23-24.

[9]李建伟. 氯化铁-无水氯化钙联合催化法合成乙酸异戊酯[J].化学研究,2004,15(4):48-49.

 

第二篇：04 乙酸异戊酯的合成

乙酸异戊酯的合成方案

小组成员：陈雯君 王岩 组长：王岩

1. 名称：醋酸异戊酯；醋酸戊酯；乙酸戊酯；香蕉水；香蕉油

2. 分子式：C7H14O2

3. 分子量：130.19

4. CAS RN：123-92-2

5. 外观：无色透明液体

6. MP/BP：?78 °C（195 K） 142 °C（415 K）

7. 分子结构：

8. 主要物化性质：

（1）乙酸异戊酯 无色至淡黄色透明液体，稀释时有香蕉、苹果、梨的香气，故俗名香蕉水、梨油。具挥发性和刺激性。易燃，蒸气与空气形成爆炸性混合物。微溶于水，能与乙醇、乙醚、戊醇、苯、二硫化碳、丙酮、乙酸乙酯及烃类等有机溶剂混溶。

(2)乙酸

相对密度（水为1）：1.050 凝固点（℃）：16.7 沸点（℃）：118.3 粘度（mPa.s）：

1.22（20℃） 蒸气压：1.5KPa/20℃ 外观及气味：无色液体，有刺鼻的醋味。溶解性：能溶于水、乙醇、乙醚、四氯化碳及甘油等有机溶剂。

(3)异戊醇

外观与性状：无色液体，有不愉快的气味。熔点（℃）：-117.2相对密度（水=1）：0.81沸点（℃）：132.5 ℃) 临界温度（℃）：309.7 溶解性：微溶于水，可混溶于醇、醚、酯、苯、汽油等。

(4)硫酸

性状：无色的澄清粘稠油状液体。成分/组成：浓硫酸98.0%(特浓) 70%(也属于浓硫酸)密度：98%的浓硫酸1.84g/ml摩尔质量：98g/mol物质的量浓度：98%的浓硫酸18.4mol/L相对密度：1.84。沸点：338℃溶解性：与水和乙醇混溶凝固点无水酸在10℃，98%硫酸在3℃时凝固。其他物理性质：溶解放热、吸水性 化学性质：脱水性、强氧化性、强酸性

9. 合成路线：

10. 实验部分

（1）反应方程式：

投料量：

实验操作：

在装有温度计、分水器、回流冷凝管的三口烧瓶中加入一定量的冰乙酸，异戊醇及催化剂硫酸，加热回流分水至几乎无水分出为止，反应结束后，将反应液冷却，并分别用饱和氯化钠溶液，5%碳酸氢钠溶液，蒸馏水中和洗涤。有机相经无水硫酸镁干燥，蒸馏过量醇后，将所得133~142°馏分再蒸馏一次，按相应的沸点收集酯。