实验十八环己酮的制备

一、 实验目的

1、掌握氧化法制备环已酮的原理和方法。

2、掌握搅拌、萃取、盐析和干燥等实验操作及空气冷凝管的应用。

3、掌握简易水蒸气蒸馏的方法。

二、实验原理

六价铬是将伯、仲醇氧化成醛酮的最重要和最常用的试剂，氧化反应可在酸性、碱性或中性条件下进行。铬酸是重铬酸盐与40％~50％硫酸的混合物。本实验采用酸性氧化，溶剂可用：水、醋酸、二甲亚砜（DMSO）、二甲基甲酰胺（DMF）或它们组成的混合溶剂。本实验采用乙醚-水混合溶剂。

反应式：

三、实验仪器及药品

仪器：磁力搅拌器、150mL烧瓶、分液漏斗、锥形瓶、烧杯、电热套、折光仪。

药品：环己醇、重铬酸钠、浓硫酸、乙醚、无水硫酸镁、草酸、精制食盐。

主要试剂及产品的物理常数：（文献值）

四、实验装置

 

五、实验步骤

1、铬酸溶液配制：将10.5g Na2Cr2O7.2H2O溶于60 mL水中，在搅拌下慢慢加入9 mL98%浓硫酸，得一橙红色溶液，冷却至0℃以下备用。

2、粗产物的制备：安装装置，于三颈瓶中加入5.3mL（0.05mol）环己醇和25 mL乙醚，摇匀且冷却至0℃。开动搅拌，将冷却至0℃的50mL铬酸溶液从恒压漏斗中滴入三颈瓶中。加完后保持反应温度在55～60℃之间继续搅拌20min后，加入1.0g的草酸，使反应完全，反应液呈墨绿色。

3、分离：将反应混合物用NaCl饱和，转移到分液漏斗中分出醚层，水层乙醚萃取两次（每一次12.5mL），将3次的醚层合并，用12.5mL 5%Na2CO3溶液洗涤1次，然后用4×12.5mL水洗涤。用无水Na2SO4干燥，过滤到烧瓶中。

4、提纯：用50-55⁰C蒸去乙醚。改为空气冷凝蒸馏装置，再加热蒸馏，收集152~155℃馏分。

5、称重、计算产率。测折光率。

 纯环己酮为无色透明液体，沸点155.7℃，相对密度d₄²⁰0.948，折光率n_D²⁰1.4507。

六、注意事项

1、浓H₂SO₄ 的滴加要缓慢，注意冷却。

2、铬酸氧化醇是一个放热反应，实验中必须严格控制反应温度以防反应过于剧烈。反应中控制好温度，温度过低反应困难，过高到副反应增多。

3、在第一次分层时，由于上下两层都带深棕色，不易看清其界线，可加少量乙醚或水，则易看清。

4、乙醚容易燃烧，必须远离火源。

5、铬酸溶液具有较强的腐蚀性，操作时多加小心，不要溅到衣物或皮肤上。

6、环己酮和水可形成恒沸物（90⁰C，约含环己酮38.4%），使其沸点下降，用无水Na2SO4干燥时一定要完全。

七、思考题

1、  本实验的氧化剂能否改用硝酸或高锰酸钾，为什么？

2、蒸馏产物时为何使用空气冷凝管？

1．盐析的作用是什么？

    答：氯化钠是离子子型晶体，溶于水中可增大水的介电常数，使极性小的有机物在水中的溶解度进一步降低，达到萃取分离的目的。

2．能否用铬酸氧化法把2-丁醇和2-甲基-2-丙醇区别开来？说明原因，并写出有关反应式。

答：能用铬酸氧化法把2-丁醇和2-甲基-2-丙醇区别开来。2-丁醇被氧化为2-丁酮，反应液变绿；2-甲基-2-丙醇不被氧化，反应液无颜色变化。

 

环己酮的红外光谱                                 环己醇的红外光谱

 

第二篇：己内酰胺制备实验论文-精简(罗小龙)

己内酰胺制备

实验论文

罗小龙

班级：080704

学号：20081740

有机化学实验论文：己内酰胺的制备

目录

一、 摘要 ................................................................................................................................................................................. 1

二、 关键字 ............................................................................................................................................................................. 1

三、 前言 ................................................................................................................................................................................. 1

1、 己内酰胺的性质 ..................................................................................................................................................... 1

2、 己内酰胺的用途 ..................................................................................................................................................... 1

四、 实验仪器与药品 ............................................................................................................................................................. 1

1、 实验仪器 ................................................................................................................................................................. 1

2、 实验药品 ................................................................................................................................................................. 1

五、 实验原理与步骤 ............................................................................................................................................................. 1

1、 环己酮的制备 ......................................................................................................................................................... 1

1.1、实验原理 .............................................................................................................................................................. 10

1.2、实验步骤 .............................................................................................................................................................. 10

2、 环己酮肟的制备 ................................................................................................................................................... 10

2.1、实验原理 .............................................................................................................................................................. 10

2.2、实验步骤 .............................................................................................................................................................. 11

3、 己内酰胺的制备 ................................................................................................................................................... 11

3.1、实验原理 .............................................................................................................................................................. 11

3.2、实验步骤 .............................................................................................................................................................. 11

六、 实验表征与讨论 ........................................................................................................................................................... 12

1、 物理性质比较 ....................................................................................................................................................... 12

1.1、环己醇 cyclohexanol ........................................................................................................................................... 12

1.2、环己酮 cyclohexanone ........................................................................................................................................ 12

1.3、ε-己内酰胺 ε-caprolactam，hexahydro-2H-azepin-2-one，Hexanolactam ...................................................... 12

2、 影响产率因素 ....................................................................................................................................................... 12

七、 结论 ............................................................................................................................................................................... 12

1、 实验结论 ............................................................................................................................................................... 12

2、 实验感想 ............................................................................................................................................................... 12

八、 参考文献 ....................................................................................................................................................................... 13

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己内酰胺的制备

作者 罗小龙

一、摘要

本实验由环己醇经重铬酸盐氧化制得环己酮，再经前铵盐`羟胺盐肟化反应得到环己酮肟，最后经重排生成己内酰胺。

二、关键字

环己醇、环己酮、环己酮肟、己内酰胺、Beckmann重排。

三、前言

1、 己内酰胺的性质

ε-己内酰胺ε-caprolactam，hexahydro-2H-azepin-2-one，Hexanolactam，简称己内酰胺，又称卡普隆；Mr 113.16，mp 70～72℃，bp 139℃（1.73kPa），为白色结晶性粉末或鳞片状固体，手触有润滑感，易溶于水、乙醇、乙醚、DMF、苯、氯代烷等。

2、 己内酰胺的用途

本品主要用来聚合制造聚己内酰胺树脂，亦称为尼龙-6，可用于制造工程塑料、合成纤维（锦纶）、人造皮革，以及国防、渔业和轻纺工业等，亦可用作溶剂及气相色谱固定液，应用广泛。

己内酰胺是重要的有机化工原料之一，主要用途是通过聚合生成聚酰胺切片(通常叫尼龙一6切片，或锦纶一6切片)，可进一步加工成锦纶纤维、工程塑料、塑料薄膜。尼龙一6切片随着质量和指标的不同，有不同的侧重应用领域： ① 高质量、粘度在2．4-2．45、消光切片，主要用于民用高速纺行业、短纤纺丝，由于锦纶一6丝具优良的染色性能和耐磨性能，一直用在织造高品质布和羊毛纺织上，这是尼龙一6切片最初的用途，也是目前尼龙一6切片的一个主要用途。

② 粘度在3．2以上的切片，主要用于帘子布纺丝，随着我国汽车工业的发展，对帘子线的需求量日益增加，是目前尼龙一6切片的另一个主要用途。

③ 粘度在2．4—2．6的切片，主要应用于常规纺丝及部分质量要求不高的短纤纺丝，在这方面的使用。因纺丝工艺落后，替代品增加，需求量逐渐萎缩。( 粘度在2．7—3．0的切片，主要应用于地毯骨架丝、渔网丝，在这方面因下游产品质量参差不齐，对尼龙6一切片的质量要求也有很大的差别。

⑤ 工程塑料和塑料薄膜用切片，是目前尼龙一6发展的一个重要发展方向。

己内酰胺(CPL)是一种重要的有机化工原料，外观为白色晶体或结晶粉末，易溶于水、乙醇、乙醚、氯仿和苯等。己内酰胺主要用于生产尼龙一6纤维和工程塑料 尼龙一6纤维包括工业丝和民用丝两种产品．民用丝主要用于制作纺织品．如服装、装饰织物、地毯、毛毯和无纺布等，工业丝主要用于制作轮胎帘子布、帆布、运输带、鱼网、降落伞等。尼龙一6工程塑料主要用于制造汽车零件、机械零件、电子电器零件、建筑材料等以及铁路器材、列车车厢内部件以及小型结构部件等 此外．己内酰胺还可用于生产抗血小板药物6一氨基己酸．生产月桂氮卓酮等．用途十分广泛．开发利用前景广阔

四、实验仪器与药品

1、 实验仪器

烧杯，玻璃棒，锥形瓶，蒸馏烧瓶，胶头滴管，三颈瓶，温度计，分液漏斗，滴液漏斗，布氏漏斗，吸滤瓶，胶塞，空心塞，玻璃管，直型冷凝管，熔点管，提勒管，量筒，酒精灯，铁架台（附铁圈和铁夹），石棉网，红外线灯，托盘天平，电子分析天平，循环水真空泵，压片机，傅里叶红外光谱仪

2、 实验药品

浓硫酸 C.P. 北京化学试剂工厂 氢氧化铵 C.P. 哈尔滨化工化学试剂厂 环己醇 A.P. 天津光复试剂工厂 氯化钠 A.P.

重铬酸钠 A.P. 天津市光复精细化工研究所 浓氨水 A.P.

无水碳酸钾 C.P. 北京化工厂 二氯甲烷 A.P.

草酸 A.P. 沈阳市东兴试剂厂 无水硫酸钠 A.P.

盐酸羟胺 A.P. 天津市津北精细化工有限公司 液体石蜡

醋酸钠 A.P. 北京化工厂 冰水

五、实验原理与步骤

1、 环己酮的制备

有机化学实验论文：己内酰胺的制备

1.1、实验原理

一级醇及二级醇的羟基所连接的碳原子上有氢，可以被氧化成醛、酮或羧酸。三级醇由于醇羟基相连的碳原子上没有氢，不易被氧化，如在剧烈的条件下，碳碳键氧化断裂，形成含碳较少的产物。用高锰酸钾作氧化剂，在冷、稀、中性的高锰酸钾水溶液中，一级醇、二级醇不被氧化，如在比较强烈的条件下（如加热）可被氧化，一级醇生成羧酸钾盐，溶于水，并有二氧化锰沉淀析出。二级醇氧化为酮，但易进一步氧化，使碳碳键断裂，故很少用于合成酮。由二级醇制备酮，最常用的氧化剂为重铬酸钠与浓硫酸的混合液，或三氧化铬的冰醋酸溶液等，酮在此条件下比较稳定，产率也较高，因此是比较有用的方法。

环己酮常用作有机合成中间体和有机溶剂。实验室中，多用氧化剂氧化环己醇，酸性重铬酸钠

（钾）是最常用的氧化剂之一。例如：

=O

Na2Cr2O7+H2SO2Cr2O3+Na2SO4+H2O HO

3+2CrO3

H3+Cr2O3+3H2O O

反应中，重铬酸盐在硫酸作用下先生成铬酸酐，再和醇发生氧化反应，因此酮比较稳定，不易进一步被氧化，故一般能得到较高的产率。为防止因进一步氧化而发生断链，控制反应条件仍然十分重要。

本实验用重铬酸钠氧化环己醇制备环己酮。

1.2、实验步骤

在250ml圆底烧瓶内，放置60ml冰水，在搅拌下慢慢加入10ml浓硫酸，充分混匀，小心加入10g环己醇（10.5ml，0.1mo1）。在上述混合液内插入一支温度计，将溶液冷至30℃以下。在烧杯中将21g重铬酸钠（Na2Cr2O7·2H2O，0.035mo1）（或用重铬酸钾10.3g，0.035mol）溶解于6ml水中。取此溶液lml加入圆底烧瓶中，充分振摇，这时可观察到反应温度上升和反应液由橙红色变为墨绿色，表明氧化反应已经发生。继续向圆底烧瓶中滴加剩余的重铬酸钠（或重铬酸钾）溶液，同时不断振摇烧瓶，控制滴加速度，保持烧瓶内反应液温度在55~60℃之间。若超过此温度时立即在冰水浴中冷却。滴加完毕，继续振摇反应瓶直至观察到温度自动下降1~2℃以上。然后再加入少量的草酸（约需0.5g），使反应液完全变成墨绿色，以破坏过量的重铬酸盐。

在反应瓶内加入50ml水，再加几粒沸石，装成蒸馏装置（实际上是一种简化的水蒸气蒸馏装置），将环己酮与水一起蒸馏出来，环己酮与水能形成沸点为95℃的共沸混合物。直至馏出液不再混浊后再多蒸约10ml（共收集馏液

40~50m1），用食盐（需7~10g）饱和馏液后移入分液漏斗中，静置后分出有机层，用无水碳酸钾干燥，蒸馏，收集150~156℃馏分。称重，计算产率（产量约6~6.5g，产率62％~67％）。

纯粹环己酮的沸点为156.6℃，折光率为1.4507。d＝0.9478

2、 环己酮肟的制备

2.1、实验原理

醛、酮与羟胺、2，4-二硝基苯肼及氨基脲的加成缩合物都是好的结晶，具有固定的熔点，因而常用来鉴别醛、酮。这类化合物在稀酸作用下，能够水解为原来的醛、酮。因而可利用这种反应来分离和提纯醛、酮。

环己酮肟的制备，在工业上较新的方法是用环己烷和氯及一氧化氮进行光化学反应，首先得到1-氯-1-亚硝基环己烷，然后进行还原反应，即得到环己酮肟。

- - 10 H2SO4

有机化学实验论文：己内酰胺的制备

Cl

+NO+Cl2

NO

HCl

NOH

本实验以环己酮和盐酸羟胺为原料制备环己酮肟。反应式：

O

N

OH

+NH2OH

+H2O

2.2、实验步骤

在250mL磨口锥形瓶中，将14g（0.2mol）盐酸羟胺及20g结晶醋酸钠溶解在60mL水中，温热此溶液，使达到35~40℃。每次2mL分批加入15mL环己酮（14g，0.14mol），边加边振摇，此时即有固体析出。加完后，用空心塞塞住瓶口，激烈摇动2~3min，环己酮肟呈白色粉末状结晶析出。冷却后，将混合物抽滤，固体用少量水洗涤。抽干后，在滤纸上进一步压干。用红外灯干燥，得到产品为白色晶体，熔点为89~90℃。

3、 己内酰胺的制备 3.1、实验原理

脂肪族醛、酮和芳香族醛、酮与氨的衍生物如羟胺作用生成肟，酮肟或醛肟在五氯化磷、硫酸、多聚磷酸、苯磺酰氯等酸性实际作用下发生分子重排生成酰胺。这种由肟变成酰胺的重排是一个很普遍的反应，叫做Beckmann（贝克曼）重排。不对称的酮肟或醛肟进行重排时，总是肟羟基反式位置的烃基迁移到N原子上，即为反式迁移。在重排过程中，烃基的迁移与羟基的离去是同时发生的同步反应。该反应是立体专一性的。

Beckmann（贝克曼）重排反应通常在醚溶液中进行。

N

OH

H2

C

N

H2+

NC

O

通过Beckmann重排反应，鉴定生成的酰胺或酰胺的水解产物，可以知道酮肟的构型，因而可以知道原来酮的结构。应用贝克曼重排可以合成一系列酰胺，尤其是环己酮肟重排为己内酰胺具有重要的工业意义。己内酰胺开环聚合可得到聚己内酰胺树脂（尼龙-6），后者是一种性能优良的高分子材料。

3.2、实验步骤

在500mL烧杯中，加入10g环己酮肟和20mL 85%硫酸，玻璃棒搅拌使反应物混合均匀。在烧杯中放置一支200℃的温度计，小心慢慢加热烧杯，当开始有气泡时（约120℃），立即移去热源，此时发生强烈的放热反应，温度很快自行上升（可达160℃），反应在几秒钟内即完成。

稍冷却后，将此溶液倒入250mL三口瓶中。三口瓶上分别安装搅拌器、温度计和筒形滴液漏斗，在冰盐浴中冷却。当溶液温度下降至0～5℃时，不断搅拌下小心滴入20%氢氧化铵溶液，控制温度在20℃一下，以免己内酰胺在温度较高时发生水解，直至溶液恰好对石蕊试纸呈碱性（通常需加约60mL 20%氨水，约1h加完）。

粗产物倒入分液漏斗，分去水层。有机层转入30mL克氏蒸馏瓶，进行减压蒸馏，收集127～133℃/0.93kPa，137～140

℃/1.87kPa的馏分。馏出物在接收瓶中固化成无色结晶，熔点69～70℃，产量5～6g，产率50%～60%.己内酰胺易吸潮，应储存在密闭容器中。

- -

11

有机化学实验论文：己内酰胺的制备

六、实验表征与讨论 1、 物理性质比较

1.1、环己醇 cyclohexanol

20

又称六氢化苯酚（hexahydrophenol），Mr 100.16，mp 24℃，bp 161.1℃，nD1.4641,d42009493，密度0.9624g/cm3

（20℃），闪点41℃，无色透明油状液体，溶于水，可于乙醇、丙酮、乙醚、苯混溶，易吸潮，有樟脑气味。 1.2、环己酮 cyclohexanone

20

Mr 98.14，mp -16.4℃，bp 155.7℃，nD1.4507，d4200.9478，密度0.9478 g/cm3，无色油状液体，有丙酮气味，微

溶于水，较易溶于乙醇和乙醚。

1.3、ε-己内酰胺 ε-caprolactam，hexahydro-2H-azepin-2-one，Hexanolactam 简称己内酰胺，又称卡普隆；Mr 113.16，mp 70～72℃，bp 139℃（1.73kPa），为白色结晶性粉末或鳞片状固体，手触有润滑感，易溶于水、乙醇、乙醚、DMF、苯、氯代烷等。

2、 影响产率因素

蒸馏时水的馏出量不宜过多，否则即使使用盐析，仍不可避免有少量环己酮溶于水中而损失掉（环己酮在水中的溶解度在31℃时为2.4g）。

环己醇氧化反应温度不宜过高，滴加氧化剂的速度不宜过快，防止断链减产。 分液时会有少量产品溶于萃取液。 抽滤时会有少量产品透过滤纸。 3、环己酮肟图谱

74.370

65

60

55

1338.871318.31

567.95

50

1106.45

45

841.04

658.90

%T

40

35

1225.39

30

1664.58

793.98

25

20

900.18

1482.111449.03

15

106.84000.0

3600

3189.64

993.52

32002800240020001800

cm-1

1600140012001000800600450.0

七、结论 1、 实验结论

各中间产物的纯度对终产物的产率有很大影响，要控制好实验条件，减量减少产物的损失，能使的产率提高，还要有熟练的实验操作能力和技巧。 2、 实验感想

通过本次实验，了解了工业化生产己内酰胺的一条经典合成途径，学会了一些实验仪器的操作，掌握了合成己内酰胺的步骤，并能据此查阅资料，合成其他内酰胺或酰胺。

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有机化学实验论文：己内酰胺的制备

八、参考文献

[1]李吉海，刘金庭编；山东大学、山东师范大学等编；基础化学实验（II）——有机化学实验，第二版；北京，化学工业出版社；2007，7（2）；119-120，123-124，141-142

[2]张小林，余淑娴，彭在姜编；化学实验教程；北京，化学工业出版社；2006，6（1），160-161

[3]邢其毅，斐伟伟，徐瑞秋等编；基础有机化学，上册，第三版；北京，高等教育出版社；2005，6（3）；174-186

[4]常文保；化学词典；北京，科学出版社；2008，5（1）

[5]周公度；化学辞典；北京，化学工业出版社；2004，4（1）

[6]钱伯章；己内酰胺的新生产工艺；合成纤维工业，第25卷，44；上海；中文期刊全文数据库

[7]己内酰胺新工艺工业化；石油化工；20xx年第31卷，686；中文期刊全文数据库

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