王雪梅，晏華，喬建仙，王帥，唐皓東

（后勤工程學(xué)院 化學(xué)與材料工程系，重慶 401311）

微型法制備甲基叔丁基醚的可行性研究

王雪梅，晏華，喬建仙，王帥，唐皓東

（后勤工程學(xué)院 化學(xué)與材料工程系，重慶 401311）

針對微型實驗產(chǎn)率較低且難以普及的現(xiàn)狀，選取甲基叔丁基醚（MTBE）的制備實驗進行實驗微型化研究.通過甲基叔丁基醚制備的常規(guī)實驗和微型實驗在試劑用量、產(chǎn)率和實驗時間等方面的對比，發(fā)現(xiàn)微型化后試劑用量減少90％，所需時間縮短65％，而產(chǎn)率幾乎不變.該結(jié)果進一步證明了醚制備實驗微型化的可行性，并為今后有機化學(xué)實驗的微型化提供了依據(jù).

微型有機化學(xué)實驗；甲基叔丁基醚；制備

近年來，為有效地降低實驗成本，減少高?；瘜W(xué)實驗對環(huán)境的污染，我國將微型化學(xué)實驗的研究課題列入高校化學(xué)教育研究中心的科研規(guī)劃[1-4].許多高校在從事微型化學(xué)實驗的研究，但由于在微型化學(xué)實驗中原料用量少，儀器粘附等損耗，使得產(chǎn)率不高，效果不明顯.特別是醇分子脫水制備醚的反應(yīng)，由于醇和醚存在分子沸點低，易揮發(fā)，脫水溫度不易控制等問題，使得微型法制備醚更加困難.目前，常規(guī)實驗制備正丁醚的產(chǎn)率相對高，其微型化實驗的研究較多且取得了很好的進展[5-8]，但甲基叔丁基醚（MTBE）的微型法制備實驗研究卻很少.為了在有機實驗教學(xué)中全面實現(xiàn)微型化，本文按照相關(guān)文獻[9-10]中MTBE的常規(guī)實驗制備方法，同樣以硫酸為脫水劑，以甲醇和叔丁醇為原料，只是減少各反應(yīng)試劑和脫水劑用量，采用配套微型化學(xué)實驗裝置，研究其制備實驗微型化的可行性.

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

6700型衰減全反射紅外光譜儀（美國Nicolet公司，含ATR附件）；WYA-2S型數(shù)字阿貝折射儀（南寧桑力公司）；可調(diào)電加熱套，成套的微型玻璃儀器（南京金正教學(xué)儀器有限公司）等.甲醇，叔丁醇，無水氯化鈣（以上試劑均為分析純），金屬鈉，15％的稀硫酸（去離子水與濃硫酸按濃度配制）.

1.2 實驗步驟

在裝有滴液漏斗、溫度計以及維氏分餾柱的25 mL三頸圓底燒瓶中，加入15％的稀硫酸10 mL，甲醇3.2 mL（0.08 mol），叔丁醇0.8 mL（0.008 mol）.加入2顆沸石，逐漸加熱升溫，控制反應(yīng)溫度在80～85 ℃之間，使得餾出物溫度保持在40～60 ℃之間，粗產(chǎn)物緩慢蒸出并收集.10 min后，從滴液漏斗中逐滴加入另外3 mL叔丁醇（0.032 mol），在20 min內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)收集餾出物，直至無餾出物為止.將餾出物用水反復(fù)洗滌3次，每次用水1 mL.然后加入無水氯化鈣靜置5 min，濾去無水氯化鈣后用金屬鈉回流10 min，以除去里面混有的微量水分和甲醇.最后再蒸餾出產(chǎn)物MTBE，收集55～57 ℃餾分.得到無色透明油狀液體，稱質(zhì)量，計算產(chǎn)率.按照相同的實驗步驟，重復(fù)2次.

2 結(jié)果與分析

通過對甲醇、叔丁醇和產(chǎn)物的紅外光譜圖（見圖1）進行對比分析，確定產(chǎn)物為甲基叔丁基醚.由圖1可見，在3 322.47，3 350.10 cm-1處分別為甲醇和叔丁醇O-H的伸縮振動，而在此區(qū)域內(nèi)，產(chǎn)物幾乎沒有峰.這是由于甲醇和叔丁醇分子間發(fā)生消除反應(yīng)時，一個是羥基中O與H斷鍵，一個是羥基的O與相鄰的C之間斷鍵，形成H2O而除去，在新生成的醚分子上無羥基.在1 022.79，1 196.84 cm-1處分別為甲醇和叔丁醇C-O的伸縮振動，而產(chǎn)物C-O的伸縮振動在1 203.23，1 084.93 cm-1處.這是由于甲基叔丁基醚σ-p超共軛，C-O鍵強度增大，C-O-C不對稱伸縮振動向高波數(shù)處移動而對稱伸縮振動位于低波數(shù)端.同時，測得3次實驗產(chǎn)物的折光率分別為1.369 2，1.369 0，1.369 1，而甲基叔丁基醚的折光率（文獻值）.從而再次證明產(chǎn)物為甲基叔丁基醚.

3 微型實驗與常規(guī)實驗的比較

常規(guī)實驗同樣按照上述實驗過程進行，只是改變試劑用量.甲醇用量為32 mL，叔丁醇用量為38 mL，15％硫酸用量為100 mL.記錄重復(fù)3次的結(jié)果，計算出平均產(chǎn)率（平均產(chǎn)率=產(chǎn)率之和/實驗總次數(shù)），并與微型實驗結(jié)果進行比較，結(jié)果見表1.由表1可見，常規(guī)實驗和微型實驗制備甲基叔丁基醚時，微型實驗的反應(yīng)物用量比常規(guī)實驗減少了90％，節(jié)約了實驗成本，且大大降低了實驗污染物的排放.二者得到的產(chǎn)率相近，實驗現(xiàn)象相同，從而提高了微型實驗的可操作性和有效性.同時在反應(yīng)時間方面，微型實驗的總時間比常規(guī)實驗縮短了65％，提高了實驗工作效率.從本次甲基叔丁基醚制備的常規(guī)實驗和微型實驗對比，進一步證明了有機化學(xué)實驗教學(xué)中醚制備實驗微型化的可行性，并為今后一系列有機化學(xué)教學(xué)實驗的微型化提供了依據(jù).

表1 甲基叔丁基醚制備的常規(guī)實驗和微型實驗的比較

[1]林群.美國化學(xué)實驗教學(xué)改革——微型實驗室簡介[J].化學(xué)教育，1994（10）：46-47

[2]胡勁召.高?；瘜W(xué)實驗室教學(xué)過程中環(huán)保問題的探討[J].河北化工，2008（12）：57-59

[3]杜鵑.高?；瘜W(xué)實驗室對環(huán)境的污染及其治理[J].實驗室科學(xué)，2007（1）：170-172

[4]周雄.微型有機化學(xué)實驗教學(xué)實踐與思考[J].實驗室科學(xué)，2008（6）：49-50

[5]周寧懷，宋學(xué)梓.微型化學(xué)實驗[M].杭州：浙江科技出版社，1992：19-20

[6]王學(xué)兵，王燕.微型法制備正丁醚的探討[J].黃岡師專學(xué)報，1999，19（3）：76-78

[7]李增春，哈森其木格，張春華，等.四個常用的有機微型合成實驗[J].杭州師范學(xué)院學(xué)報，1998（4）：114-115

[8]朱少萍，王麗華，郝林祥，等.微型有機化學(xué)實驗的可行性研究[J].高師理科學(xué)刊，2012，32（1）：88-90

[9]黃永明，劉平.無醇甲基叔丁基醚的實驗室制備[J].精細化工，1993，10（2）：56

[10]孫賓賓，庒淑怡.推薦一個有機化學(xué)實驗——甲基叔丁基醚的制備[J].陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2012，22（2）：26-28

Feasibility study on synthesis of MTBE in microscale experiment

WANG Xue-mei，YAN Hua，QIAO Jian-xian，WANG Shuai，TANG Hao-dong

（Department of Chemistry and Material Engineering，Logistic Engineering University，Chongqing 401311，China）

The yield of microscale organic chemical experiments is still rather low nowadays，so it is difficult in popularization.An organic synthetic microscale experiment of Methyl Tertiary Butyl Ether（MTBE）is used to probe the micromation of chemical experiments.The results about comparison of traditional experiments and microscale experiments indicate that the reagent consumption reduced by 90％，and the required time cut by 65％，however the yield almost showed no significant decreases in microscale experiments.It proves the feasibility for preparation of ethers by microscale experiment and underlies researches in microscale organic chemistry experiments in the future.

microscale organic chemistry experiment；MTBE；synthesis

O6-3

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2016.12.009

2016-09-13

后勤工程學(xué)院教學(xué)改革研究項目（hg151209）

王雪梅（1977-），女，四川成都人，副教授，博士，從事有機化學(xué)及實驗室管理研究.E-mail：wxm_jujia@sina.com

1007-9831（2016）12-0033-03