徐 寧 牧區(qū)樂 李久明 段莉梅 白鎖柱 海 平

（內(nèi)蒙古民大學(xué)國(guó)家級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，內(nèi)蒙古 通遼028000）

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是20 世紀(jì)80 年代興起的一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新技術(shù)，廣泛以用于基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、醫(yī)藥化驗(yàn)、生產(chǎn)控制分析等多個(gè)領(lǐng)域。目前，微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高等學(xué)校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要方向之一，它具有反應(yīng)試劑用量小、反應(yīng)時(shí)間短、較快速提高操作技能等優(yōu)點(diǎn)[1-3]。醚類化合物的制備實(shí)驗(yàn)是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中必備的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之一，學(xué)生在常規(guī)實(shí)驗(yàn)中會(huì)使用大量的硫酸，并在高溫條件下長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)，同時(shí)硫酸的強(qiáng)氧化性會(huì)導(dǎo)致大量碳化物的生成，因此廢棄物的處理將會(huì)產(chǎn)生較高的費(fèi)用。為了在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)的理念，本文參照相關(guān)文獻(xiàn)中乙醚的實(shí)驗(yàn)方法[4，5]，結(jié)合微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的微型化，達(dá)到減少試劑的用量和反應(yīng)時(shí)間，為醚類化合物微型化制備的可行性提供數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

WYA-2WAJ 型阿貝折射儀（湖北格萊莫檢測(cè)設(shè)備有限公司）；HMD-250 型磁力攪拌可調(diào)電熱套（新寶儀器有限公司）；微型玻璃儀器（南京金正教學(xué)儀器有限公司）。正丁醇、硫酸、氯化鈉、無水氯化鈣等試劑均為分析純，天津大茂化學(xué)試劑公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

將4.0mL 乙醇和4.0mL 濃硫酸分別倒入25mL 三頸圓底燒瓶，其中一口徑用微型蒸餾頭組裝微型蒸餾裝置，其余口徑安裝溫度計(jì)和滴液漏斗[5]。快速加熱保持135℃，開始滴加4.0mL乙醇，當(dāng)?shù)渭油戤吅蠓磻?yīng)溫度逐漸升高至160℃，停止反應(yīng)。將餾出液倒入分液漏斗中，依次用水、10%氫氧化鈉溶液、飽和氯化鈉溶液和飽和氯化鈣溶液各洗滌2 次，再用無水氯化鈣干燥，過濾，濾液進(jìn)行蒸餾，收集32-36℃餾分，得到無水透明液體，稱量，計(jì)算產(chǎn)率。反應(yīng)原理如下：

圖1 反應(yīng)裝置及儀器圖

2 結(jié)果與分析

2.1 硫酸的用量對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的影響

在乙醇用量不變的條件下，考察硫酸的用量對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的影響，見表1。從表1 中可以看出，隨著硫酸的用量增加，產(chǎn)率增大，但硫酸用量0.4mL 以后，增加幅度較小。在綠色環(huán)保和微型實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的前提下，選取0.4mL 硫酸作為催化劑參與反應(yīng)。

表1 硫酸與反應(yīng)產(chǎn)率

2.2 反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的影響

在試劑用量不變的條件下，考察開始反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的影響，見表2。從表2 可以看出，起始反應(yīng)溫度是生產(chǎn)硫酸單乙酯的重要因素，溫度低于135 ℃時(shí)其產(chǎn)率較小，不利于后續(xù)乙醚的生成。同時(shí)，反應(yīng)溫度過高，乙醇蒸發(fā)速度較快，影響乙醚的最終反應(yīng)產(chǎn)率。

表2 反應(yīng)溫度與反應(yīng)產(chǎn)率

2.3 微型實(shí)驗(yàn)與常規(guī)實(shí)驗(yàn)的比較

將微型實(shí)驗(yàn)中試劑用量放大4 倍，并采用分水器的常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行制備乙醚，見表3。在反應(yīng)過程中，與常規(guī)實(shí)驗(yàn)相比，微型實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物用量減少，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本，且降低了實(shí)驗(yàn)污染物的排放。同時(shí)由表3 可見，反應(yīng)時(shí)間縮短了近65%，且產(chǎn)率近似，證明醚類化合物的制備微型化的可行性。

表3 微型實(shí)驗(yàn)與常規(guī)實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)產(chǎn)率對(duì)比