Williamson醚类合成反应甲基正丁基醚的制备.doc

Williamson瞇類合成反應甲基正丁基瞇的製備一、實驗目的：利用Williamson的瞇類合成反應製備出不對稱瞇類，並學習Williamson的瞇類合成方法二、實驗方程式：+CH3O-Na+―—―+Na+Br-反應機構：三、實驗原理：1、瞇類為具有C-O-C結構的有機化合物總稱，而根據婕基的結構可分為：① 脂肪瞇：兩個'脛基是脂肪基(R—O—R')② 芳香瞇：兩個或一個婕基是芳香婕基(Ar—0—AF)當兩個婕基相同時，稱為對稱瞇或單瞇；當兩個煙基不相同時，稱為非對稱瞇或混合瞇2、化學性質：一般比較穩定»不與水、氧化劑、還原劑、鹼或烯酸起反應，但濃而熱的強酸會導致瞇鍵的斷裂其中乙瞇是最重要的代表物3、瞇類的製備方法：(1) 醇類的瞇化反應(醇類的脫水法)：2R-OH9R-O-R+H2O對於對稱的瞇，為使反應向右進行我們往往會採取增加反應物及不斷在反應過程中蒸出產物瞇也因此反應產物與溫度有著相當大的關係：140°C-醇類行分子間肮水而生成瞇類2R-0HtR-O-R+H20170°C-醇類行分子內脫水而生成烯類2R-0HtR=R+H20(2) 酚類的瞇化反應：① 酚類的脫水法② 酚鋼和鹵化烷或鹵化芳婕的瞇化C6H5ONa+C2H5BrC6H5OC2H5+NaBrC6H5ONa+C6H5C1C6H5OC6H5+NaCl(3) 威廉遜瞇類合成法(Williamsonethersynthesis)由鹵烷或硫酸酯(硫酸二甲酯、硫酸二乙酯)與醇鋼或酚鈿反應製備瞇的方法，可以合成對稱瞇，也可以合成不對稱瞇。

① 第一步是烷氧(酚氧)陰離子對鹵烷(硫酸酯)的親核性取代反應一Sn2R—CT+RXtROR*+X-② 烷氧陰離子是一個較強的鹼，在與鹵烷反應時總伴隨著鹵烷的脫去反應物烯煙，而三級鹵烷，主要是生成烯婕»用Williamson法製備瞇類，不能使用三級鹵化烷，主要使用一級鹵化烷；而對烷氧陰離子而言，其親核性的能力：三級〉二級〉一級③ 直接連在芳香環的鹵素不容易被親核性試劑取代，因此有芳香婕和脂肪婕組分的瞇，不用鹵芳婕和脂肪醇鋼製備，而用相對應的酚和脂肪鹵婕製備4) 環氧瞇類(epoxides)的合成：IC-——CX2ICIOICIX——C/——V.X+O2H+②碳一碳雙鍵的過氧化反應：0一C=C一+C6H5CO2OHA一c—C一+C6H5COOH4、瞇類的反應：(1)一般瞇類是比較不具活性的化合物，通常僅進行一種被酸分裂的反應分裂僅發生在較強烈的條件一一濃酸類(HI或HBr)及高溫下烷瞇起初產生鹵烷與醇；該醇可進一步反應而形成第二莫耳的鹵烷HBr130°a2CH3—CH-BrCH3ch3CH3—CH-O—CH—CH3(2)環氧瞇類的反應：環氧瞇又名環氧乙烷，其重要性乃在於高度反應性，由於高度張力之三圓環容易裂開之緣故。

①酸催化分解：重要反應特徵是形成含有兩個官能基之化合物因此與水反應產生二元醇；與醇反應產生含有瞇與醇之化合物HO/\哄1?H/\八+-CC+H►11ZiJ?11Z1C2H5OH+C\^/CH2h+”ch2—ch2「c2h5ooh②鹼催化分解：通常瞇類是不與鹼起任何反應的！但是環氧乙烷在鹼性條件下卻能被分裂，所得到的產物與酸催化分解相同一強親核劑像烷氧陰離子或氫氧離子可以直接進行Sn2環氧化合物之環張力開環反應rCo—1(AlO'OH:—］右亠l右J\z1i1C2H5ONa+十CH?—CH2ach2—ch2(Jc9h5ooh③與格林鈿試劑(Grignardreagent)之反應：格林鈿試劑與環氧乙烷之反應是製備一級醇之重要方法，同時也是在有機合成中增加兩個碳數的有效途徑！C+X-.HR-MgX+CHr^CH^►RCH2CH2OMgX►RCH2CH2OH5、SN1與Sn2之比較：類型SnISn2受質CH3X<1°<2°<3°CH3X>1°>2°>3°親核性試劑強度並不很重要強的親核性試劑反應速率k[R-X]k[R-X][Nu]離去基較好的離去基(Ex:-Ots)較差的離去基(Ex:-Br-,-Cl)立體化學外消旋化合物立體反轉溶劑效應極性、質子性溶劑(幫助穩定碳陽離子)非極性、非質子性溶劑.中間體的產生產生碳陽離子，須注意可能會出現重排沒有中間體的生成過渡狀態沒有過渡狀態產生過渡狀態四、實驗步驟：1、合成甲醇鈿：取100毫升圓底燒瓶內加入29毫升甲醇—將0.7克銷Na(切成數塊)，一次一個慢慢加入(當加入銷塊時會迅速產生大量氣泡)/迴流20分鐘簡易蒸餾並收集20毫升蒸出液一一甲醇鋼(CHsONa)2、合成甲基正丁基瞇：取50毫升圓底燒瓶內加入1.62克甲醇鋼(NaOCHs)+5毫升甲醇/在冰浴狀況下(裝置內不得有水)慢慢滴入2.75克(2.15毫升)澳丁烷(n-butylbromide)滴完後，將圓底燒瓶靜置在室溫下5分鐘（直到沒有放熱的情形再發生為止）迴流40分鐘（加入磁石或沸石）靜置至室溫從迴流管上方加入3毫升蒸餾水進行簡易蒸餾（共沸點:〜64°C）I收集初步蒸餾液將蒸餾液置入分液漏斗中I以25%氯化鈣溶液1.5毫升萃取3次收集有機層，水層倒入''水層收集瓶'‘中加入0.3克氯化鈣除去有機層內殘留的水分過濾並收集濾液（濾紙和用過的乾燥劑丟入垃圾桶內）將濾液進行簡易蒸餾，並準備一個收集產物之50毫升錐形瓶，洗淨烘乾，空瓶先秤重收集蒸出液溫度範圍（b.p.=71°C）秤重並計算產率五、儀器裝置：迴流裝置、蒸餾裝置、分液漏斗、燒杯及漏斗等六、藥品性質：SodiumMethoxide甲醇鋼CH3ONa白色粉末，易溶於甲醇、乙醇及水。

遇光及空氣中水易潮解成甲醇與氫氧化鋼可由甲醇與金屬銷反應後蒸去甲醇製得工業品常為甲醇銷的甲醇溶液(23%)機合成反應中作鹼性縮合劑廣泛用於醫藥、香料、染料等工業中密閉、避光儲存1-Bromobutane1澳丁烷CH3(CH2)3Br無色液體，比重1.27，沸點101.6°C，不溶於水但溶於酒精及乙瞇易燃，有起火的危險可作為烷基化試劑CalciumChloride氯化鈣CaCbJ可行成一水合物、二水合物及六水合物白色固體粉末，味鹹苦，易潮解無水物比重2.15，熔點782°C易溶於水，並釋放大量熱，溶於醇、丙酮但不溶於瞇類可由鹽酸和碳酸鈣反應製得，工業上為氨鹼法製純鹼的副產品，常用作防腐劑、防凍劑無水物最常用來當乾燥劑使用七、注意事項：1、甲醇纳(CH3ONa)為一強鹼，會吸收空氣中的水氣轉變為甲醇和氫氧化鋼，故須儲存於密閉容器中，並進行乾燥2、若最後蒸餾液為糊狀，則包含了水，必須再乾燥和蒸餾；若收集物質溫度在56°C則表示甲醇並未完全移除，因為甲醇與甲基丁基瞇共沸於56°C，此時則須再利用CaCl2萃取後，再乾燥蒸餾3、非產物之蒸餾液和圓底瓶之殘留液請倒入"不含鹵素有機廢液桶"八、實驗問題：1、為何金屬鈿需保存在油中？2、請寫出甲醇纳在空氣中潮解之化學方程式？3、請以合成丙基正戊基瞇為例寫出威廉士瞇類合成之完整方程式？4、實驗過程中將澳丁烷換成澳丙烷則將生成何種產物？此時理論值為多少克？5、完成下列方程式：①/~\② CH3CH2CH2OH十K►II③ 承上題口十CHQH►6、①欲合成H3COCH2CH3你可以用甲醇和乙醇在酸中分子間脫水的方法,但是產率不高，為什麼？②根據上題,你要如何合成H3COCH2CH3?Williamson瞇類合成反應甲基正丁基瞇的製備實驗報告學系：姓名：學號：組別：日期：數據及結果:反應物名稱結構式分子量用量莫耳數甲醇錮1澳丁烷產物結構式分子量莫耳數理論值甲基丁基瞇顏色沸點比重實際值*圭率=責際值寺理論值X100%=%_*反應迴流時間：。