1－溴丙烷消去反應實驗條件探究

尚永青　丁偉

摘要：在前人研究的基礎上，針對影響1－溴丙烷消去反應的諸多因素，從堿的種類、最優(yōu)體積配比、反應溫度控制等方面進行了探究，得出最優(yōu)反應條件，旨在為中學化學教學提供一些參考。

關鍵詞：1－溴丙烷消去反應；實驗條件探究；演示實驗改進

文章編號：1005－6629(2013)7－0052－02

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

蘇教版普通高中課程標準實驗教科書《有機結構基礎》中安排了1－溴丙烷消去反應的演示實驗。該實驗歷經(jīng)多次修改，2009年前的版本使用溴乙烷，但由于其沸點僅為38.4℃，而反應溫度要求70℃以上，因而反應很不易成功?，F(xiàn)更換為1－溴丙烷后，效果好多了。教科書上反應裝置易得，且操作簡單，適于課堂演示。但不少老師反映實驗耗時較長，丙烯產(chǎn)量較少，酸性高錳酸鉀溶液褪色現(xiàn)象不夠明顯，實驗成功率較低。通過查閱相關書籍及文獻，筆者從堿和醇種類的選取、最優(yōu)體積配比的篩選、反應溫度控制等方面進行了探究，最終得出該反應的最優(yōu)反應條件。在該條件下，反應物用量小，采取有效控溫后反應速率加快，大大縮短了反應時間。在此過程中，筆者對1－溴丙烷消去反應進程中相關問題的理解也得到了升華。

1反應裝置的改進

改進后的裝置增加了溫度計控溫，使反應始終在最佳溫度下進行，提高了反應速率；增加了導管的長度，加快了冷凝速率，防止反應物氣化；同時增加了石棉網(wǎng)，溫和加熱，有效控溫的同時降低了反應的危險性。

2影響實驗的主要因素

2.1堿種類及醇種類的選取

大學教材《有機化學》第207頁敘述了鹵代烴的消去反應影響因素，指出反應物親核試劑的堿性增強、弱極性溶劑等均有利于消去反應的進行。

有研究者曾測試過沸騰時氫氧化鉀與氫氧化鈉乙醇溶液的沸點及該溫度下的溶解度：飽和氫氧化鉀乙醇溶液沸點為116℃，在沸騰時的溶解度為47.6g／100mL乙醇，而飽和氫氧化鈉乙醇溶液沸點僅為85℃，在沸騰時的溶解度僅為10.0g／100mL乙醇。兩者差距很大，因此，用氫氧化鉀比氫氧化鈉效果要好。

水的極性大于乙醇，為降低溶劑的極性，要嚴防無水乙醇中混入水，故選用新開瓶的無水乙醇較保險，使用久置的相關試劑常會導致實驗失敗。

2.2飽和KOH乙醇溶液的配制

KOH固體在無水乙醇溶液中的溶解度隨溫度的提升變化非常大，在室溫很低時溶解度很低，不同濃度的堿對反應影響很大。實驗中還偶然發(fā)現(xiàn)，配置好的放置1天后的飽和KOH乙醇溶液會變黃(原因可能為KOH試劑中的鐵、鎳等雜質(zhì)與無水乙醇中的醛、酮等雜質(zhì)混合后生成了帶色的烯醛類物質(zhì))，直接影響實驗結果。因此飽和KOH乙醇溶液要現(xiàn)配現(xiàn)用，在65℃加熱時配制，效果最佳。為操作簡單，直接稱取2.00g KOH固體、量取12mL無水乙醇于圓底燒瓶中，加熱至65℃即可(若條件允許，建議使用電加熱的磁力攪拌器)。

2.3反應物體積配比的選擇

最優(yōu)體積配比的選取，需考慮氣泡產(chǎn)生速率和酸性高錳酸鉀溶液的褪色速率。

通過篩選(本探究實驗以3mL 1－溴丙烷為1單位)，得出1－溴丙烷和飽和KOH乙醇溶液最優(yōu)體積配比為1：4，依據(jù)見表1。

2.4反應溫度的控制

反應溫度的控制要考慮1－溴丙烷及無水乙醇的沸點(沸點分別為77.1℃和78.3℃，按以上配比實測混合液沸點約為91℃)，選用長導管(起冷凝作用)，并使用溫度計控溫，避免其大量汽化。實驗探究發(fā)現(xiàn)，圓底燒瓶內(nèi)溶液溫度控制在65～70℃時實驗效果最佳。

3實驗步驟及現(xiàn)象

實驗裝置如圖2所示，量取12mL 65℃下新配的飽和KOH無水乙醇溶液和3mL 1－溴丙烷，放入圓底燒瓶中，并迅速用帶導管的雙孔橡皮塞塞緊，控制溶液溫度約為65～70℃，產(chǎn)生的氣體通過盛水的保護瓶后導入紫色酸性高錳酸鉀溶液中，很快即可看到有較多氣泡產(chǎn)生，約1min左右后即可觀察到明顯的紫色褪去的現(xiàn)象。

反應結束后，將導管移出水面(防止倒吸)，并將圓底燒瓶從水浴中移出，然后撤去酒精燈，停止加熱。

4實驗結果與討論

將上述條件下產(chǎn)生的氣體通入酸性高錳酸鉀溶液中，1min左右紫色的酸性高錳酸鉀溶液褪為無色。

4.1反應注意事項

(1)洗氣裝置不能省，因為鹵代烷與堿反應時有兩個反應途徑：①取代反應生成醇；②消去反應生成烯，消去反應大多情況下和取代反應同時進行，且兩反應產(chǎn)物都會使酸性高錳酸鉀褪色，故不能省去洗氣裝置。

(2)導管不宜過長，因為過長的導管會增加氣體的殘留，影響實驗效果。

(3)在現(xiàn)象明顯的前提下，盡可能降低酸性高錳酸鉀的濃度。因為1－溴丙烷與氫氧化鉀乙醇溶液發(fā)生的主要仍是取代反應，消去反應的比例較小。

4.2本改進實驗的優(yōu)點

(1)1－溴丙烷有毒，反應只需3mL 1－溴丙烷，符合綠色化原則。

(2)該反應只需加熱到65～70℃即可，使用溫度計控溫，使反應在最適宜溫度下進行，提高消去反應轉化率(約為10％)。

(3)加熱30秒即可產(chǎn)氣，1min左右明顯褪色，大大縮短反應時間。