第二节 正丁醚的合成
正丁醚又名二丁醚，是重要的精细有机合成化工产品，也是一种良好的溶剂。正丁醚对许多天然合成油脂、树脂、橡胶、有机酸酯、生物碱、激素都有很强的溶解力，是它们的优良萃取和精制溶剂。正丁醚和磷酸丁酯的混合溶液可用作分离稀土的溶剂。由于正丁醚是惰性溶剂，还可以用作格氏试剂、农药合成的反应溶剂，还可用作测定铋的试剂和萃取剂。
正丁醚为无色透明液体，有乙醚样气味，微有刺激性，分子式C8H18O，分子量：130.23，熔点：-98℃，沸点：142℃，相对密度：0.7689，溶解性：（20℃）0.03%（质量分数），水对乙醚的溶解度0.19%，能与乙醇、乙醚混溶，易溶于丙酮，几乎不溶于水。性质较稳定，是安全性很高的溶剂。CAS号：142-96-1。
正丁醚的分子结构：CH3CH2CH2CH2—O—CH2CH2CH2CH3，目标化合物基本结构为醚的结构，分子中具有醚键，具有醚的基本性质。
一、制备正丁醚的方法
制备正丁醚的方法主要有两种：醇脱水法和威廉逊合成法，这两种方法都是比较实用的合成醚的方法，只不过第一种方法比较适合于合成单醚；第二种方法适合于合成混醚。
1.醇脱水法
在酸催化下，醇受热时可发生分子间脱水生成醚，例如：
醇分子间脱水是合成单醚的常用方法，但只适合于合成伯醇，仲醇产率较低，而叔醇则主要发生分子内脱水生成烯烃。
2.威廉逊合成法
醇钠或酚钠与卤代烃作用时生成醚，这一方法叫威廉逊合成法。例如：
威廉逊合成法是合成混醚的好方法，但选择原料时应注意避免使用叔卤代烷，因为醇钠是强碱，叔卤代烷在强碱作用下，主要发生消除反应而生成烯烃。
二、正丁醚的合成
以选用在酸催化下，醇脱水的方法合成正丁醚为例。
（一）仪器和药品准备
仪器：250mL圆底烧瓶、球形冷凝管、分水器、温度计、120mL分液漏斗、50mL蒸馏烧瓶、电热套、铁架台。
药品：正丁醇、浓硫酸、
5%氢氧化钠、无水氯化钙、饱和氯化钙溶液。
（二）实验装置搭建
合成装置可参考图3-1所示的装置图搭建。
图3-1 合成正丁醚反应装置图
装置安装要领如下。
① 先将三口烧瓶夹紧固定好，然后再连接上分水器和球形冷凝管固定在铁架台上。
② 整个实验装置安装要端正，保证分水器和球形冷凝管垂直于桌面，这样才能保证有较好的分离效果。
③ 温度计水银球部分要插入液面之下，以观察和控制反应液的实时温度。
④ 要将三口烧瓶不用的一口塞好，以免因为密封性差而影响产率。
⑤ 分水器的阀门事先要检查好是否密封，确保反应时不漏水。
（三）实验步骤
（1）操作步骤
合成正丁醚操作流程示意图如图3-2所示。
图3-2 合成正丁醚操作流程示意图
① 在1250mL三口烧瓶中，先加入31mL正丁醇，再将4.5mL浓硫酸分数批加入烧瓶中，每加入一批即充分摇匀，加完后再用力充分摇振，然后投入几粒沸石。在三口烧瓶的中口安装油水分离器，一侧口安装温度计，温度计插入液面以下。
② 将三口烧瓶安装在铁架台上，沿油水分离器支管口对面的内壁小心地贴壁加水（注意切勿使水流入三口烧瓶内），待水面上升至恰与支管口下沿平齐时为止。小心开启活塞，放出4mL水，再在油水分水器的上端安装回流冷凝管。
③ 隔石棉网加热三口烧瓶至微沸，反应液沸腾后蒸气进入回流冷凝管，被冷凝成混合液后滴入油水分离器内，水层下沉，油层浮于水面上。待油层液面升至支管口时即回流到三口烧瓶中。平稳回流直至与支管口下沿相平齐时，即可停止反应。大约经1.5h，三口瓶中反应液温度135～137℃。若继续加热，则反应液可能变黑并有较多副产物烯烃生成。
④ 稍冷后开启活塞，放出油水分离器中的水，将反应液倒入盛有50mL水的分液漏斗中，充分振摇，静置分层后弃去下层液体。上层粗产物依次用25mL水、15mL 5%氢氧化钠溶液、15mL水和15mL饱和氯化钙溶液洗涤，最后分出水层，将粗产物自漏斗上口倒入洁净干燥的小锥形瓶中，加入1～2g无水氯化钙，塞紧瓶口干燥0.5h以上。
⑤ 将干燥后的粗产物倾入50mL圆底烧瓶中，蒸馏收集140～144℃的馏分，称重并计算产率。所得为无色透明液体，产量约7～8g，收率31.9%～40%。
纯净正丁醚的沸点：142.4℃，
=1.3992。
（2）计算产率
（3）注意事项
① 本实验根据理论计算失水体积为3mL，但实际分出水的体积略大于计算量，故分水器放满水后先放掉约4.0mL水。
② 制备正丁醚的较宜温度是130～140℃，但开始回流时，这个温度很难达到，因为正丁醚可与水形成共沸点物（沸点94.1℃，含水33.4%）；另外，正丁醚与水及正丁醇可形成三元共沸物（沸点90.6℃，含水29.9%，正丁醇34.6%），正丁醇也可与水形成共沸物（沸点93℃，含水44.5%），故应在100～115℃之间反应0.5h之后可达到130℃以上。
③ 在碱洗过程中，不要太剧烈地摇动分液漏斗，否则会生成乳浊液，造成分离困难。
④ 正丁醇溶在饱和氯化钙溶液中，而正丁醚微溶。
（4）产物的检测和鉴定
观察正丁醚的外观和状态，测定正丁醚的折射率。