第二節 正丁醚的合成
正丁醚又名二丁醚，是重要的精細有機合成化工產品，也是一種良好的溶劑。正丁醚對許多天然合成油脂、樹脂、橡膠、有機酸酯、生物堿、激素都有很強的溶解力，是它們的優良萃取和精制溶劑。正丁醚和磷酸丁酯的混合溶液可用作分離稀土的溶劑。由于正丁醚是惰性溶劑，還可以用作格氏試劑、農藥合成的反應溶劑，還可用作測定鉍的試劑和萃取劑。
正丁醚為無色透明液體，有乙醚樣氣味，微有刺激性，分子式C8H18O，分子量：130.23，熔點：-98℃，沸點：142℃，相對密度：0.7689，溶解性：（20℃）0.03%（質量分數），水對乙醚的溶解度0.19%，能與乙醇、乙醚混溶，易溶于丙酮，幾乎不溶于水。性質較穩定，是安全性很高的溶劑。CAS號：142-96-1。
正丁醚的分子結構：CH3CH2CH2CH2—O—CH2CH2CH2CH3，目標化合物基本結構為醚的結構，分子中具有醚鍵，具有醚的基本性質。
一、制備正丁醚的方法
制備正丁醚的方法主要有兩種：醇脫水法和威廉遜合成法，這兩種方法都是比較實用的合成醚的方法，只不過第一種方法比較適合于合成單醚；第二種方法適合于合成混醚。
1.醇脫水法
在酸催化下，醇受熱時可發生分子間脫水生成醚，例如：
醇分子間脫水是合成單醚的常用方法，但只適合于合成伯醇，仲醇產率較低，而叔醇則主要發生分子內脫水生成烯烴。
2.威廉遜合成法
醇鈉或酚鈉與鹵代烴作用時生成醚，這一方法叫威廉遜合成法。例如：
威廉遜合成法是合成混醚的好方法，但選擇原料時應注意避免使用叔鹵代烷，因為醇鈉是強堿，叔鹵代烷在強堿作用下，主要發生消除反應而生成烯烴。
二、正丁醚的合成
以選用在酸催化下，醇脫水的方法合成正丁醚為例。
（一）儀器和藥品準備
儀器：250mL圓底燒瓶、球形冷凝管、分水器、溫度計、120mL分液漏斗、50mL蒸餾燒瓶、電熱套、鐵架臺。
藥品：正丁醇、濃硫酸、
5%氫氧化鈉、無水氯化鈣、飽和氯化鈣溶液。
（二）實驗裝置搭建
合成裝置可參考圖3-1所示的裝置圖搭建。
圖3-1 合成正丁醚反應裝置圖
裝置安裝要領如下。
① 先將三口燒瓶夾緊固定好，然后再連接上分水器和球形冷凝管固定在鐵架臺上。
② 整個實驗裝置安裝要端正，保證分水器和球形冷凝管垂直于桌面，這樣才能保證有較好的分離效果。
③ 溫度計水銀球部分要插入液面之下，以觀察和控制反應液的實時溫度。
④ 要將三口燒瓶不用的一口塞好，以免因為密封性差而影響產率。
⑤ 分水器的閥門事先要檢查好是否密封，確保反應時不漏水。
（三）實驗步驟
（1）操作步驟
合成正丁醚操作流程示意圖如圖3-2所示。
圖3-2 合成正丁醚操作流程示意圖
① 在1250mL三口燒瓶中，先加入31mL正丁醇，再將4.5mL濃硫酸分數批加入燒瓶中，每加入一批即充分搖勻，加完后再用力充分搖振，然后投入幾粒沸石。在三口燒瓶的中口安裝油水分離器，一側口安裝溫度計，溫度計插入液面以下。
② 將三口燒瓶安裝在鐵架臺上，沿油水分離器支管口對面的內壁小心地貼壁加水（注意切勿使水流入三口燒瓶內），待水面上升至恰與支管口下沿平齊時為止。小心開啟活塞，放出4mL水，再在油水分水器的上端安裝回流冷凝管。
③ 隔石棉網加熱三口燒瓶至微沸，反應液沸騰后蒸氣進入回流冷凝管，被冷凝成混合液后滴入油水分離器內，水層下沉，油層浮于水面上。待油層液面升至支管口時即回流到三口燒瓶中。平穩回流直至與支管口下沿相平齊時，即可停止反應。大約經1.5h，三口瓶中反應液溫度135～137℃。若繼續加熱，則反應液可能變黑并有較多副產物烯烴生成。
④ 稍冷后開啟活塞，放出油水分離器中的水，將反應液倒入盛有50mL水的分液漏斗中，充分振搖，靜置分層后棄去下層液體。上層粗產物依次用25mL水、15mL 5%氫氧化鈉溶液、15mL水和15mL飽和氯化鈣溶液洗滌，最后分出水層，將粗產物自漏斗上口倒入潔凈干燥的小錐形瓶中，加入1～2g無水氯化鈣，塞緊瓶口干燥0.5h以上。
⑤ 將干燥后的粗產物傾入50mL圓底燒瓶中，蒸餾收集140～144℃的餾分，稱重并計算產率。所得為無色透明液體，產量約7～8g，收率31.9%～40%。
純凈正丁醚的沸點：142.4℃，
=1.3992。
（2）計算產率
（3）注意事項
① 本實驗根據理論計算失水體積為3mL，但實際分出水的體積略大于計算量，故分水器放滿水后先放掉約4.0mL水。
② 制備正丁醚的較宜溫度是130～140℃，但開始回流時，這個溫度很難達到，因為正丁醚可與水形成共沸點物（沸點94.1℃，含水33.4%）；另外，正丁醚與水及正丁醇可形成三元共沸物（沸點90.6℃，含水29.9%，正丁醇34.6%），正丁醇也可與水形成共沸物（沸點93℃，含水44.5%），故應在100～115℃之間反應0.5h之后可達到130℃以上。
③ 在堿洗過程中，不要太劇烈地搖動分液漏斗，否則會生成乳濁液，造成分離困難。
④ 正丁醇溶在飽和氯化鈣溶液中，而正丁醚微溶。
（4）產物的檢測和鑒定
觀察正丁醚的外觀和狀態，測定正丁醚的折射率。