苯甲酸和苯甲醇的制备

Cannizzaro反应——苯甲酸和苯甲醇的制备

Cannizzaro Reaction

Synthesis of Benzoic acid and Benzyl alcohol

11307110279 高涵

本次实验是利用苯甲醛作为反应物，以氢氧化钠为催化剂，通过歧化反应——Cannizzaro反应，制备苯甲酸（Benzoic acid）和苯甲醇（Benzyl alcohol）。苯甲酸和苯甲醇通过分液操作分离；通过分液萃取、蒸馏及减压蒸馏提纯得到产物苯甲醇，为无色液体，净重3.53g，产率65.3%；通过重结晶提纯得到产物苯甲酸结晶，为无色针状晶体，净重5.16g，产率84.5%。

In this experiment, Benzaldehyde was taken as the reactant, Sodium hydroxide solution was used as the catalytic centre, Benzoic acid and Benzyl alcohol can be made based on Cannizzaro reaction. Benzoic acid and Benzyl alcohol were separated by separating funnel; Benzyl alcohol was purified by extraction, distillation and vacuum distillation. The product was a colorless, transparent liquid, net weight was 3.53g, yield was 65.3%; Benzoic acid was purified by recrystallization. The product was a colorless, flake crystal, net weight was 5.16g, yield was 84.5%;

关键词：Cannizzaro 反应；苯甲酸；苯甲醛；减压蒸馏；重结晶；Cannizzaro reaction; Benzoic acid; Benzyl alcohol; Vaccum distillation; Recrystallization

一、实验简介

1. Cannizzaro反应

无α-氢的醛在浓碱的作用下发生歧化反应，一分子醛失去氢被氧化为酸，

而另一分子醛得到氢被还原为醇。其实质是羰基的亲核加成。反应的机理是对一个醛分子的羰基进行亲核进攻生成负离子，此负离子使原来醛基上的氢带着

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一对电子对另一分子芳香醛进行亲核加成。

以两分子苯甲醛发生Cannizzaro反应生成苯甲酸和苯甲醇为例：

2. 活性炭脱色

活性炭是一种黑色粉状、粒状或丸状的无定形具有多孔的碳，含石墨那样的精细结构，具有较大的表面积，有很强的吸附性能。

粗制的固体有机化合物若含有色杂志，在重结晶时，杂质会被结晶吸附，使产物颜色不纯；若含有树脂状物质或不溶的杂质微粒使溶液浑浊，用一般过滤方法难以除去。可在热溶液稍冷时加入矢量活性炭，其用量视杂质多少、溶液深浅而定。加入活性炭后，应微沸5~10min，充分吸附后趁热过滤，可将结晶物质中不溶杂质一并除去。

应用活性炭的注意事项：（1）切不可在沸腾的溶液中加入活性炭，那样会有暴沸的危险；（2）用活性炭脱色要待固体物质完全溶解后才加入，因为有色杂质虽可溶于沸腾的溶剂中，但当冷却析出结晶体时，部分杂质又会被结晶吸附，使

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得产物带色，所以用活性炭脱色要待固体物质完全溶解后才加；（3）活性炭的量应控制有度，否则很可能因为产物被活性炭吸附而造成产品损失。

3. 热过滤

热过滤指使用区别于常规过滤的仪器、保持固液混合物温度在一定范围内的过滤过程。

如过滤的溶液量较多，则应选择热水漏斗。热水漏斗是一种减少散热的夹套式漏斗，其夹套是金属套内安装一个短而粗颈的漏斗而形成的。使用时将热水倒入夹套， 加热侧管。 漏斗中放人折叠滤纸，滤纸上沿应略低于漏斗口，用少量热溶剂润湿滤纸，应使滤纸尽可能多地贴于漏斗内壁上。立即把热溶液分批倒人漏斗，不要倒得太满，未倒的溶液和保温漏斗用小火加热，保持微沸。

热过滤操作的注意事项：（1）热水漏斗应该使用短而粗颈的漏斗，防止晶体冷却析出堵住漏斗颈；（2）过滤前可将折好的滤纸翻转，避免被手指弄脏的一面接触滤液；（3）热水漏斗中水的温度一般略低于所用溶剂的沸点；（4）每次倒入热溶液后应迅速盖上表面皿，减少溶剂挥发；（5）接受滤液的容器内壁不要贴紧漏斗颈，以免滤液迅速冷却析出晶体，晶体沿器壁向上堆积，堵塞漏斗口。

4. 旋转蒸发仪

主要用于在减压条件下连续蒸馏大量易挥发性溶剂。尤其对萃取液的浓缩和色谱分离时的接收液的蒸馏，可以分离和纯化反应产物。旋转蒸发仪的基本原理就是减压蒸馏，也就是在减压情况下，当溶剂蒸馏时，蒸馏烧瓶在连续转动。

使用步骤：（1）调节高度；（2）开机前先将调速旋钮左旋到最小，按下电源开关指示灯亮，然后慢慢往右旋至所需要的转速；（3）应先减压，再开动电机转动蒸馏烧瓶；（4）结束时，应先停电动机，再通大气，需用手紧握蒸馏烧瓶取下，以防蒸馏烧瓶在转动中脱落。

二、实验材料

试剂：苯甲醛，氢氧化钠，水，乙醚，饱和亚硫酸氢钠溶液，碳酸氢钠，无水硫酸镁，浓盐酸，刚果红试纸，活性炭。

仪器：磁力搅拌器，旋转蒸发仪，分液装置，常压蒸馏装置，抽滤装置，减

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压蒸馏装置，加热回流装置，热过滤装置。

图5-1 分液装置 图5-2 常压蒸馏装置 图5-3 抽滤装置 图5-4 减压蒸馏装置 图5-5 加热回流装置 图5-6 热过滤装置 4

三、实验方法

1、制备过程：

在150mL锥形瓶中称取10.02g氢氧化钠（0.2505mol）加入10mL水，振摇使其溶解，冷却至室温。然后边摇边加入10mL苯甲醛（10.4g，0.1mol），瓶中出现肉粉色固体。加完后用尼龙纸和橡皮筋两层密封，剧烈振摇，使其充分混合均匀后，放置两星期。

2、分离过程：

加入约50mL水用玻棒搅拌至固体全部溶解，此时溶液呈黄色，倒入分液漏

斗中。每次用25mL乙醚萃取，总共三次，醚层颜色呈淡黄色，并且越来越浅；水层呈黄色，并逐渐浑浊。保留水层于干净烧杯中，待提取苯甲酸结晶用；合并醚层，将醚层倒入分液漏斗中，分别依次用10mL饱和亚硫酸氢钠溶液、20mL碳酸氢钠溶液和10mL水洗涤。水层盛放在烧杯中保留待用，醚层盛放在干的锥形瓶中，边摇边加入适量无水硫酸镁，干燥约30分钟。

3、苯甲醇的提纯

将醚液过滤至蒸馏瓶中，蒸馏装置油浴蒸去乙醚，回收。在旋转蒸发仪上减

压蒸馏约5分钟。再连接至减压蒸馏装置，压力显示为-100.6，加热蒸馏，102℃时有馏分蒸出，收集。得到无色液体3.53g。

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4、苯甲酸的提纯

水层边搅拌边缓慢加入浓硫酸，开始产生白色沉淀时酸化至刚果红试纸变蓝

为止。冷却至室温使沉淀完全。抽滤。粗产物边加热边加水溶解，约95mL能完全溶解，再加入95mL水加热，未沸腾前加入少量活性炭除色。用热水漏斗陈热过滤，女也盛放在烧杯中盖上表面皿，放置冷却结晶。抽滤，晶体用少量冷水洗涤后干燥，得到白色片状结晶约5.16g。

四、结果与讨论

本次实验应用苯甲醛歧化反应制得苯甲酸和苯甲醇。产物苯甲醇外观为无色液体，有香味，理论沸点为205℃，分子量为108.14g/mol；产物苯甲酸外观为白色片状晶体，理论熔点为122-123℃，分子量为122.12g/mol

本次实验应用苯甲醛10.4g，约0.1mol。苯甲醇的理论产量计算W苯甲醇=

12

n苯甲醛×M苯甲醇=0.1×108.14g=5.407g为，最终制得苯甲醇实际产

2

W实际产量W理论值

1

量为3.53g，苯甲醇产品产率为

×100%=

3.535.407

×100%=

12

65.3%；苯甲酸理论产量计算W苯甲酸=n苯甲醛×M苯甲酸=0.1×

2

1

122.12g=6.106g为，最终制得苯甲酸实际产量为5.16g，苯甲酸产品产率为

W实际产量W理论值

×100%=

5.166.106

×100%=84.5%。苯甲醇产率较低的原

因分析如下：（1）分液萃取步骤中损失部分醚层；（2）使用无水硫酸镁干燥的步骤中加入过多无水硫酸镁，可能使产物有损失。

五、参考文献

[1] 李妙葵, 贾瑜, 高翔, 李志铭. 大学有机化学实验(M). 上海: 复旦大学, 2006.9

[2] 邢其毅, 裴伟伟, 徐瑞秋, 裴坚. 基础有机化学(M). 北京: 高等教育出版社2005.6

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4、苯甲酸的提纯

水层边搅拌边缓慢加入浓硫酸，开始产生白色沉淀时酸化至刚果红试纸变蓝

为止。冷却至室温使沉淀完全。抽滤。粗产物边加热边加水溶解，约95mL能完全溶解，再加入95mL水加热，未沸腾前加入少量活性炭除色。用热水漏斗陈热过滤，女也盛放在烧杯中盖上表面皿，放置冷却结晶。抽滤，晶体用少量冷水洗涤后干燥，得到白色片状结晶约5.16g。

四、结果与讨论

本次实验应用苯甲醛歧化反应制得苯甲酸和苯甲醇。产物苯甲醇外观为无色液体，有香味，理论沸点为205℃，分子量为108.14g/mol；产物苯甲酸外观为白色片状晶体，理论熔点为122-123℃，分子量为122.12g/mol

本次实验应用苯甲醛10.4g，约0.1mol。苯甲醇的理论产量计算W苯甲醇=

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n苯甲醛×M苯甲醇=0.1×108.14g=5.407g为，最终制得苯甲醇实际产

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W实际产量W理论值

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量为3.53g，苯甲醇产品产率为

×100%=

3.535.407

×100%=

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65.3%；苯甲酸理论产量计算W苯甲酸=n苯甲醛×M苯甲酸=0.1×

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122.12g=6.106g为，最终制得苯甲酸实际产量为5.16g，苯甲酸产品产率为

W实际产量W理论值

×100%=

5.166.106

×100%=84.5%。苯甲醇产率较低的原

因分析如下：（1）分液萃取步骤中损失部分醚层；（2）使用无水硫酸镁干燥的步骤中加入过多无水硫酸镁，可能使产物有损失。

五、参考文献

[1] 李妙葵, 贾瑜, 高翔, 李志铭. 大学有机化学实验(M). 上海: 复旦大学, 2006.9

[2] 邢其毅, 裴伟伟, 徐瑞秋, 裴坚. 基础有机化学(M). 北京: 高等教育出版社2005.6

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0w4v.html