酯皂化反应动力学溶剂效应的研究.doc

酯皂化反应动力学溶剂效应的研究陈兵陈超陈丽旋何富安(中山大学化学与化学工程学院, 98级化学基地班,广州, 510275 ) 摘要: 本文测定了乙酸甲酯和乙酸丁酯分别在水溶液、混合溶剂(水+ 甲醇、水+ 乙醇、水+ 正丙醇、水+DMSO ) 体系中进行碱性水解反应的速率常数, 考察了溶剂种类、混合溶剂组成对反应速率常数的影响。对酯类化合物皂化反应的动力学溶剂效应作了初步分析, 获得了有科学意义的结果。关键词: 动力学溶剂效应,皂化反应,酯,混合溶剂。 1. 引言动力学溶剂效应是指一些不直接参加反应的溶剂对反应动力学性能的影响。不同溶剂对反应速率的影响有时甚至可以相差到 10 9倍。因此, 研究溶剂对反应速率的影响不仅具有重要的科学意义,而且对生产实际具有指导意义。在基础物理化学实验中, 我们测量了乙酸乙酯皂化反应的速率常数和活化能[1]。金家骏等[2 -4] 研究了乙酸乙酯皂化反应的动力学溶剂效应和动力学盐效应。为了解介质对反应速率的影响规律, 作者选择了另外两种典型的酯类物质——乙酸甲酯和乙酸丁酯, 对其在水溶液和混合溶剂中的碱性水解反应动力学性能进行了研究。具体来说,本实验组开展了以下研究工作: 1 乙酸甲酯在溶剂体系分别为水+ 甲醇( 4∶1) 、水+ 乙醇( 4∶1) 、水+ 正丙醇( 4∶ 1 )情况下进行皂化反应的反应速率,旨在研究不同溶剂对同一酯的皂化反应动力学性能的影响。实验中, 取约 乙酸甲酯, 与等摩尔数的 NaOH 分别在 30℃的水+ 甲醇( 120m l∶ 30m l) 、水+ 乙醇( 120m l∶ 30m l) 、水+ 正丙醇( 120m l∶ 30m l )溶剂中反应。测定其反应速率。 CH 3 COOCH 3+ OH - CH 3 COO -+ CH 3 OH 2 乙酸甲酯在混合溶剂——水+ 甲醇中进行碱性水解反应,其组成为: 80 %、 60 %、 40 %、 20 %和 0 %(甲醇的体积百分数) ,研究混合溶剂组成对同一反应的动力学性能的影响。实验中,取约 乙酸甲酯,与等摩尔数的 NaOH 在 30℃的水+ 甲醇混合溶剂进行反应。测定其反应速率。 CH 3 COOCH 3+ OH - CH 3 COO -+ CH 3 OH ③乙酸丁酯在溶剂体系分别为水、水+ 乙醇(4∶1)、水+DMSO (4∶1) 情况下进行皂化反应的反应速率,研究不同类型溶剂对酯碱性水解反应动力学性能的影响规律。实验中, 取约 乙酸丁酯,与等摩尔数的 NaOH 分别在 35℃的水( 150ml ) 、水+ 乙醇( 120ml ∶ 30m l) 、水+DMSO ( 120m l∶ 30m l )溶剂中反应。测定其反应速率。 CH 3 COOCH 2 CH 2 CH 2 CH 3+ OH - CH 3 COO -+C 4H 9 OH 2. 实验部分 实验仪器及试剂数字电导率仪一台; 电导电极一支; 恒温槽装置一套; 动力学数据实时采集软硬件系统一套。乙酸甲酯,乙酸丁酯, NaOH ,无水甲醇,无水乙醇,正丙醇, DMSO 。以上试剂中, 除乙酸甲酯为化学纯外,其他均为分析纯。 实验原理文献有关研究结果表明,酯类的皂化反应是二级反应,其反应式为: R 1 COOR 2+ OH -R 1 C