实验数据和过程见附录
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由甲苯发出合4成苯甲酸甲酯
2.实验装置图
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由甲苯发出合5成苯甲酸甲酯
3.结果与讨论
1 氧化反应
表 1. 氧化产率对比
项目
反应时间（h）
高锰酸钾溶于 100mL 水的溶液和 1 g 洗衣粉。加热回流 1 h，趁热抽滤，滤液加
入 NaHSO3 粉末至滤液澄清。用盐酸调节酸度至刚果红试纸变蓝，冷却抽滤的
粗品。热水重结晶，干燥后的苯甲酸晶体。
B 酯化反应
1 不除水
在 50mL 干燥的圆底烧瓶中放入 3g(0.05 mol)苯甲酸和 8 mL(0.525 mol) 甲
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由甲苯发出合12成苯甲酸甲酯
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实验感想
通过四次的实验，我们收获很多。这是我们第一次自己去研究一个实验。不 再像以前那样听着老师说的。而是自己查找文献、设计方案、研究实验的每个环 节，对于实验操作的各个方面也是相当有考验。就说在氧化反应中，高锰酸钾一 不小心就弄得满手都是，还有加入洗衣粉之后，一旦没有控制好温度，洗衣粉就 会全部冒出来。经验不足，只凭书本上的理论，想当然的觉得可行，但实际却发 现是不可行的。我相信对我们以后的实验是一次非常好的锻炼。
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由甲苯发出合6成苯甲酸甲酯
产率还很低。而相转移催化剂可以在两相间转移负离子，一般存在相转移催化的 反应，都存在水溶液和有机溶剂两相，离子型反应物往往可溶于水相，不溶于有 机相，而有机底物则可溶于有机溶剂之中。相转移催化剂的存在，可以与水相中 的离子所结合，并利用自身对有机溶剂的亲和性，将水相中的反应物转移到有机 相中，促使反应发生。
由 甲 苯 出 发 合 成 苯 甲 酸 甲 酯
大连大学 环境与化学工程学院 化学工程与工艺 131 班
胡鹏 朱宁
由甲苯发出合1成苯甲酸甲酯
由甲苯出发合成苯甲酸甲酯
胡鹏 朱宁 大连大学环化学院
环化学院 指导老师：姜岚
摘要：实验研究了甲苯氧化制备苯甲酸，再甲酯化合成苯甲酸甲酯的方法。苯甲 酸以甲苯为原料，高锰酸钾为氧化剂的氧化反应而得到。传统方法制苯甲酸的产 率仅 50.0%。而用廉价洗衣粉为相转移催化剂，操作简单易行，反应时间大大缩 短，可使苯甲酸的产率提高到 74.0%。而制苯甲酸甲酯时可利用带水剂和分水器， 省略蒸馏甲醇这一步，也操作简便，且提高了产率。在最后提纯方面采用常规蒸 馏和减压蒸馏方法，提高了产率。 关键词：苯甲酸甲酯；洗衣粉；分水器；相转移催化
高锰酸钾溶于 100mL 水的溶液。加热回流 1h，趁热抽滤，滤液加入 NaHSO3 粉
末至滤液澄清。用盐酸调节酸 0 度左右至石蕊试纸变红，冷却抽滤的粗品。热水
重结晶，干燥后的苯甲酸晶体。
2 加入洗衣粉相转移催化
向配有回流冷凝管的 250mL 烧瓶中,加入 6mL（0.07mol)甲苯、9 g（0.11mol)
苯甲酸甲酯又名安息酸甲酯、尼哦油，是一种重要的酯类化合物，具有果香 味。作为原料广泛应用于有机合成，可以用于配制菠萝、草莓、樱桃等香料，或 作为纤维素酯、纤维素醚、树胶、橡胶等的溶剂。实验室合成苯甲酸甲酯主要是 用浓硫酸作催化剂，通过苯甲酸与甲醇反应制得。但传统的操作方法麻烦，频繁 改变装置。对此，我们改进装置，利用分水器使操作简单易行。
在 50 mL 干燥的圆底烧瓶中放入 3g(0.05 mol)苯甲酸、8 mL(0.525 mol) 甲 醇和 10ml 甲苯（0.22mol)，在摇动下加入 1 mL 浓硫酸，加入几粒沸石，装配上 加有分水器的回流冷凝管，用大火加热回流 2h，放出分水器中的水，继续加热， 期间不断减少分水器中的液体，直至蒸馏瓶中水性液体全部蒸出，停止加热。残 留液冷却后倒入分液漏斗中，用 20 mL 水洗涤 2 次、然后用 10％碳酸钠溶液每 次 10 mL 洗涤 2 次、再每次用 20 mL 水洗涤 2 次得到粗苯甲酸甲酯。将之用无 水硫酸镁干燥后，倒入 50 mL 圆底烧瓶中，加入几粒沸石，减压蒸馏，收集 100 ℃的馏分。
3. 实验结论
本次实验方法通过由甲苯出发，先合成苯甲酸，再由苯甲酸合成苯甲酸甲酯。 苯甲酸通过以甲苯为原料，高锰酸钾为氧化剂反应得到。采用传统的方法，由于 甲苯与高锰酸钾互不相溶，反应很难进行，产率很低。而使用廉价的洗衣粉作为 相转移催化剂，既缩短了反应时间，产率又提高了 18%，而且成本又比其他相转 移催化剂低，一举多得。而在制苯甲酸甲酯时，有改进了传统方案由苯甲酸直接 与甲醇反应，在此反应中加入了带水剂甲苯，利用分水器，直接把反应生成的水 分离出来，而且还能蒸馏出多余的甲醇，使用蒸馏装置还使得产物更纯，所得的 产率也提高了 24%。
1.实验部分
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由甲苯发出合2成苯甲酸甲酯
实验药品与仪器
甲苯（AR），高锰酸钾（AR)，NaHSO3，盐酸（AR），苯甲酸（AR），
甲醇（AR），浓硫酸（AR），无水硫酸镁（AR），10％碳酸钠溶液，洗衣粉，
石蕊试纸
加热器（巩义市予华仪器有限公司），铁架台（天津市东丽教学仪器厂），
球形冷凝管、分水器、直形冷凝管、烧瓶、分液漏斗（天波仪器厂）
实验原理
甲苯先氧化成苯甲酸 （催化剂）
苯甲酸酰化生成苯甲酰氯
苯甲酰氯和甲醇反应得到苯甲酸甲酯（是否分水）
酯化反应为可逆反应，所以生成的水可能使反应逆向移动。
实验步骤
A 氧化反应
1 一般氧化
向配有回流冷凝管的 250mL 烧瓶中,加入 6mL（0.07mol)甲苯、9g（0.11mol)
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由甲苯发出合9成苯甲酸甲酯
附录
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由甲苯发出合8成苯甲酸甲酯
参考文献：
[1]/Read/Read.aspx?id=9314149 [2]/Read/Read.aspx?id=31170193 [3] /view/2f5ace29915f804d2b16c19f.html [4]/view/cb52773710661ed9ad51f37b.html [5]/view/1730380.htm [6]/Read/Read.aspx?id=6607220
醇，在摇动下加入 1mL 浓硫酸，加入几粒沸石，装配上回流冷凝管，用小火加
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由甲苯发出合3成苯甲酸甲酯
热回流 1 h。将回流装置改为蒸馏装置，加热，蒸馏出尽可能多的甲醇。残留液 冷却后倒入分液漏斗中，用 20 mL 水洗涤 2 次、然后用 10％碳酸钠溶液每次 10 mL 洗涤 2 次、再每次用 20 mL 水洗涤 2 次得到粗苯甲酸甲酯。将之用无水硫酸 镁干燥后，倒入 50 mL 圆底烧瓶中，加入几粒沸石，正常蒸馏。 2 使用分水器
苯甲酸俗名安息香酸,是一种无色针状结晶,微溶于水,易升华,其钠盐是一种 温和的防腐剂，广泛应用于食品工业（现已禁用）。甲苯的高锰酸钾氧化，是合 成苯甲酸的重要方法之一。但是此方法往往需要小心分批加入高锰酸钾，接着反 应长达 3 个小时以上。为了解决反应过程中时间长、操作不便、产率低等问题， 我们加入了廉价的洗衣粉，使反应时间缩短，产率提高。
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由甲苯发出合7成苯甲酸甲酯
反应向正向移动。而带水剂能与水形成二元或三元共沸物将水及时带出反应体 系，打破了反应的热力学平衡，使反应向有利于生成酯的方向进行；按化学动力 学理论，及时将生成的水量减少，使反应物浓度提高，从而加快了反应速度，而 且加入带水剂降低了酯化反应体系的温度，抑制副反应的发生，提高原料的利用 率。
一般情况下，相转移催化剂的价格都比较昂贵，难以购得。所以我们选择了 用洗衣粉来代替，这样既提高了产率，有降低了成本。 2 酯化反应
表 2. 酯化产率比较
项目
反应时间（h）
不分水
1
分水
2
产量（g） 2.07 3.7
产率（%） 30.46 54.45
图 2. 是否分水产率对比
在第二步改进方案中，我们加入了甲苯作为带水剂，产率提高了 24%。 原因在于酯化反应中，可逆反应生成水，为了提高转化率，要把水分离出去，使
一般氧化
1
洗衣粉催化
1
产量（g） 2.07 2.8
产率（%） 51.75 70.00
图 1. 氧化产率对比
在氧化反应中加入了洗衣粉，所得的产率提高了 18%。原因在于洗衣粉中的
烷基苯磺酸钠是一种相转移催化剂。由于甲苯不溶于水，在和高锰酸钾溶液反应
时，只是在两个液面层接触的地方反应，所以通常反应速度很慢，花费时间很长，