甲基橙的制備

甲基橙的制備本實驗利用含氮化合物的兩個非常重要的反應一一重氮化反應和偶聯(lián)反應，合成了同學們都很熟悉的酸堿指示劑一一甲基磴，并用鹽酸和氫氧化鈉檢驗自己所合成的指示劑。提高了同學們的學習興趣。本實驗所涉及到的基本操作有：攪拌反應、冰水浴控溫、反應液pH值的控制、產(chǎn)品的分離(抽濾)、重結晶或晶體的洗滌、產(chǎn)品的干燥及稱重等。實驗學時：5學時一、 實驗目的熟悉重氮化反應和偶合反應的原理；掌握甲基橙的制備方法。二、 實驗原理甲基橙是一種酸堿指示劑，變色范圍pH3.2-4.4。通常配置成0.01水溶液，在高濃度堿溶液中，甲基橙顯橙色。甲基橙為具有C6H5-n=n-n-C6H5結構的有色偶氮化合物。采用重氮化—偶聯(lián)反應制備。AcAcNaO3SN=W-N(CH3)2NaOHNaO3SN=W-N(CH3)2三、儀器藥品燒杯、錐形瓶、布氏漏斗、水泵抽濾裝置、濾紙、試管、玻璃棒、滴管、表面皿、酒精燈、溫度計、量筒、鐵架臺、鐵圈、石棉網(wǎng)對氨基苯磺酸、5%NaOH、10%NaOH、亞硝酸鈉、10%鹽酸、N,N-二甲基苯胺、冰乙酸、乙醇、丙酮、石蕊試紙、碘化甲-淀粉試紙、尿素四、物理常數(shù)表1物理常數(shù)化合物分子量性狀比重(d)熔點(°C)沸點(C)折光率(n)溶解度水乙醇對氨基苯磺酸173.84白色或灰白色晶體1.485280°C時分解炭化——微溶不溶亞硝酸鈉69.05白色或微帶淺黃色晶體2.168271320C以上分解—易溶微溶N,N-二甲基苯胺121.18淡黃色油狀液體0.95572.451941.5582微溶易溶甲基橙327.34橙黃色鱗片狀結晶————微溶，易溶干熱水不溶

五\操作步驟重氮鹽的制備：在100ml燒杯中放置對氨苯磺酸晶體2.1g(0.01mol),加入5%氫氧化鈉溶液10mlE攪拌使其溶解。另將0.8g亞硝酸鈉溶于6ml水，加入上述溶液中，用冰浴冷至0?5°C。再將由10ml10%鹽酸溶液慢慢滴入其中，邊滴加邊攪拌，控制溫度在0?5C之間。滴完后用碘化鉀、淀粉試紙檢驗，試紙應為藍色⑵。繼續(xù)在冰浴中攪拌15分鐘使反應完全，可觀察到白色細粒狀的重氮鹽析出⑶。偶合：將1.2g(1.3ml)N,N-二甲基苯胺和1ml冰乙酸在試管中混勻，慢慢滴加到上步制得的重氮鹽的冷的懸濁液中，同時劇烈攪拌，甲基橙呈紅色沉淀析出。滴完后繼續(xù)在冰浴中攪拌10分鐘使偶合完全。向反應物中加入13~15ml10%氫氧化鈉溶液并攪拌，直至對石蕊試紙顯堿性囹，甲基橙粗品由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)槌壬?。將反應混合物熱水浴加熱?0-650C使生成的甲基橙晶體基本溶解，冷至室溫后再以冰水浴冷卻。待結晶完全后抽濾收集晶體，用少量冷水洗滌，再依次用少量乙醇和少量丙酮洗滌，壓干，粗品稱重。溶解少許產(chǎn)品于水中，加幾滴稀鹽酸，然后用稀氫氧化鈉溶液中和，觀察顏色變化。實驗流程六、注釋對-氨基苯磺酸是兩性化合物，酸性強于堿性，以內(nèi)鹽形式存在，可與堿作用成鹽而不能與酸成鹽。重氮化作用要求在酸性水溶液中進行，故先使其與堿作用生成鹽以利溶解。j+2NO+2H0+2KCl試紙顯藍色表明有過2量的亞硝酸存在2，反應為： ，析出的碘遇淀粉顯藍色。本實驗中亞硝酸的用量要準確。若亞硝酸不足，則重氮化作用不完全，如亞硝酸過量，則會與后面加入的N，N-二甲苯胺發(fā)生亞硝化反應:(H3C)2NHNO?——卜(H(H3C)2NHNO?——卜(H3C)2NNO—HN-OH(H3C)2NaONO+(CH3)2NH生成的醍肟或亞硝基物夾雜在產(chǎn)品中會使產(chǎn)品顏色暗褐。故正確的做法是：若試紙不顯示藍色，則應滴加亞硝酸鈉溶液至剛剛出現(xiàn)藍色。繼續(xù)攪拌反應15分鐘后再檢驗。若試紙為藍色，則應加入少許尿素分解O3S—%/—N=N過量的亞硝酸。 3—此重氮鹽在水中可以電離形成中性內(nèi)鹽( )，在低溫下難溶于水而析出。用石蕊試紙檢查以確保反應混合物為堿性，否則產(chǎn)品色澤不佳。當反應混合物已達堿性時，若再滴加堿液，則堿液接觸反應物表面時將不再產(chǎn)生黃色，此亦可作為判據(jù)之一。操作要點本反應溫度控制相當重要，制備重氮鹽時，溫度應保持在10°C以下。如果重氮鹽的水溶液溫度升高，重氮鹽會水解生成酚，降低產(chǎn)率。對氨基苯磺酸是兩性化合物，酸性比堿性強，以酸性內(nèi)鹽存在，所以它能與堿作用成鹽而不與酸作用成鹽。淀粉一碘化鉀試紙如果不變藍，可以再補加亞硝酸鈉溶液，若過量可加尿素以減少亞硝酸氧化以及亞硝化等副反應。若含有未作用的N，N一二甲基苯胺醋酸鹽，在加入氫氧化鈉后，就會有難溶于水的N，N一二甲基苯胺析出，影響純度。濕的甲基橙在空氣中受光的照射后，顏色很快變深，所以一般得紫紅色粗產(chǎn)物。由于產(chǎn)物呈堿性，溫度高易變質(zhì)，顏色變深。重結晶操作應迅速，否則由于產(chǎn)物呈堿性，在溫度高時易使產(chǎn)物變質(zhì)，顏色變深。用乙醇、乙醚洗滌的目的是使其迅速干燥。濕的甲基橙受日光照射，亦會顏色變淡，通常在55-78C烘干。七、本實驗的成敗關鍵反應溫度的控制。八、思考題單選題：TOC\o"1-5"\h\z重氮鹽與芳胺類化合物發(fā)生偶聯(lián)反應，在什么條件下進行為宜 （）A、強酸 B、弱酸性和中性 C、弱堿性和中性 D、強堿重氮化應在下列哪一條件下進行 （ ）A、強堿 B、弱酸性和中性 C、弱堿性和中性 D、強酸制備重氮鹽的溫度范圍 （ ）A、0-5C B、6-9C C、10-15C D、16-20C檢驗重氮化反應終點用什么方法 （）A、淀粉試紙變色 B、剛果紅試紙變色C、石蕊試紙變色 D、酚歐試劑。下列關于對氨基苯磺酸的說法錯誤的是 （）A、它是兩性化合物 B、它的酸性強于堿性，可成內(nèi)鹽C、加堿下仍可成鹽，且增加溶解度 D、它不能進行重氮化反應參考答案：1.B；2.D；3.A；4.A； 5.D6、 本實驗中重氮鹽的制備為什么要控制在0-5C中進行？偶合反應為什么要在弱酸介質(zhì)中進行?答：溫度高了易產(chǎn)生重氮鹽分解，使偶聯(lián)反應不能發(fā)生。7、 甲基橙在酸堿中介質(zhì)中變色的原因，并用反應式表示之。答： [HO3S^3!_N=N^^-N_（3H3]+OAC-^^Hl+HNa03S^^_N=N^^_N_（3H38、什么叫偶聯(lián)反應？試結合本實驗討論一下偶聯(lián)反應的條件。 H9、在本實驗中，制備重氮鹽時為什么要把對氨基苯磺酸變成鈉鹽？本實驗如改成下列操作步驟：先將對氨基苯磺酸與鹽酸混合，再滴加亞硝酸鈉溶液進行重氮化的應，可以嗎？為什么？答：因為對氨基苯磺酸是酸性內(nèi)鹽，用堿把內(nèi)鹽轉(zhuǎn)化為芳香伯胺才能與NaNO2/HCl形成重氮鹽，不行。因?qū)Π被交撬崤c鹽酸混合仍得到對氨基苯