實驗二十一-甲基橙的制備

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1、實驗二十一甲基橙的制備Experiment21Preparationofmethylorange[實驗?zāi)康腯1、熟悉重氮化反應(yīng)和偶合反應(yīng)的原理。2、掌握甲基橙的制備方法。[實驗內(nèi)容]一、實驗原理1、重氮化反應(yīng)芳香族伯胺在低溫和強酸溶液中與亞硝酸鈉作用，生成重氮鹽的反應(yīng)稱為重氮化反應(yīng)（diazotization）。由于芳香族伯胺在結(jié)構(gòu)上的差異，重氮化方法也不盡相同。苯胺、聯(lián)苯胺及含有給電子基的芳胺，其無機酸鹽穩(wěn)定又溶于水，一般采用順重氮法，即先把1mol胺溶于2.5-3mol的無機酸，于0-5℃加入亞硝酸鈉。含有吸電子基（-SO3H、-COOH）的芳胺，由于

2、本身形成內(nèi)鹽而難溶于無機酸，較難重氮化，一般采用逆重氮化法，即先溶于碳酸鈉溶液，再加入亞硝酸鈉，最后加酸。本次實驗，甲基橙的制備即采用該方法。含有一個-NO2、-Cl等吸電子的芳胺，由于堿性弱，難成無機鹽，且銨鹽難溶于水，易水解，生成的重氮鹽又容易與未反應(yīng)的胺生成重氮氨基化合物（-ArN＝N－NHAr），因此多采用先將胺溶于熱的鹽酸，冷卻后再重氮化。2、偶合反應(yīng)在弱堿或弱酸性條件下，重氮鹽和酚、芳胺類化合物作用，生成偶氮基（－N=N-）將兩分子中的芳環(huán)偶聯(lián)起來的反應(yīng)稱為偶聯(lián)反應(yīng)（couplingreaction偶合反應(yīng)）。偶聯(lián)反應(yīng)的實質(zhì)是芳香環(huán)上的親電取代

3、反應(yīng)，偶氮基為弱的親電基，它只能與芳環(huán)上具有較大電子云密度的酚類、芳胺類化合物反應(yīng)。由于空間位阻的影響，反應(yīng)一般在對位發(fā)生。若對位已經(jīng)有取代基，則偶聯(lián)反應(yīng)發(fā)生在鄰位。重氮鹽和酚的反應(yīng)是在若堿性的介質(zhì)中進行。而重氮鹽與芳胺的反應(yīng)是在弱酸環(huán)境下進行的。對于本實驗，甲基橙的制備，由于為重氮鹽與芳胺的反應(yīng)，故以冰醋酸為溶劑。該反應(yīng)的方程式為：二、實驗所需試劑及儀器藥品：對氨基苯磺酸、?5%氫氧化鈉溶液、?亞硝酸鈉、?濃鹽酸?、冰醋酸、N,N-二甲基苯胺、乙醇、乙醚、淀粉-碘化鉀試紙儀器：燒杯、溫度計、表面皿、布氏漏斗三、實驗具體操作步驟1、重氮鹽的制備在50mL燒

4、杯中、加入1g對氨基苯磺酸結(jié)晶和5mL5％氫氧化鈉溶液，溫?zé)崾菇Y(jié)晶溶解，用冰鹽浴冷卻至0℃以下。另在一試管中配制0.4g亞硝酸鈉和3mL水配成的溶液。將此配制液也加入燒杯中。維持溫度0-5℃，在攪拌下，慢慢用滴管滴入1.5mL濃鹽酸和5mL水配成的溶液，直至用淀粉-碘化鉀試紙檢測呈現(xiàn)藍色為止，繼續(xù)在冰鹽浴中放置15min，使反應(yīng)完全，這時往往有白色細小晶體析出。2、偶合反應(yīng)在試管中加入0.7mLN,N-二甲基苯胺和0.5mL冰醋酸，并混勻。在攪拌下將此混合液緩慢加到上述冷卻的重氮鹽溶液中，加完后繼續(xù)攪拌10min。緩緩加入約15mL5%氫氧化鈉溶液，直至反

5、應(yīng)物變?yōu)槌壬ù藭r反應(yīng)液為堿性）。甲基橙粗品呈細粒狀沉淀析出。將反應(yīng)物置沸水浴中加熱5min，冷卻后，再放置冰浴中冷卻，使甲基橙晶體析出完全。抽濾，依次用少量水、乙醇和乙醚洗滌，壓緊抽干。干燥后得粗品。3、純化粗產(chǎn)品用1%氫氧化鈉進行重結(jié)晶。待結(jié)晶析出完全，抽濾，依次用少量水、乙醇和乙醚洗滌，壓緊抽干，得片狀甲基橙結(jié)晶。稱重并計算產(chǎn)率。4、將少許甲基橙溶于水中，加幾滴稀鹽酸，然后再用稀堿中和，觀察并記錄顏色變化。四、實驗關(guān)鍵及注意事項1、對氨基苯磺酸為兩性化合物，酸性強于堿性，它能與堿作用成鹽而不能與酸作用成鹽。2、重氮化過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制溫度，反應(yīng)溫度若

6、高于5℃，生成的重氨鹽易水解為酚，降低產(chǎn)率。3、若試紙不顯色，需補充亞硝酸鈉溶液。4、重結(jié)晶操作要迅速，否則由于產(chǎn)物呈堿性，在溫度高時易變質(zhì)，顏色變深。用乙醇和乙醚洗滌的目的是使其迅速干燥。五、思考題1、在重氮鹽制備前為什么還要加入氫氧化鈉？如果直接將對氨基苯磺酸與鹽酸混合后，再加入亞硝酸鈉溶液進行重氮化操作行嗎？為什么????2、制備重氮鹽為什么要維持0-5℃的低溫，溫度高有何不良影響？3、重氮化為什么要在強酸條件下進行？偶合反應(yīng)為什么要在弱酸條件下進行？4、試解釋甲基橙在酸堿介質(zhì)中的變色原因，并用反應(yīng)式表示。5、預(yù)習(xí)下次實驗并做好預(yù)習(xí)報告附：主要試劑及

7、產(chǎn)品的物理常數(shù)（文獻值）名稱分子量性狀折光率比重熔點℃沸點℃溶解度：克/100mL溶劑水醇醚對氨基苯磺酸173.2白色晶體>280開始碳化0.8/10℃不溶不溶N,N-二甲苯胺121.18無色液體1.55820.9563193不溶∞∞甲基橙327.33橙色晶體300溶不溶