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《甲基橙的合成和棉布染色實(shí)驗(yàn)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。
1、實(shí)驗(yàn)八甲基橙的合成和棉布染色實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握重氮鹽制備的原理和方法。2．掌握重氮鹽與芳胺、酚生成偶氮化合物的原理和方法。3．掌握反應(yīng)試劑的用量和反應(yīng)條件的控制。二、基本原理芳香族伯胺在低溫、強(qiáng)酸性介質(zhì)中與亞硝酸作用，生成重氮鹽，這個(gè)反應(yīng)稱為重氮化反應(yīng)。重氮化反應(yīng)是芳香伯胺特有的性質(zhì)，生成的化合物ArN≡N2+X-稱為重氮鹽（diazoniumsait）。與脂肪族重氮鹽不同，芳基重氮鹽中，重氮基上的π電子可以同苯環(huán)上的π電子發(fā)生共軛作用使穩(wěn)定性增加。因此芳基重氮鹽可在冰浴溫度下制備和進(jìn)行反應(yīng)。芳
2、基重氮鹽作為有機(jī)合成的中間體，可用來合成多種有機(jī)化合物，被稱為芳香族的“Grignard試劑”，無論在工業(yè)或?qū)嶒?yàn)室制備中都具有很重要的價(jià)值。重氮鹽通常的制備方法是將芳胺溶解或懸浮于過量的稀酸中（酸的物質(zhì)的量為芳胺的2.5倍左右），把溶液冷卻至0~5℃，然后加入與芳胺物質(zhì)的量相等的亞硝酸鈉水溶液。一般情況下，反應(yīng)迅速進(jìn)行，重氮鹽的產(chǎn)率差不多是定量的。由于大多數(shù)重氮鹽很不穩(wěn)定，室溫即會(huì)分解放出氮?dú)?，故必須?yán)格控制反應(yīng)溫度。當(dāng)氨基的鄰或?qū)ξ挥袕?qiáng)的吸電子基如硝基或磺酸基時(shí)，其重氮鹽比較穩(wěn)定，溫度可以稍高一點(diǎn)。
3、制成的重氮鹽不宜長(zhǎng)時(shí)間存放，應(yīng)盡快進(jìn)行下一步反應(yīng)。由于大多數(shù)重氮鹽在干燥的固態(tài)受熱或震蕩能發(fā)生爆炸，所以通常不需分離，而是將得到的水溶液直接用于下一步合成。只有氟硼酸重氮鹽例外，可以分離出來并加以干燥。酸的用量一般為2.5~3mol，1mol酸與亞硝酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生亞硝酸，1mol酸生成重氮鹽，余下的過量的酸是為了維持溶液一定的酸度，防止重氮鹽與未起反應(yīng)的胺發(fā)生偶聯(lián)。鄰氨基苯甲酸重氮鹽是個(gè)例外，由于重氮化后生成的內(nèi)鹽比較穩(wěn)定，故不需要過量的酸。重氮化反應(yīng)還必須注意控制亞硝酸鈉的用量，若亞硝酸鈉過量，則生成
4、多余的亞硝酸會(huì)使重氮鹽氧化而降低產(chǎn)率。因而在滴加亞硝酸鈉溶液時(shí)，必須用碘化鉀-淀粉試紙?jiān)囼?yàn)，至剛變藍(lán)為止。重氮鹽的用途很廣，其反應(yīng)可分為兩類。一類是用適當(dāng)?shù)脑噭┨幚?，重氮基?H，-OH，-F，-Cl，-Br，-NO2，-CN及-SH等基團(tuán)取代，制備相應(yīng)的芳香族化合物；另一類是保留氮的反應(yīng)，即重氮鹽與相應(yīng)的芳香胺或酚類起偶聯(lián)反應(yīng)，生成偶氮染料，在染料工業(yè)中占有重要的地位。甲基橙與甲基紅就是通過偶聯(lián)反應(yīng)來制備。偶氮染料迄今為止仍然是普遍使用的最重要的染料之一。它是偶氮基（-N=N-）連接兩個(gè)芳環(huán)形成的一
5、類化合物。為了改善顏色和提高染色效果，偶氮染料必須含有成鹽的基團(tuán)如酚羥基、氨基、磺酸基和羧基等。偶氮染料可通過重氮基與酚類或芳胺發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)來進(jìn)行制備，反應(yīng)速度受pH值影響頗大。重氮鹽與芳胺偶聯(lián)時(shí)，在高pH介質(zhì)中，重氮鹽易變成重氮酸鹽；而在低pH介質(zhì)中，游離芳胺則容易轉(zhuǎn)變?yōu)辂}，二者都會(huì)降低反應(yīng)物的濃度。只有溶液的pH值某一范圍內(nèi)使兩種反應(yīng)物都有足夠的濃度時(shí)，才能有效地發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)。胺的偶聯(lián)反應(yīng)，通常在中性或弱酸性介質(zhì)（pH4～7）中進(jìn)行，通過加入緩沖劑醋酸鈉來加以調(diào)節(jié)；酚的偶聯(lián)反應(yīng)與胺相似，為了使酚成
6、為更活潑的酚氧基負(fù)離子與重氮鹽發(fā)生偶聯(lián)，反應(yīng)需在中性或弱堿性介質(zhì)（PH7～9）中進(jìn)行。三、主要儀器與藥品對(duì)氨基苯磺酸（兩個(gè)結(jié)晶水）2.1g（0.006mol），N，N-二甲基苯胺[1]1.3mL（1.25g，約0.01mol），碳酸鈉0.6g（約0.01mol），亞硝酸鈉0.8g約（0.011mol），濃鹽酸3mL，冰醋酸1mL，10%氫氧化鈉15mL，淀粉-碘化鉀試紙四、操作步驟1．甲基橙的合成（1）重氮鹽的制備在100mL燒杯中放置0.6g碳酸鈉，加25mL水使其溶解，向溶液中加入2.1g對(duì)氨基苯
7、磺酸晶體[2]，用熱水浴加熱直至溶解，然后放在冰水中冷卻，待冷卻后，在攪拌下加入0.8g亞硝酸鈉，使其溶解。在另一個(gè)燒杯中加12mL冰水和3mL濃鹽酸，并把燒杯置于冰水浴中。將上述對(duì)氨基苯磺酸鈉-亞硝酸鈉溶液滴入稀鹽酸溶液中[3]，邊滴邊攪拌，并維持體系溫度在5℃左右。對(duì)氨基苯磺酸重氮鹽在短時(shí)間內(nèi)就呈細(xì)粉狀的白色沉淀析出。滴加完后用淀粉-碘化鉀試紙檢驗(yàn)[4]。然后在冰水浴中放置15分鐘以保證反應(yīng)完全[5]。（2）偶合將1.3mLN，N-二甲基苯胺和1mL冰醋酸放在試管內(nèi)混合均勻。將此溶液慢慢地滴入冷卻
8、的重氮鹽懸乳液中，邊滴邊攪拌，以保證偶合反應(yīng)完全。最后在冷卻下，邊攪拌邊滴入10%氫氧化鈉約15mL，直至石蕊試紙或PH試紙呈堿性[6]。將反應(yīng)混合物加熱[7]使形成的甲基橙基本溶解。加入5g氯化鈉，冷卻至室溫后，再在冰水浴中冷卻，使甲基橙晶體析出完全。抽濾，收集結(jié)晶，依次用少量水，乙醇洗滌，壓干。約得粗甲基橙3.5g。粗產(chǎn)物可用水進(jìn)行重結(jié)晶（每克粗產(chǎn)物約需水30mL）[8]，可得橙紅色片狀晶體2～2.5g。產(chǎn)品是一種鹽，沒有明確的熔點(diǎn)。2．棉布染色取1
