《甲基橙的制备》论文[

摘要:甲基橙，亦称“金莲-D”，化学名是“对二甲氨基偶氮苯磺酸钠”。【1】0 .1,的水溶液是常用的酸碱指示剂;分光光度测定氯、溴和溴离子。可与靛蓝二磺酸钠或溴甲酚绿组成混合指示剂，以缩短变色域和提高变色的锐灵性。氧化还原指示剂，如用于溴酸钾滴定三价砷或锑。【2】在偶联反应步骤,反应体系的反应物用量是导致实验失败的原因。为此在偶联反应步骤分别加入不同量的亚硝酸钠进行调节,取得了理想的实验结果。此外再次验证了亚硝酸钠用量对产率的影响。 关键词:对氨基苯磺酸 二甲基苯胺 甲基橙 偶联反应 重氮盐 一、 引言 甲基橙为小分子有机化合物，橙黄色粉末或结晶状鳞片，与水配比即可得 --4.4(由红至到甲基橙溶液，主要作为酸碱指示剂使用，测量的PH范围是3.1黄色)。甲基橙的传统合成法是“逆加法”，即将对氨基苯磺酸碱化成水溶性较好的盐，然后在低温强酸性环境下发生重氮化反应，值得的重氮盐于醋酸环境下与N，N,二甲基苯胺偶联，碱化中和，重结晶制得。 二、 实验部分 2.1 实验仪器与试剂 分子量 用 量 熔点 沸点 比重 水溶解度 药品名称 (mol 20(ml、g、mol) (?) (?) (d) (g/100ml) 4wt) 对氨基苯磺酸 209.21 2.1g(0.01mol) 288 1.485 不溶于水 N,N-二甲基苯1.3ml0.956121.18 2.45 194.5 不溶于水 胺 (0.01mol) 3 甲基橙 327.34 0.987 微溶于水 亚硝酸钠 69 0.8g(0.11mol) 271 2.168 易溶于水 浓盐酸 36.46 3ml 1.187 易溶于水 冰醋酸 60.05 1ml 16.7 118 1.049 易溶于水 其它药品 5%氢氧化钠溶液、乙醇、乙醚、KI,淀粉试纸 主要仪器:烧杯 量筒 温度计 布氏漏斗 抽滤瓶 2.2 主要试剂物理性质 1. N,N-二甲基苯胺 分子式 : CHN(CH) 6532 分子量 : 121.1816 沸点 : 194? 熔点: 1.5,2.5? 性质: 淡黄色至浅褐色油状液体。相对密度d(20/4?)0.9557。有刺激臭味，微溶于水，溶于水乙醇、氯仿、乙醚及芳香族有机溶剂。 2. 对氨基苯磺酸 分子式:C6H7NO3S 分子质量:173.84 沸点:500? 熔点:365? 性状描述:白色或灰白色结晶。水合物在100?时失去水分，无水物在280?开始分解碳化。相对密度1.485(25/4)。微溶于冷水，不溶于乙醇;乙醚和苯，有显著的酸性，能溶于苛性钠溶液和碳酸钠溶液。 2.3 实验原理 将对氨基苯磺酸与氢氧化钠作用生成易溶于水的盐，再与硝酸重氮化，然后与N,N二甲基苯胺偶联得到粗产品，粗产品在%5的氢氧化钠溶液中重结晶，得到甲基橙产品。 2.4 实验步骤 (1)、重氮盐的制备 在50ml烧杯中、加入10ml 5,氢氧化钠溶液和2.1g对氨基苯磺酸晶体， ?以下。另在一试管中配制0.8g亚硝酸钠温热使结晶溶解，用冰盐浴冷却至0 和6ml水的溶液。将此配制液也加入烧杯中。维持温度0,5?，在搅拌下，慢慢用滴管滴入3ml浓盐酸与10ml水配成的溶液，直至用淀粉,碘化钾试纸检测呈现蓝色为止，继续在冰盐浴中放置15分钟，使反应完全，这时往往有白色细小晶体析出。【3】 (2)、偶合反应 在试管中加入1.3ml N,N-二甲基苯胺和1ml 冰醋酸，并混匀。在搅拌下将此混合液缓慢加到上述冷却的重氮盐溶液中，加完后继续搅拌10min。然后缓缓加入约25ml 5%氢氧化钠溶液，直至反应物变为橙色(此时反应液为碱性)。甲基橙粗品呈细粒状沉淀析出。 将反应物置沸水浴中加热5分钟，冷至室温后，再放入冰浴中冷却，使甲基橙晶体析出完全。抽滤，依次用少量水、乙醇和乙醚洗涤，压紧抽干。干燥后得粗品约3.0g。 粗产品用1%氢氧化钠进行重结晶。待结晶析出完全，抽滤，依次用少量水、乙醇和乙醚洗涤，压紧抽干，得片状结晶。产量约2.5g。 将少许甲基橙溶于水中，加几滴稀盐酸，然后再用稀碱中和，观察颜色变化。 本实验约需3-4小时。 2.5 实验关键及注意事项 1、 对氨基苯磺酸钠为两性化合物，酸性强于碱性，它能与碱作用成盐而不能与酸作用成盐。 2、 重氮化过程中，应严格控制温度，反应温度若高于5?，生成的重氮盐易水解为酚，降低产率。 3、 若试纸不显色，需补充亚硝酸钠溶液。 4、在进行重氮化反应时，最后无论是加亚硝酸钠溶液还是加盐酸溶液都要慢。因为，重氮化反应不象离子反应，作用较慢;同时重氮化反应是个放热反应。加 料快时，一方面亚硝酸积聚，易于分解;另一方面，会使溶液温度升高，对重氮化反应不利。【4】 5、 制备甲基橙时，难溶于酸的对氨基苯磺酸大多采用倒转法重氮化，在缓慢加入盐酸溶液的同时，且要不断地搅拌。因为在对氨基苯磺酸钠和亚硝酸钠混合液中，缓慢加入盐酸溶液，一方面使亚硝酸钠生成亚硝酸(NaNO+ HCl ? HNO + NaCl);另一方面使对 2 2 _+HCl NaSOSOHNNH3323 +HNO2SOHN32 氨基苯磺酸钠分解为对氨基苯磺酸而产生细粒状沉淀析出。并立即 与亚硝酸发生重氮化反应，生成对氨基苯磺酸的重氮盐。为了使胺基苯磺酸完全重氮化，在反应过程中必须不断地搅拌。 6、重结晶过程要迅速，否则由于产品呈碱性，在温度高时易变质，颜色变深，形成紫红色粗产物。用乙醇乙醚洗涤的目的是使其迅速干燥。 三(实验装置图 图一 搅拌测温冷却装置 四( 结果与讨论(有表及分析) 重氮化反应进行中必须保持亚硝酸过量，否则也会引起自我耦合反应，重氮化反应速度是由加入亚硝酸钠溶液的加速度来控制的，必须保持一定的加料速度。过慢则来不及作用的芳胺会和重氮盐作用生成自我耦合产物。亚硝酸过量对下一步耦合反应不利，所以狗粮的亚硝酸钠常加入尿素或氨基磺酸。 -1 亚硝酸钠对产率的影响 表 亚硝酸钠 反应温度 反应时间(h) 产量 产率 (g) (g) (%) 0.9 25 2 2.86 75.39 0.8 25 2 3.05 80.67 0.7 25 2 1.73 45.60 0.6 25 2 1.60 42.18 重氮化反应亚硝酸的过量，否则会引起自我偶合反应。重氮化反应速度是由加入亚硝酸钠溶液的速度来控制的，必须保持一定的加料速度，过程中来不及作用的芳胺会和重氮盐作用发生自我偶合反应。亚硝酸过量对下一步偶合反应不利，所以过量的亚硝酸钠常加入尿素或氨基磷酸。本次实验讨论的是亚硝酸钠对甲基橙制备的影响，以 改变亚硝酸钠用量为研究方向时，实验的产率有很大的影响，由上图可知，亚硝酸钠为0.8g的时候，产率为80.67%,产率最高，其余的则呈下滑状态。0.9g开始，产率下降，0.7g以后则依次下降，在温度反应时间相同的条件下，0.8g亚硝酸钠制备的甲基橙最多。 四、体会 这次实验，虽说比起其他同学的实验，我们的实验显得有点简，就是用有机物做无机实验，但是当自己真正用心的做完实验时，单 感触还是好多。我们搜集了完很多资料，打算把加入亚硝酸钠的量作为变量，当我们第一次实验成功做出产物时，橙黄色的，很漂亮～我们很高兴。我回忆起平时我们的有机实验，大多数人都是为了完成任务，随便做做完事，却不知当仔细抓住每一个细节时，对实验成败的影响之大。针对我们此次实验，其实验过程中也发现好多问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，主要的影响因素我们已在上述提到，在加酸或碱时图快没有缓慢滴加，导致酸过量或者碱过量，最终产物不纯，产率下降。还有在溶解结晶时，不能骤冷，要先让它自己冷却到室温，或是用自来水冷却，而当我们用冰水直接冷却时，晶体变得面目全非，最终导致实验失败。 五、参考文献 【1】、丁长江 《有机化学实验》 “甲基橙的制备及其性质实验”P167-174 2007年6月第二次印刷 【2】 《化学工具书》 P476--478 【3】 刑其毅 徐瑞秋 周政 裴伟伟， 《基础有机化学》 , 高等教育出版社 , 1993 年 11 月第 2 版 P623--625 【4】 曾昭琼(有机化学实验(第 2 版(北京:高等教育出版社， 1987 P589--594