甲基橙的制備

1、甲基橙的制備甲基橙的制備一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 通過甲基橙的制備學(xué)習(xí)重氮化反應(yīng)和偶合反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作;2. 鞏固鹽析和重結(jié)晶的原理和操作。二. 實(shí)驗(yàn)原理甲基橙是一種指示劑，它是由對氨基苯磺酸重氮鹽與N,N-二甲基苯胺的醋酸鹽，在弱酸性介質(zhì)中偶合得到的。偶合首先得到的是嫩紅色的酸式甲基橙， 稱為酸性黃，在堿中酸性黃轉(zhuǎn)變?yōu)槌壬拟c鹽，即甲基橙。uc c12 HC1 >H°3SHOAc "紅色觀式甲基直）Hch3bCHs 10Ac*腹子遷KaCE3甲基糧三. 實(shí)驗(yàn)主要儀器及試劑儀器：燒杯，布氏漏斗，吸濾瓶，干燥表面皿，濾紙，KI-淀粉試紙。試劑：對氨基苯磺酸2.0g,亞硝酸鈉0.

2、8g, 5%氫氧化鈉10 mL,N,N-二甲基苯胺1.3 mL,氯化鈉溶液20ml,濃鹽酸2.5mL,冰醋酸1 mL , 10%氫氧化鈉15ml, 乙醇4ml.四. 所用化學(xué)藥品物理性質(zhì)外觀溶解性熔點(diǎn)毒性相對分子質(zhì)量對氨基苯磺酸白色至 灰白色 粉末在冷水中微溶， 溶于沸水，微溶 于乙醇乙醚和 苯288 C攝入、吸入或經(jīng) 皮膚吸收后對 身體有害。具有 刺激作用173.83g/molN,N-二甲基苯 胺淡黃色 至淺褐 色油狀微溶于水，溶于 水乙醇、氯仿、 乙醚及芳香族1.52.5C咼毒。吸入其氣體或經(jīng)皮膚吸 收引起中毒121.18g/mol液體，有 刺激臭 味有機(jī)溶劑。甲基橙橙紅色 鱗狀晶 體或粉

3、 末微溶于水，較易 溶于熱水，不溶 于乙醇。300 C低毒類，對眼睛 有刺激性327.33g/mol五.實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象13:3013:35稱取2.00g對氨基苯磺酸于 100ml燒杯中，再加入10ml5%NaOH水浴加熱至溶解。對氨基苯磺酸為白色粉末狀，溶解后溶液呈橙黃色。13:3513:42讓溶液冷卻至室溫。13:4213:54 向溶液中加入 0.8gNaNO3和6ml水，混合均勻 后，冰水浴冷卻。加入NaNO3后，溶液的橙色變淡，溶液中有白色的小顆粒。13:5414:01 將2.5ml濃HCI慢慢加入到13ml的水中，混 合均勻后。邊攪拌邊逐滴加入到溶液中。然后用K

4、I-淀粉試紙檢驗(yàn)。加入HCI后溶液顏色加深，變成了紅色溶液，但溶液中又有很多白色顆粒。 KI-淀粉試紙呈紫色。14:0114:17冰水浴15min.制得重氮鹽。溶液分層。下層為白色顆粒。14:2014:30 將1.3mlN,N-二甲基苯胺和1ml冰醋酸加到試管中，震蕩混合后，邊攪拌邊加到重氮鹽中，攪拌10min。N,N-二甲基苯胺淡黃色油狀液體，加入混合液后，溶液變成了紅色的糊狀液。14:3014:44往溶液中慢慢加入 15ml10%NaOI溶液至橙色。14:4415:08 加熱溶液至沸騰，讓反應(yīng)完全。 剛開始加 熱時(shí)，產(chǎn)生大量的泡沫。隨著溫度的升高，泡沫慢慢消失， 變紅色懸濁液。 沸騰后，

5、白色顆粒消失， 變成了神紅色溶液。15:0815:34 待溶液稍冷卻后，冰水浴，冷卻結(jié)晶。然后 減壓過濾。用飽和 NaCl 沖洗燒杯兩次，每次 10ml。 過濾 得到為橘黃色顆粒的濾餅，濾液為棕色液體。15:4016:20將濾餅連同濾紙一起移到裝有75ml熱水的燒杯中，全溶后冷卻至室溫。 15:53 開始冰水浴，冷卻結(jié)晶。燒杯中慢慢有晶體析出， 晶體下層為粉末狀， 上層為片狀， 母液表面也有一層晶體。16:2316:30 減壓過濾，用乙醇洗滌濾餅兩次，每次2ml。將得到的濾餅轉(zhuǎn)移到表面皿。 濾餅為橘黃色塊狀固體。16:3016:33 干燥產(chǎn)品，稱重。 產(chǎn)品為橙紅色片狀晶 體，少許為粉末狀晶體。

6、16:34溶解少許產(chǎn)品，加幾滴稀HCI,再加入幾滴稀 NaOH觀 察顏色變化。產(chǎn)品溶解后呈橙色， 加入鹽酸后， 溶液變紫紅色， 再加入NaOH后,溶液呈橙色。六. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理表面皿+產(chǎn)品表面皿產(chǎn)品質(zhì)量/g35.2732.253.02已知對氨基苯磺酸的相對分子質(zhì)量：M i=173.83g/mol;甲基橙的相對分子質(zhì)量：M2=327.33g/mol。則理論上2.00g的對氨基苯磺酸可得到甲基橙的質(zhì)量：m仁(2.00g M2) dMi= (2.00g 327.33g/mol) 173.83g/mol=3.77g; 所以實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率：3 =(實(shí)際上甲基橙的質(zhì)量*理論上甲基橙的質(zhì)量)X100%=(3.0

7、2g 377g) X100%=80%七. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論單從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，該實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率比較高。但從實(shí)驗(yàn)的過程來說，卻存在著不少的問題。 往溶液中加濃HCI時(shí)過快，導(dǎo)致溶液變的特別紅。 偶合反應(yīng)時(shí)，加熱溶液至沸騰的過程中，加熱速度太快，攪拌不及時(shí)， 導(dǎo)致泡沫外溢，造成一部分的產(chǎn)品損失。 最后重結(jié)晶時(shí)，冷卻至室溫的時(shí)間不夠長，導(dǎo)致最后的產(chǎn)品呈粉末狀。 冰水浴，冷卻結(jié)晶，要等到溶液溫度低于5C才可以，所以過早的過濾會造成晶體數(shù)量的減少。八. 注意事項(xiàng) 對氨基苯磺酸為兩性化合物，酸性強(qiáng)于堿性，它能與堿作用生成鹽而不 能與酸作用成鹽。 重氮化過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制溫度，反應(yīng)溫度若高于5 C,生成的重氮鹽易與水

8、解為酚，降低產(chǎn)率。 若試紙不顯色，需補(bǔ)充亞硝酸鈉溶液。 若反應(yīng)物中含有未作用的N,N-二甲基苯胺醋酸鹽，在加入 NaOH后。就 會有難溶于水的N,N-二甲基苯胺析出，影響產(chǎn)物的純度。 重結(jié)晶操作要迅速，否則由于產(chǎn)物呈堿性，在溫度高是易變質(zhì)，顏色變 深。 用乙醇洗滌的目的是為了讓產(chǎn)品迅速干燥。六、操作要點(diǎn)與說明1 .本反應(yīng)溫度控制相當(dāng)重要，制備重氮鹽時(shí)，溫度應(yīng)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' 2 .對氨基苯磺酸是兩性化合物，酸性 比堿性強(qiáng)，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。3 .若含有未作用的的N,N 二甲

9、基苯 胺醋酸鹽，在加入氫氧化鈉后，就會有難溶于 水的N,N 二甲基苯胺析出，影響純度。4由于產(chǎn)物呈堿性，溫度高易變質(zhì)，顏色 變深。反應(yīng)產(chǎn)物在水浴中加熱時(shí)間不能太長 （約 5min）溫度不能太高（約60C-80 C）,否則顏 色變深（為什么） 。日干定5由于產(chǎn)物晶體較細(xì)，抽濾時(shí)，應(yīng)防止將 濾紙抽破（布氏濾斗不必塞得太緊） 。用乙醇、 乙醚洗滌的目的是使其迅速干燥。 濕的甲基橙受 照射，亦會顏色變淡，通常在 55 78 C烘 所得產(chǎn)品是一種鈉鹽，無固定熔點(diǎn)，不必測、思考題及簡要解答1何謂重氮化反應(yīng)？為什么此反應(yīng)必須在 低溫、強(qiáng)酸性條件下進(jìn)行？答：芳香伯胺在酸性介質(zhì)中和亞硝酸鈉作 用生成重氮鹽的反應(yīng)叫做重氮化反應(yīng)。 重氮鹽在 中性或堿性介質(zhì)中不穩(wěn)定，高溫、受熱、見光、 振動都會使之發(fā)生爆炸。2本實(shí)驗(yàn)中，制備重氮鹽時(shí)，為什么要把 對氨基苯磺酸變成鈉鹽？本實(shí)驗(yàn)若改成下列操 作步驟， 先將對氨基苯磺酸與鹽酸混合， 再加亞 硝酸鈉溶液進(jìn)行重氮化反應(yīng)， 可以嗎？為什么？ 答：由于對氨基苯磺酸本身以內(nèi)鹽形式存 在，不溶于無機(jī)酸，很難重氮化，故采用倒 重氮化法，即先將對氨基苯磺酸溶于氫氧化 鈉溶液， 再加需要量的亞硝酸鈉， 然后加入 稀鹽酸。所以反過來不行 3什么叫做偶聯(lián)反應(yīng)？結(jié)合本實(shí)驗(yàn)討論 一下偶聯(lián)反應(yīng)的條件。答：在中性或弱