甲基橙的制備

1、甲基橙的制備一. 實驗目的1. 通過甲基橙的制備學習重氮化反響和偶合反響的實驗操作;2. 穩(wěn)固鹽析和重結晶的原理和操作。二. 實驗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，在堿中酸性黃轉變?yōu)槌壬拟c鹽，即甲基橙。HO 3S2O3S+NaOHNH3NaO3Snh2h2oH _ ch3護HO3SOAc-原十遷虹色酸式甲基橙甲基捏三. 實驗主要儀器及試劑儀器：燒杯，布氏漏斗，吸濾瓶，枯燥外表皿，濾紙，KI-淀粉試紙。試劑：對氨基苯磺酸,亞硝酸鈉,5%氫氧化鈉10 mL, N,N-二甲

2、基苯胺1.3 mL,氯化鈉溶液20ml,濃鹽酸,冰醋酸1 mL , 10%氫氧化鈉15ml,乙醇4ml.四. 所用化學藥品物理性質外觀溶解性熔點毒性相對分子質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 皮膚吸收后對 身體有害。具有 刺激作用N,N-二 甲基苯 胺淡黃色 至淺褐 色油狀 液體，有微溶于水，溶于 水乙醇、氯仿、 乙醚及芳香族 有機溶劑。1.52.5C咼毒。吸入其氣體或經皮膚吸 收引起中毒刺激臭味甲基橙橙紅色 鱗狀晶 體或粉 末微溶于水，較易 溶于熱水，不溶 于乙醇。300 C低毒類，對眼睛 有刺激性五.實驗步驟及現象實

3、驗時間實驗內容實驗現象13:3013:35 稱取2.00g對氨基苯磺酸于 100ml燒杯中，再參加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 向溶液中參加 0.8gNaNO3和6ml水，混合均勻后，冰水浴冷卻。參加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慢慢參加到13ml的水中，混 合均勻后。邊攪拌邊逐滴參加到溶液中。然后用KI-淀粉試紙檢驗。參加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。14:01

4、14:17 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，參加混合液后，溶液變成了紅色的糊狀液。14:3014:44往溶液中慢慢參加 15ml10%Na O溶液至橙色。14:4415:08 加熱溶液至沸騰，讓反響完全。 剛開始加 熱時，產生大量的泡沫。隨著溫度的升高，泡沫慢慢消失， 變紅色懸濁液。 沸騰后， 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，冷卻結晶。然后 減壓過濾。用飽和 N

5、aCl 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， 母液外表也有一層晶體。16:2316:30 減壓過濾，用乙醇洗滌濾餅兩次，每次 2ml。 將得到的濾餅轉移到外表皿。 濾餅為橘黃色塊狀固體。16:3016:33 枯燥產品，稱重。 產品為橙紅色片狀晶 體，少許為粉末狀晶體。16:34溶解少許產品，加幾滴稀 HCI,再參加幾滴稀NaOH觀 察顏色變化。產品溶解后呈橙色，參加鹽酸后， 溶

6、液變紫紅色， 再參加 NaOH后,溶液呈橙色。六. 實驗數據處理外表皿+產品外表皿產品質量/g對氨基苯磺酸的相對分子質量：Mi ；甲基橙的相對分子質量：M 2=327.33g/mol。那么理論上的對氨基苯磺酸可得到甲基橙的質量：mi=(2.00g M2) HMi = (2.00g 327.33g/mol) 1T3.83g/mol=3.77g所以實 驗的產率：3 =實際上甲基橙的質量*理論上甲基橙的質量X100%=3.02g 277gX100%=80%七. 實驗結果討論單從實驗結果來看，該實驗的產率比擬高。但從實驗的過程來說，卻存在著 不少的問題。 往溶液中加濃HCI時過快，導致溶液變的特別紅。

7、 偶合反響時，加熱溶液至沸騰的過程中，加熱速度太快，攪拌不及時，導致 泡沫外溢，造成一局部的產品損失。 最后重結晶時，冷卻至室溫的時間不夠長，導致最后的產品呈粉末狀。 冰水浴，冷卻結晶，要等到溶液溫度低于 5C才可以，所以過早的過濾會造 成晶體數量的減少。八. 考前須知 對氨基苯磺酸為兩性化合物，酸性強于堿性，它能與堿作用生成鹽而不能與 酸作用成鹽。 重氮化過程中，應嚴格控制溫度，反響溫度假設高于 5 C,生成的重氮鹽易 與水解為酚，降低產率。 假設試紙不顯色，需補充亞硝酸鈉溶液。 假設反響物中含有未作用的N,N-二甲基苯胺醋酸鹽，在參加 NaOH后。就會 有難溶于水的N,N-二甲基苯胺析出，

8、影響產物的純度。 重結晶操作要迅速，否那么由于產物呈堿性，在溫度高是易變質，顏色變深。 用乙醇洗滌的目的是為了讓產品迅速枯燥。六、操作要點與說明I 本反響溫度控制相當重要，制備重氮鹽時，溫度應保持在10C以下。如果重氮鹽 的水溶液溫度升高，重氮鹽會水解生成酚，降低產率。2 .對氨基苯磺酸是兩性化合物，酸性比堿性強，以酸性內鹽存在， 所以它能與堿作用成鹽而不與酸作用成鹽。3 .假設含有未作用的N, N-二甲基苯胺醋酸鹽，在參加氫氧化鈉后，就會有難溶于水的N,N 二甲基苯胺析出，影響純度。4由于產物呈堿性，溫度高易變質，顏色變深。反響產物在水浴中加熱時間不能太長約5min，溫度不能太高約 60C

9、-80 C，否那么顏色變深為什么。5.由于產物晶體較細，抽濾時，應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枯燥。 濕的甲基橙受日光照射， 亦會顏色變淡，通常在55 78 C 烘干。所得產品是一種鈉鹽，無固定熔點，不必測定。七、思考題及簡要解答1. 何謂重氮化反響？為什么此反響必須在低溫、強酸性條件下進行？答：芳香伯胺在酸性介質中和亞硝酸鈉作用生成重氮鹽的反響叫做重氮化反響。重氮鹽在中性或堿性介質中不穩(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？本實驗假設改成以下操作步驟，先將對氨基苯磺酸與鹽酸混合，再加亞硝酸鈉溶液進行重氮化反響，可以嗎？為什么？答：由于對氨基苯磺酸本身以內鹽形式存在，不溶于無機酸，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，然后參加稀鹽