甲基橙的制備

1、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)重氮化反響和偶合反響的實(shí)驗(yàn)操作;2. 穩(wěn)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(duì)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。HO 3S2O3S+NaOHNH3NaO3Snh2h2oH _ ch3護(hù)HO3SOAc-原十遷虹色酸式甲基橙甲基捏三. 實(shí)驗(yàn)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(duì)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(xué)藥品物理性質(zhì)外觀溶解性熔點(diǎn)毒性相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)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(duì) 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(jī)溶劑。1.52.5C咼毒。吸入其氣體或經(jīng)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(duì)眼睛 有刺激性五.實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象實(shí)

3、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(duì)氨基苯磺酸于 100ml燒杯中，再參加10ml5%NaOH水浴加熱至溶解。對(duì)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(yàn)。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(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， 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 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(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(zhuǎn)移到外表皿。 濾餅為橘黃色塊狀固體。16:3016:33 枯燥產(chǎn)品，稱重。 產(chǎn)品為橙紅色片狀晶 體，少許為粉末狀晶體。16:34溶解少許產(chǎn)品，加幾滴稀 HCI,再參加幾滴稀NaOH觀 察顏色變化。產(chǎn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理外表皿+產(chǎn)品外表皿產(chǎn)品質(zhì)量/g對(duì)氨基苯磺酸的相對(duì)分子質(zhì)量：Mi ；甲基橙的相對(duì)分子質(zhì)量：M 2=327.33g/mol。那么理論上的對(duì)氨基苯磺酸可得到甲基橙的質(zhì)量：mi=(2.00g M2) HMi = (2.00g 327.33g/mol) 1T3.83g/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%=3.02g 277gX100%=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)率比擬高。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。

7、 偶合反響時(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，造成一局部的產(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(huì)造 成晶體數(shù)量的減少。八. 考前須知 對(duì)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，反響溫度假設(shè)高于 5 C,生成的重氮鹽易 與水解為酚，降低產(chǎn)率。 假設(shè)試紙不顯色，需補(bǔ)充亞硝酸鈉溶液。 假設(shè)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(huì) 有難溶于水的N,N-二甲基苯胺析出，

8、影響產(chǎn)物的純度。 重結(jié)晶操作要迅速，否那么由于產(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)品迅速枯燥。六、操作要點(diǎn)與說明I 本反響溫度控制相當(dāng)重要，制備重氮鹽時(shí)，溫度應(yīng)保持在10C以下。如果重氮鹽 的水溶液溫度升高，重氮鹽會(huì)水解生成酚，降低產(chǎn)率。2 .對(duì)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 .假設(shè)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(huì)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。反響產(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

9、-80 C，否那么顏色變深為什么。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枯燥。 濕的甲基橙受日光照射， 亦會(huì)顏色變淡，通常在55 78 C 烘干。所得產(chǎn)品是一種鈉鹽，無固定熔點(diǎn)，不必測(cè)定。七、思考題及簡(jiǎn)要解答1. 何謂重氮化反響？為什么此反響必須在低溫、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響叫做重氮化反響。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(dòng)都會(huì)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(duì)氨基苯磺酸變成鈉鹽？本實(shí)驗(yàn)假設(shè)改成以下操作步驟，先將對(duì)氨基苯磺酸與鹽酸混合，再加亞硝酸鈉溶液進(jìn)行重氮化反響，可以嗎？為什么？答：由于對(duì)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(duì)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