偶氮染料毛巾紅的制備

1、化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)B之宇文皓月創(chuàng)作實(shí)驗(yàn)陳述課程名稱由苯胺制備1-（對(duì)硝基苯偶氮）-2-荼酚（毛巾紅）實(shí)驗(yàn)時(shí)間一2013.7.42013.7.7._實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室專業(yè)年級(jí)高分子資料與工程專業(yè)11-1班學(xué)生姓名卞躍成學(xué)號(hào)20112991指導(dǎo)老師實(shí)驗(yàn)成績(jī)一概述偶氮染料是現(xiàn)染料市場(chǎng)中品種數(shù)量上最多的一種染料，由染料分子中含有偶氮基而得名。其生產(chǎn)過程中最主要的化學(xué)過程為重氮化與偶合反應(yīng)，其反應(yīng)過程并受多種反應(yīng)條件的影響。偶氮染料在應(yīng)用上具有因合成工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、染色性能突出等優(yōu)點(diǎn)，在染料分子結(jié)構(gòu)中，凡是含有偶氮基（一N=Nk）的為偶氮染料。采取重氮化、偶合反應(yīng)由中間體制

2、得。由于合成方法簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)多變，因而是染料中品種最多的一類，約占臺(tái)成染料品種的50礎(chǔ)上，在應(yīng)用上包含酸性、冰染、直接、活性、陽離子等染料類型。廣泛用于多種天然和合成纖維的染色和印花，也用于油漆、塑料、橡膠等的著色偶氮染料-分類1、根據(jù)含有偶氮基的數(shù)目可分為：(1) 單偶氮染料，例如酸性大紅G雙偶氮染料，例如直接大紅4B;多偶氮染料，例如直接黑BM2、根據(jù)溶解度可分為：(1) 可溶性偶氮染料，指一般能溶解在水中的染料；(2) 不溶性偶氮染料，包含冰染染料和其他不溶于水的偶氮染料。偶氮染料-合成EWG.岸電子摹霉俐4子偶氮染料合成的反應(yīng)過程制造偶氮染料的方法，主要包含重氮化和偶合兩個(gè)步調(diào)。原料主要

3、有芳香炷，亞硝酸鈉，以及芳炷的雜環(huán)化合物。合成機(jī)理在偶氮染料的生產(chǎn)中，重氮化與偶合是兩個(gè)主要工序及基本反應(yīng)。也有少量偶氮染料是通過氧化縮合的方法，而不是通過重氮鹽的偶合反應(yīng)合成的。對(duì)染整工作者來說，重氮化和偶合是兩個(gè)很重要的反應(yīng)，人們經(jīng)常使用這兩個(gè)反應(yīng)進(jìn)行染色和印花。合成方法1、重氮化反應(yīng)芳香族伯胺和亞硝酸作用生成重氮鹽的反應(yīng)稱為重氮化反應(yīng)，方伯胺常稱重氮組分，亞硝酸為重氮化試劑。因?yàn)閬喯跛岵环€(wěn)定，通常使用亞硝酸鈉和鹽酸或硫酸，使反應(yīng)時(shí)生成的亞硝酸立即與方伯胺反應(yīng)，防止亞硝酸的分解，重氮化反應(yīng)后生成重氮鹽。2、偶合反應(yīng)芳香族重氮鹽與酚類和芳胺等作用，生成偶氮化合物的反應(yīng)稱為偶合反應(yīng)。酚類和芳胺

4、等稱為偶合組分。工藝流程1、合成步調(diào)：氨基物打漿T（溶解）重氮化T偶合組分打漿溶解T偶合（皂化、二次重氮化、二次偶臺(tái)、三次重氮化、三次偶合、轉(zhuǎn)晶）T鹽析過濾出濾餅（膜濾）2、后處理：濾餅打漿T加助劑T研磨T調(diào)整T噴霧干燥偶氮染料-用途1、偶氮染料因合成工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、染色性能突出等優(yōu)點(diǎn)，使其無論在品種或是在數(shù)量上均為最大的一類工業(yè)染料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1998年，世界染料市場(chǎng)上偶氮染料約占60%70%。除用于各類纖維的染色和印花，并用于化學(xué)纖維、皮革、紙張、肥皂、蠟燭、木材、麥稈、羽毛等染色以及油漆、油墨、塑料、橡膠、食品、化妝品等的著色。2、偶氮染料還具有光致變色特點(diǎn)，因此用偶氮染料摻雜高分子

5、薄膜后，可以用作可擦重寫光盤的記錄介質(zhì)。3、利用其光變色原理，可以設(shè)計(jì)和研制高密度、大容量和而寸疲勞度高的三維“海量”光存儲(chǔ)元件。3、也可以用偶氮染料與金屬絡(luò)臺(tái)后制備三階線性光學(xué)資料。4、偶氮染料還用于液晶顯示、染料激光以及生命科學(xué)中的DNA分子熒光標(biāo)識(shí)表記標(biāo)幟等現(xiàn)代高科技領(lǐng)域。偶氮染料-毒性機(jī)理有一部分含有偶氮結(jié)構(gòu)的染料在經(jīng)過裂解后有可能發(fā)生以上24種致癌芳香胺。這樣的染料是被歐盟禁止使用的。這些禁用的偶氮染料品種數(shù)占全部偶氮染料的7%-8茲右，具體是經(jīng)還原會(huì)釋出法令指定的20多種芳香胺類的偶氮染料，其有100種以上。而并不是所有含偶氮結(jié)構(gòu)的染料都被禁止。i這些用受禁偶氮染料染色的服裝或其他

6、消費(fèi)品與人體皮膚長(zhǎng)期接觸后，會(huì)與代謝過程中釋放的成分混合，并發(fā)生還原反應(yīng)，形成致癌的芳香胺化合物，這種化合物會(huì)被人體吸收，經(jīng)過一系列活化作用使人體細(xì)胞的DN戒生結(jié)構(gòu)與功能的變更，成為人體病變的誘因。偶氮染料-檢測(cè)偶氮是國際環(huán)保要求的必檢項(xiàng)目之一，檢驗(yàn)方法有以下三種：薄層色譜法（TLQ，氣相色譜及質(zhì)譜聯(lián)用法（GOMSD及高效液相色譜法（HPLC。尺度規(guī)定被檢產(chǎn)品中不得含有禁用的偶氮染料中間體，若檢出其中一種即為分歧格產(chǎn)品，其限量為30ppm就21世紀(jì)初國內(nèi)禁用偶氮染料檢測(cè)情況來看，禁用偶氮染料檢測(cè)的前處理方法均采取GB/T1759卜2006紡織品禁用偶氮染料的測(cè)定中所述的操縱進(jìn)行，該方法前處理采

7、取硅藻土提取柱進(jìn)行萃取，所需時(shí)間較長(zhǎng)，成本較大。3偶氮染料-罕見偶氮染料蘇丹紅蘇丹紅是一類合成型偶氮染料，其品種主要包含蘇丹紅1號(hào)、蘇丹紅2號(hào)、蘇丹紅3號(hào)和蘇丹紅4號(hào)，主要用于溶劑、油、蠟、汽油增色以及鞋和地板等的增光，同時(shí)具有強(qiáng)致癌性，現(xiàn)（2012年）已經(jīng)被禁止使用。毛巾紅毛巾紅是最早的不洛性氮染料，在染料索引中歸入有機(jī)顏料中，其編號(hào)為CIpigmentRed1#.因此合成毛巾紅有其特殊的息在本實(shí)驗(yàn)中主要介紹用苯胺為原料合成偶氮染料毛巾紅。另外也可以通過其他途徑合成得到。如：本實(shí)驗(yàn)以乙酰苯胺為原料，經(jīng)過硝化、水解分離后得到對(duì)硝基苯胺，再經(jīng)重氮化再與-荼酚偶合生成毛巾紅。二：實(shí)驗(yàn)原理：三實(shí)驗(yàn)藥

8、品苯胺，冰醋酸，尿素，6-荼酚，甲苯；乙醇；亞硝酸鈉；磷酸氫二鈉；濃硫酸；濃硝酸；氫氧化鈉；活性炭；鋅粉；pH試紙；淀粉碘化鉀試紙；剛果紅試紙。四實(shí)驗(yàn)儀器圓底燒瓶；錐形瓶；刺形分僻柱；溫度計(jì)；燒杯；布氏漏斗；玻璃棒；量筒；概況皿；電熱套；冰水??；玻璃塞；回流冷凝管；滴管。五實(shí)驗(yàn)步調(diào)1.乙酰苯胺的臺(tái)成在100ml圓底燒瓶中，加入7ml苯胺，10ml冰醋酸和0.2g鋅粉。裝上一支刺形分僻柱，柱頂插一支150C的溫度計(jì)，直管用一乳膠管與一根玻璃管相連，玻璃管下端伸入一個(gè)小錐形瓶中，以收集蒸出的水和醋酸。將圓底燒瓶置于電熱套中小心加熱至沸騰，控制溫度。堅(jiān)持溫度計(jì)讀數(shù)在105C左右。在加熱的過程中，鋅粉

9、不竭洛解，反應(yīng)液變澄清，約4060min后，反應(yīng)所生成的水（含少量醋酸）可完全蒸出（僻出液總體積約4ml）。此時(shí)溫度計(jì)讀數(shù)會(huì)下降，暗示反應(yīng)已經(jīng)完成，停止加熱。在不竭攪拌下趁熱將反應(yīng)混合物傾入盛有100ml水的燒杯中，冷卻至室溫后用布氏漏斗抽濾析出的固體，并用少量冷水洗滌固體以除去殘留的酸液。將粗產(chǎn)品放入盛有300ml水的燒瓶中，加熱至沸騰。如果還有未溶解的油珠，可補(bǔ)加少量熱水，直到油珠完全洛解為止。稍冷后，加入約2g粉末狀的活性炭，用玻璃棒攪拌并煮沸12min,趁熱用事先預(yù)熱好的布氏漏斗抽濾，并盡快將濾液轉(zhuǎn)移到一個(gè)小燒杯中。冷卻濾液，乙酰苯胺即呈無色片狀晶體析出。用布氏漏斗抽濾，產(chǎn)品放概況皿上

10、晾干。2.對(duì)-硝基乙酰苯胺的臺(tái)成在干燥的100ml錐形瓶中放置制出的乙酰苯胺，加入10ml冰醋酸，在石棉網(wǎng)上加熱至洛解。稍冷后相繼用冷水浴和冰水浴冷卻到約10C，滴入10ml濃硫酸，再在冰水浴中冷到10C左右，溶液變得濃稠。在干燥的50ml錐形瓶中混合3.5ml濃硝酸（含HNO約3g,0.048mol）和4.2ml濃硫酸，塞住瓶口，用冰水浴冷到1015C,然后用滴管慢慢滴加到已制備的乙酰苯胺溶液中，邊滴加邊搖勻，控制反應(yīng)溫度在15C20C之間，1015min滴完。滴完后取離水浴，在室溫下放置30min以上，并注意觀察溫度變更。如發(fā)現(xiàn)溫度上升超出室溫，應(yīng)以冰水浴冷卻到15C,然后重新在室溫下放置

11、并觀察溫度變更，直至在室溫下連續(xù)放置30min而溫度不超出室溫為止。在250ml燒杯中放置100ml水和20g碎冰，將反應(yīng)混合物傾注其中，攪拌，抽濾，用玻璃塞擠濾餅，盡可能抽去其中的殘酸。將濾餅轉(zhuǎn)移到250ml燒杯中，加15涮酸氫二鈉水溶液8590ml,攪拌成糊狀，抽濾。用約30ml水蕩洗燒杯，一并轉(zhuǎn)入抽濾漏斗，抽干后再用約50ml冷水洗滌濾餅，重新抽濾，用玻璃塞擠壓濾餅，盡量抽干。將濾餅轉(zhuǎn)移到概況皿上晾干，此粗品可直接用于制備對(duì)-硝基苯胺。對(duì)-硝基苯胺的臺(tái)成在100m圓底燒瓶中投放4.6g對(duì)-硝基乙酰苯胺(0.025mol),注入20ml1+1硫酸(含ESO約18g,0.18mol),投入兩

12、粒沸石，裝上回流冷凝管，隔石棉加熱回流40min,將反應(yīng)液倒入燒杯中，放冷至室溫，有大量晶體析出，甚至全部固化。用20%M氧化鈉溶液中和上面所得的混合物，固體逐漸溶解，形成透明的橙紅色溶液。繼續(xù)加堿液，重新析出晶體，至pH=8,有大量晶體析出，充分冷卻使結(jié)晶完全，抽濾，用冷水洗滌兩三次，抽干。將所得黃色晶體轉(zhuǎn)入100ml圓底燒瓶中，加入體積比為1:1的水-乙釀混合溶劑約50ml,裝置回流裝置加熱回流至固體全落。稍冷，加入約1/3鑰匙活性炭，重新加熱回流2min,趁熱抽濾。將所得熱濾液盡可能迅速完全地轉(zhuǎn)移到干凈的圓底燒瓶中去，重新加熱回流至已經(jīng)析出的晶體完全溶解，將燒瓶浸在熱水浴中，連同熱浴一起

13、緩緩冷卻到室溫，析出細(xì)長(zhǎng)的亮黃色針狀晶體。抽濾，將提得晶體攤在濾紙上晾干。4.1-(對(duì)-硝基苯偶氮)-2-荼酚(毛巾紅)的合成在小燒杯中置15ml水，慢慢注入3.3ml濃硫酸(含ESO5.94g,0.06mol),旋搖均勻后加入2.1g對(duì)-硝基苯胺(0.0152mol)，在石棉網(wǎng)上小火加熱落解。稍冷后移至冰浴中冷卻到510C,析出晶體，成懸浮狀。1.05g亞硝酸鈉(0.015mol)洛于3ml水中，用滴管吸收緩緩滴加到懸浮液中，同時(shí)旋搖燒杯，控制溫度在10C下。繼續(xù)在冰浴中旋搖數(shù)分鐘，用碘化鉀淀粉試紙檢驗(yàn)，如發(fā)現(xiàn)有游離的亞硝酸存在，應(yīng)加少許尿素除去如無，在冰浴中存待用。將2.16g"荼酚(0.015mol)洛于36ml10%NaOH§液(約含NaOH4g,0.1mol)中，冷到10C,滴加到重氮鹽溶液中去。滴完后用剛果紅試紙檢驗(yàn)，應(yīng)為藍(lán)色，如不為藍(lán)色應(yīng)滴加50%i充酸溶液至呈藍(lán)色。抽濾，干燥。將粗品用甲苯重結(jié)晶精制。六實(shí)驗(yàn)裝置圖布氏漏斗：七數(shù)據(jù)處理n（苯胺）=0.088mol那么理論上n（毛巾紅）=n（苯胺）=0.088molm（毛巾紅）=25.84g實(shí)際得產(chǎn)品7.5g產(chǎn)率：八結(jié)果分析與討論產(chǎn)率較低，原因可能是因?yàn)?.溫度時(shí)間掌握欠好，反應(yīng)不完全。2轉(zhuǎn)移制品時(shí)候操縱不恰當(dāng)，造成產(chǎn)品遺失3重結(jié)晶用的甲苯要回收再利