修订实验二甲基橙的制备.doc

修订实验二 甲基橙的制备 一、实验目的 1熟悉重氮化反应和偶合反应的原理，掌握甲基橙的制备方法； 2巩固盐析和重结晶的基本原理和实验操作。 实验原理 甲基橙在分析化学中是一种常用的酸碱滴定指示剂，其浓度为0.1%的水溶液pH为3.1（红）～4.4（黄），适用于强酸与强碱、弱碱间的滴定。它还用于分光光度测定氯、溴和溴离子，并用于生物染色等甲基橙曾在实验室和工农业生产中用作化学反应的酸碱度控制。甲基橙指示剂的缺点是黄红色泽较难辨认，已被广泛指示剂所代替（如“酚酞”）。甲基橙也是一种偶氮染料，可用于印染纺织品。 将对氨基苯磺酸与氢氧化钠作用生成易溶于水的盐，再与HNO2重氮化，然后再与N,N-二甲基苯胺偶联得到粗产品甲基橙。粗产品在0.2 % NaOH液中进行重结晶，得到甲基橙纯品。 反应式如下： 三、主要试剂及 无水对氨基苯磺酸、N,N-二甲基苯胺、冰乙酸、亚硝酸钠、浓盐酸、5%NaOH、无水乙醇、尿素、碘化钾-淀粉试纸氯化钠； 100 mL三颈烧瓶、烧杯、滴管、布氏漏斗、滤纸、吸滤瓶、冰水浴、温度计、玻璃棒、洗耳球、循环水真空泵、天平、pH试纸、量筒。 四、实验步骤 重氮盐的制备 称取2.1g（0.01mol）无水对氨基苯磺酸晶体置于100 mL三颈烧瓶中，加入约15 mL 10 % NaOH，温水浴中温热，磁力搅拌，待晶体完全溶解后冷却到室温。加入0.8 g NaNO2（0.011mol）固体，完全溶解后，将烧瓶放置于冰水中，冷却到0~5 oC，由滴液漏斗滴加盐酸溶液（由3 mL浓HCl和10 mL水配成），控制反应温度在0~5之间。滴完后用玻璃棒取反应液滴置于淀粉—碘化钾试纸上，试纸应为蓝色。继续在冰水浴中搅拌15分钟，可见到有白色细粒状重氮盐析出，进行下一步实验。 偶合 将1.3 mL N,N-二甲基苯胺液体（约0.01mol）和1 mL冰乙酸混合均匀，慢慢滴加到上面制得的重氮盐溶液中，同时剧烈搅拌。可见到红色沉淀析出。继续搅拌10分钟，使偶联完全。维持低温下，滴加约25 mL 5 % NaOH，至溶液呈碱性（用pH试纸试验）。不断搅拌，可见红色甲基橙粗产品变为橙色，呈细粒状沉淀析出。将反应物加热至沸腾，使粗产物溶解后， g氯化钠，完全溶解后稍冷，置于冰浴中冷却，使甲基橙晶体析出完全。抽虑收集结晶，依次用少量水、乙醇洗涤，压干。 纯化 如需进一步纯化产品，可用溶有少量氢氧化钠（约0.1-0.2 g）的沸水（每克粗产物约需25 mL）进行重结晶。冰浴冷却，待甲基橙晶体析出完全。抽虑收集结晶，依次用少量水、乙醇洗涤，得到橙色的小叶片状甲基橙结晶。 酸碱指示性能测试 可溶解少许合成的甲基橙于水中，加几滴稀盐酸，然后用稀氢氧化钠溶液中和，观察溶液的颜色有何变化。 五、注意事项 1本反应温度控制相当重要，制备重氮盐时，温度应保持在5 以下。如果重氮盐的水溶液温度升高，重氮盐会水解生成酚，降低产率。 2对氨基苯磺酸是两性化合物，酸性比碱性强，以酸性内盐存在，所以它能与碱作用成盐而不与酸作用成盐。由于重氮化反应需要在酸性溶液中完成，因此，进行重氮化反应前，首先将对氨基苯磺酸与碱作用，变成水溶性较大的对氨基苯磺酸钠。 3若淀粉-碘化钾试纸不显蓝色，则需补充亚硝酸钠溶液。 4若含有未作用的N,N-二甲基苯胺醋酸盐，在加入氢氧化钠后，就会有难溶于水的N,N-二甲基苯胺析出，影响纯度。 5由于产物呈碱性，温度高易变质，颜色变深。反应产物在水浴中加热时间不能太长（约5 min），温度不能太高（约60~80 oC），否则颜色变深（为什么）。 6由于产物晶体较细，抽滤时，应防止将滤纸抽破。用乙醇、乙醚洗涤的目的是使其迅速干燥。湿的甲基橙受日光照射，亦会颜色变淡，通常在55-78 oC烘干。所得产品是一种钠盐，无固定熔点，不必测定。 六、思考题 1何谓重氮化反应 为什么此反应必须在低温、强酸性条件下进行 2、本实验中，制备重氮盐时，为什么要把对氨基苯磺酸变成钠盐 本实验若改成下列操作步骤，先将对氨基苯磺酸与盐酸混合，再加亚硝酸钠溶液进行重氮化反应，可以吗 为什么 3、试解释甲基橙在酸碱介质中的变色原因，并用反应式表示。