有机化学实验课件 甲基橙制备
有机化学实验实验十九 甲基橙的制备
就会有难溶于水的Ｎ，Ｎ－二甲基苯胺析出，影响纯度。
4．偶合反应结束后反应液呈弱碱性，若呈中性，则继续加入 少量碱液至恰呈碱性，因强碱性又易产生成树脂状聚合物而得 不到所需产物。
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 5min ），温度不能太高（约 60℃-80℃），否则颜色变深。 6．重结晶操作应迅速，否则由于产品呈碱性，温度高易使产 物变质，颜色变深。 7．由于产物晶体较细，抽滤时，应防止将滤纸抽破（布氏滤 斗不必塞得太紧）。
CH3 O3S N N N H CH3
质子迁移
O3S
N N N CH3 H 酸性黄（红色）
CH3
NaOH
NaO3S
N N
N
CH3 CH3
偶联反应的条件：
1、温度0~5℃：高于5℃反应物重氮盐分解生成酚。 2、pH=5~7： pH<5时，游离芳胺则容易转变为铵盐，-NH3+ 与芳环相连时，为吸电子基，使芳环电子云密度降低，偶联反 应（芳环上的亲电取代反应）不易发生； pH>7时，重氮盐易 变成重氮酸盐，会降低反应物浓度。
HO3S HCl
-
NH2 O3S
-
O3S
NH3+ NaNO2
-
NaOH
NaO3S N2+
NH2
NH3+
O3S
重氮盐的制备条件：
1、温度0~5℃：高于5℃重氮盐分解生成酚。 2、pH<5： pH>5时，生成的重氮盐又会和苯胺发生偶联，生 成红色的偶氮苯。 偶联反应：
N CH3 CH3
O3S
N N
HOAc
2.5
194.2
不溶
甲基橙的制备
2．重氮化步骤中，对于1mol芳胺，酸的用量一般为2.5一3mo1，1mo1酸与亚硝酸钠反应产生亚硝酸，1mo1酸生成重氮盐，余下的过量的酸是为了维持溶液一定的酸度，防止重氮盐与未起反应的胺发生偶联。
酸的用量一般为2.5一3mo1，1mo1酸与亚硝酸钠反应产生亚硝酸，1mo1酸生成重氮盐，余下的过量的酸是为了维持溶液一定的酸度，防止重氮盐与未起反应的胺发生偶联。邻氨基苯甲酸重氮盐是个例外，由于重氮化后生成的内盐比较稳定，故不需要过量的酸。
重氮化反应还必须注意控制亚硝酸钠的用量，若亚硝酸钠过量，则生成多余的亚硝酸会使重氮盐氧化而降低产率。因而在滴加亚硝酸钠溶液时，必须及时用碘化钾一淀粉试纸试验至变蓝为止。
十二、参考文献
周志高编，《有机化学实验》，化学工业出版社，1998.10 p143-148
备注
实验设计者：章烨
首开实验时间：2007年5月
编写人：章烨
编写时间：2006年12月
三、实验示意图
重氮化盐制备
四、实验用主要仪器设备、消耗品
仪器设备名称
规格
消耗品名称
规格
烧杯
250ml
氢氧化钠
5％
滴液漏斗
100ml
对－氨基苯磺酸
CP
锥形瓶
250ml
亚硝酸钠
CP
布氏漏斗
常量
浓盐酸
CP
抽滤瓶
250ml
N,N-二甲基苯胺
CP
圆底烧瓶
甲基橙的制备
通过对比已知的质谱数据，可以鉴别 甲基橙的纯度和种类。同时，质谱分 析还可以用于研究甲基橙分子的反应 机理和降解过程。
05 甲基橙的合成条件优化
温度的影响
温度对反应速率的影响
随着温度的升高，反应速率通常会增加。在甲基橙的合成中，适当提高温度可以促进反应的进行，缩短反应时间。
温度对产物纯度的影响
甲基橙的应用
01
甲基橙可用于滴定分析中指示终点，因为它的颜色变化明显 ，易于观察。
02
甲基橙也可用作酸碱滴定法中的指示剂，帮助确定滴定终点 。
03
甲基橙还可以作为染料和颜料，用于染色和涂料制造。
02 甲基橙的制备方法
方法一：通过重氮化反应制备
1
重氮化反应是一种常用的有机合成方法，通过将 芳香胺与亚硝酸或亚硝酸盐反应，生成重氮盐。
高温可能导致副反应增多，降低产物纯度。因此，在合成甲基橙时，需要选择适当的温度，以平衡反应速率和产 物纯度。
压力的影响
压力对反应平衡的影响
在甲基橙的合成中，压致设备承受过大压力，增加安全风险。
压力对反应速率的影响
在一定范围内，增加压力可以提高反应速率。然而，当压力达到一定值后，反应速率不再明显增加。 因此，选择合适的压力对提高甲基橙的合成效率至关重要。
结晶分离与纯化
将结晶体分离出来，进行 洗涤和干燥，得到纯净的 甲基橙晶体。
04 甲基橙的表征
红外光谱分析
确定分子结构
红外光谱分析可以用于确定甲基橙分 子的化学键和官能团，从而推断其分 子结构。
鉴别化合物
不同的化合物在红外光谱中表现出不 同的吸收峰，因此可以通过对比已知 的红外光谱数据来鉴别甲基橙的纯度 和种类。
03
有机化学实验十五甲基橙的制备
实验十五甲基橙的制备Preparation of methyl orange一．实验目的：1.了解偶联反应在有机合成中的应用。
2.掌握重氮盐和甲基橙的制备原理及方法。
学会用冰水浴控温，巩固抽滤、重结晶、干燥等操作。
二．实验重点和难点：1.甲基橙制备反应原理。
2.制备反应的操作方法。
实验类型：基础性实验学时：4学时三．实验装置和药品：主要实验仪器：烧杯酒精灯试管玻棒温度计抽滤瓶布氏漏斗主要化学试剂：对氨基苯磺酸晶体亚硝酸钠N,N--二甲苯胺浓盐酸氢氧化钠95%乙醇乙醚冰醋酸冰块淀粉---碘化钾试纸四．实验装置图：五．实验原理：甲基橙是一种指示剂，它是由对氨基苯磺酸重氮盐与N,N--二甲基苯胺的醋酸盐。
在弱酸性介质中偶合得到的。
偶合首先得到的是嫩红色的酸式甲基橙，称为酸性黄。
在碱中酸性黄转变为橙黄色的钠盐，即甲基橙。
本实验主要运用了芳香伯胺的重氮化反应及重氮盐的偶联反应。
由于原料对氨基苯磺酸本身能生成内盐，而不溶于无机酸，故采用倒重氮化法，即先将对氨基苯磺酸溶于氢氧化钠溶液，再加需要量的亚硝酸钠，然后加入稀盐酸。
六．实验內容及步骤：1.重氮盐的制备：在烧杯中放置10mL 5% NaOH 溶液及2.1g 对氨基苯磺酸晶体，温热使之溶解，然后冷却至室温。
另溶解0.8g NaNO2于6mL 水中，加入到上述烧杯内，用冰盐浴冷至0-50C。
在不断搅拌下，将3mL 浓盐酸与10mL 水配成的溶液缓缓滴加到上述混合液中，（观察现象），并控制温度在50C 以下，滴加完后，用淀粉---碘化钾试纸检验（注意观察现象）。
在冰盐浴中放置15min ，以保证反应完全。
2.偶合反应：在试管内混合1.3mL N,N--二甲苯胺和1mL 冰醋酸，在不断搅拌下，将此溶液慢慢加到上述冷却的重氮盐溶液中（观察现象），加完后，继续搅拌10min ，此时为红色液体，然后慢慢加入25mL 5%NaOH ,直至反应物变为橙色，这时反应液呈碱性。
甲基橙的制备
甲基橙的制备⼀、实验⽬的1．通过甲基橙的制备学习重氮化反应和偶合反应的实验操作2．巩固盐析和重结晶的原理和操作⼆、实验原理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10%NaOH溶液中进⾏重结晶，得到甲基橙产品。
机理：O O O O H║║H+ ║Ar-NH2 │H+ NaO-N+HCl→NaCl+HO-N─→H+2O-N→H2O+N ────→Ar-N-N=O→Ar-N=N-OH─→Ar-N=N-O+H2→Ar-N+N+H2O甲基橙变⾊原理：三、主要试剂及物理性质四、试剂⽤量规格对氨基苯磺酸：2.0g5%NaOH：10mlNaNO2：0.83g浓盐酸：2.5mlN,N-⼆甲基苯胺：1.3ml醋酸：5ml10%NaOH：15mlNaCl：20ml五、仪器装置100ml烧杯，玻璃棒，⽔浴锅，电炉，布⽒漏⽃，吸滤瓶，循环⽔真空泵，培养⽫六、实验步骤及现象七、产率计算m(对氨基苯磺酸)=2.00gn(对氨基苯磺酸)=2.00/173=0.0116molm(产品)=2.15gn(产品)=2.15/327=6.575*10-3mol产率=（n产品/n对氨基苯磺酸）*100%=（6.575*10-3/0.0116）*100%=56.68%⼋、实验讨论1．重结晶操作应迅速，否则由于产物呈碱性，在温度⾼时易使产物变质，颜⾊变深，使结果产⽣误差2．若反应物中含有未作⽤的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，影响产物的纯度，使结果产⽣误差。
3．获取产品不完全，使结果产⽣误差。
4．冰⽔浴时间不⾜，可能结晶未完全，使结果产⽣误差。
甲基橙的制备
一、实验目的
1．通过甲基橙的制备学习重氮化反应和偶合反应的实验操作。
2．巩固盐析和重结晶的原理和操作。
二、实验原理
三、主要试剂物理性质及用量规格
药品：对氨基苯磺酸、5%氢氧化钠、亚硝酸钠、浓盐酸、冰醋酸、N,N-二甲基苯胺、乙醇、10%氢氧化钠、氯化钠
试剂用量
试剂物理性质
四、实验仪器及装置
仪器：烧杯、温度计、表面皿、循环水真空泵
五、实验步骤及现象
六、产率计算
表面皿质量=36.73 g
表面皿和晶体质量=40.22 g
所得产品甲基橙的质量m=3.49g
理论产量=2.03*327/173=3.837 g
实际产率=实际产量／理论产量=(3.49/3.837)*100%=90.96%
七、结果与讨论
实验注意事项
1、对氨基苯磺酸为两性化合物，酸性强于碱性，它能与碱作用成盐而不能与酸作用成盐。
2、重氮化过程中，应严格控制温度，反应温度若高于5℃，生成的重氨盐易水解为酚，降低产率。
3、若试纸不显色，需补充亚硝酸钠溶液。
4、重结晶操作要迅速，否则由于产物呈碱性，在温度高时易变质，颜色变深。
用乙醇洗涤的目的是使其迅速干燥。
5、为了使对氨基苯磺酸完全重氮化,反应过程必须不断搅拌.
误差分析
1、抽滤过程中产品会有所损失会影响产率；
2、称量时产品未完全干燥，会导致产率偏高。
3、。
实验九、甲基橙的制备 - chemlabybueducn
实验九、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。
2、掌握甲基橙的制备方法。
二、实验原理H 2NSO 3HH 3NSO 3NaOHH 2NSO 3Na +H 2OH 2NSO 3NaHO 3SN ClNaNO 2CH 3CH 3HOAcN CH 3CH 3HOA CHO 3SN NCH 3CH 3NaO 3SNaOH三、基本操作训练【操作步骤】 1、重氮盐的制备将5mL5%NaOH 溶液和1.05g 对氨基苯磺酸晶体的混合物温热溶解，向该混合物中加入溶于3mL 水的0.4g 亚硝酸钠，在冰盐浴中冷至0-5℃。
在不断搅拌下，将1.5mL 浓盐酸与5mL 水配成的溶液缓缓滴加到上述混合溶液中，并控制温度在5℃以下。
滴加完后，用淀粉一碘化钾试纸检验，然后在冰盐浴中放置15min ，以保证反应完全。
2、偶合将0.6gN,N 一二甲基苯胺和0.5mL 冰醋酸的混合溶液在不断搅拌下慢慢加到上述冷却的重氮盐溶液中。
加完后继续搅拌10min ，然后慢慢加人12.5mL5％NaoH 溶液，直至反应物变为橙色，这时有粗制的甲基橙呈细粒状沉淀析出。
将反应物在热水浴中加热5min ，然后经过冷却、析晶、抽滤，收集结晶，并依次用少量水、乙醇、乙醚洗涤、压干。
若要得较纯产品，可用溶有少量氢氧化钠的沸水进行重结晶。
红色（酸式甲基橙） 甲基橙【实验流程】四、实验关键及注意事项1、对氨基苯磺酸为两性化合物，酸性强于碱性，它能与碱作用成盐而不能与酸作用成盐。
2、重氮化过程中，应严格控制温度，反应温度若高于5℃，生成的重氨盐易水解为酚，降低产率。
3、若试纸不显色，需补充亚硝酸钠溶液。
4、重结晶操作要迅速，否则由于产物呈碱性，在温度高时易变质，颜色变深。
用乙醇和乙醚洗涤的目的是使其迅速干燥。
五、主要试剂及产品的物理常数：（文献值）溶解度：克/100ml 溶剂名称分子量 性状折光率 比重 熔点℃ 沸点℃ 水 醇 醚对氨基苯磺酸 173.18 无色晶体 365 0.8/10℃N ，N —二甲苯胺121.180.9500 1.5-3 194.2甲基橙 327.33 橙色晶体>300六、产品性状、外观、物理常数：（与文献值对照）橙色小叶片状结晶。
有机化学实验1 甲基橙的制备等,无图
YANGZHOU UNIVERSITY CHEMICAL EXPERMENT PAPER时间地点一、实验目的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。
练习重结晶的实验操作。
二、实验原理三、实验操作1、重氮盐的制备在250ml烧杯中、加入(10ml 5％NaOH+2.1g对氨基苯磺酸(M=209))，△，溶解，冰浴冷却。
另在一小烧杯中配制（0.8gNaNO2+6ml水）。
并加入250ml烧杯中。
维持温度0－5℃，搅拌，慢慢滴加13.4ml（3+10HCl），反应15min。
2、偶合反应继续滴加（1.3ml N,N-二甲基苯胺（1.2g，M=121）+1ml 冰醋酸(1.05g，ρ=1.049)），搅拌10min再缓缓加入约40ml 5% NaOH，至产物变为橙色（pH试纸检验为碱性）。
将反应物置水浴中加热5min，冷至室温后，再冰浴冷却，使甲基橙晶体析出完全。
抽滤，依次用少量水、乙醇洗涤产品，压紧抽干并80℃烘干。
四、数据记录与处理实验制得粗品甲基橙g，外观评价：。
取少量产品加水溶解，各取2滴加入：5% NaOH溶液中，呈色稀HCl溶液中，呈色(5%NaOH,新配，1000ml，3+10HCl，新配，班级统一配)五、实验注意事项1、对氨基苯磺酸为两性化合物，酸性强于碱性，它能与碱作用成盐而不能与酸作用成盐。
2、重氮化过程中，应严格控制温度，反应温度若高于5℃，生成的重氨盐易水解为酚，降低产率。
3、若试纸不显色，需补充亚硝酸钠溶液。
4、重结晶操作要迅速，否则由于产物呈碱性，在温度高时易变质，颜色变深。
用乙醇和乙醚洗涤的目的是使其迅速干燥。
六、思考题1、在重氮盐制备前为什么还要加入氢氧化钠？如果直接将对氨基苯磺酸与盐酸混合后，再加入亚硝酸钠溶液进行重氮化操作行吗？为什么?2、制备重氮盐为什么要维持0-5℃的低温，温度高有何不良影响？3、重氮化为什么要在强酸条件下进行？偶合反应为什么要在弱酸条件下进行。
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实验目的：
1. 通过该实验了解含氮化合物的一般制备方法。 2. 重点学习重氮化反应和偶联反应以及偶氮化合
物制备的相关原理和实验方法。 3. 掌握低温反应的操作技能，巩固重结晶，减压
过滤等基本实验操作技术。 4. 了解甲基橙的性质与应用。 5. 继续培养科学实验的能力和素质。
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④ 不断搅拌：搅拌可以使反应均匀进行，避免局部 过热，减少副产物。
⑤ 不宜久存：易分解
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3. 偶联反应
重氮盐作为亲电试剂与酚、三级芳香胺在芳香 环上发生的亲核取代反应。
（1）与酚偶联：中性或弱碱性pH=8～10
碱性过大：
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3. 偶联反应
（2）与胺偶联：中性或弱酸性 A、与三级芳胺
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一、相关的基本理论和方法
1.胺类化合物的常用制备方法
Gabriel合成法
硝基化合物的还原
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胺类化合物的常用制备方法
腈、酰胺、肟的还原
醛酮的还原胺化
Hofmann重排：
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还原剂
酸性还原剂：Fe+HCl，Zn+HCl，Sn+HCl， SnCl2+HCl等；
② 含有-SO3H、-COOH等吸电子基的芳香伯胺成内 盐，难溶酸而重氮化难—倒重氮化法（滴加酸）
③ 含1个-NO2、-Cl等吸电子基团的芳香伯胺，碱性 弱，与酸成盐难，重氮化速率快，重氮盐极易与 游离胺生成重氮氨基化合物—热酸溶胺法：先用 热盐酸使胺成铵盐，再冷却重氮化，避免副反应
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碱性还原剂：NaS，NaHS，(NH4)2S， NH4HS，LiAlH4等；
中性催化氢化：常用Ni、Pt、Pd。广泛用于芳 香一级胺的制备。
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2. 重氮化反应
重氮盐制备方法：
① 苯胺，联苯胺，含有-CH3、-OCH3基团的芳香伯 胺，与酸成盐后重氮化速率减小易控制 — 顺重 氮化法（滴加亚硝酸钠）
甲基橙分离纯化工艺流程
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三、结果分析：鉴别与鉴定
外观形状：橙黄色粉末或结晶状鳞片 性质试验：pH值3.1～4.4（由红至黄色） 光谱鉴定：
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顺重氮化法图解
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倒重氮化法图解
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制备重氮盐的注意事项
① 低温控制：0～5℃
② 酸性介质：避免副产物重氮氨基化合物等的生 成。通常用量要比理论量多25%左右。
③ 避免亚硝酸钠过量：亚硝酸具有氧化和亚硝基取 代的作用。过量会使重氮盐氧化分解，也会和仲 胺、叔胺发生取代反应。故应及时用碘化钾淀粉 试纸检验反应终点。过量亚硝酸用尿素除去。
弱酸性有利于三级胺成盐溶于水，且可顺利通过 可逆反应产生游离胺，不影响重氮化：
强酸：铵盐可逆性差，游离胺浓度低，重氮盐减 速或停止。
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3. 偶联反应
B、与一、二级芳香胺偶联：
Hale Waihona Puke 重氮盐的偶联反应基本是定量进行的，因此 利用重氮化反应可进行定量滴定分析。
亚硝酸钠用量与芳香胺用量基本等量。
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二、甲基橙制备原理与实验设计 1、合成路线的设计
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2、反应装置与条件控制的设计
倒 重 氮 化 法 制 备 重 氮 盐
2、反应装置与条件控制的设计
偶 联 反 应 制 得 甲 基 橙
3、分离纯化工艺设计
反应后混合物的组成： 甲基橙与其他物质的性质差别： 分离纯化方法的选择：