实验二十一甲基橙的制备

实验二十一甲基橙的制

备

SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#

实验二十一甲基橙的制备

Experiment 21 Preparation of methyl orange

[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。

[实验内容]

一、实验原理

1、重氮化反应

芳香族伯胺在低温和强酸溶液中与亚硝酸钠作用，生成重氮盐的反应称为重氮化反应（diazotization）。由于芳香族伯胺在结构上的差异，重氮化方法也不尽相同。

苯胺、联苯胺及含有给电子基的芳胺，其无机酸盐稳定又溶于水，一般采用顺重氮法，即先把1mol胺溶于 mol 的无机酸，于0-5℃加入亚硝酸钠。

含有吸电子基（-SO3H、-COOH）的芳胺，由于本身形成内盐而难溶于无机酸，较难重氮化，一般采用逆重氮化法，即先溶于碳酸钠溶液，再加入亚硝酸钠，最后加酸。本次实验，甲基橙的制备即采用该方法。

含有一个-NO2、-Cl等吸电子的芳胺，由于碱性弱，难成无机盐，且铵盐难溶于水，易水解，生成的重氮盐又容易与未反应的胺生成重氮氨基化合物（-ArN＝N－NHAr），因此多采用先将胺溶于热的盐酸，冷却后再重氮化。

2、偶合反应

在弱碱或弱酸性条件下，重氮盐和酚、芳胺类化合物作用，生成偶氮基（－N=N-）将两分子中的芳环偶联起来的反应称为偶联反应（coupling reaction偶合反应）。

偶联反应的实质是芳香环上的亲电取代反应，偶氮基为弱的亲电基，它只能与芳环上具有较大电子云密度的酚类、芳胺类化合物反应。由于空间位阻的影响，反应一般在对位发生。若对位已经有取代基，则偶联反应发生在邻位。

重氮盐和酚的反应是在若碱性的介质中进行。而重氮盐与芳胺的反应是在弱酸环境下进行的。

对于本实验，甲基橙的制备，由于为重氮盐与芳胺的反应，故以冰醋酸为溶剂。

该反应的方程式为：

NH 2

SO 3H NaOH

H 2O

NH 2SO 3-Na +

++

NH 2

SO 3-Na +

N +HO 3S

N

Cl -

C 6H 5N(CH 3)2

N HO 3S

N

NH(CH 3)2

+

OAc -

NaOH

N NaO 3S

N

N(CH 3)2

NaAc

++

H 2O

二、实验所需试剂及仪器

药品：对氨基苯磺酸、?5%氢氧化钠溶液、? 亚硝酸钠、? 浓盐酸?、 冰醋酸 、N, N -二甲基苯胺、乙醇、乙醚、淀粉-碘化钾试纸 仪器：烧杯、温度计、表面皿、布氏漏斗 三、实验具体操作步骤 1、重氮盐的制备

在50 mL 烧杯中、加入1 g 对氨基苯磺酸结晶和5 mL 5％氢氧化钠溶液，温热使结晶溶解，用冰盐浴冷却至0℃以下。另在一试管中配制 g 亚硝酸钠和3 mL 水配成的溶液。将此配制液也加入烧杯中。维持温度0-5℃，在搅拌下，慢慢用滴管滴入 mL 浓盐酸和5 mL 水配成的溶液，直至用淀粉-碘化钾试纸检

测呈现蓝色为止，继续在冰盐浴中放置15 min，使反应完全，这时往往有白色细小晶体析出。

2、偶合反应

在试管中加入 mL N, N-二甲基苯胺和 mL冰醋酸，并混匀。在搅拌下将此混合液缓慢加到上述冷却的重氮盐溶液中，加完后继续搅拌10 min。缓缓加入约15 mL 5%氢氧化钠溶液，直至反应物变为橙色（此时反应液为碱性）。甲基橙粗品呈细粒状沉淀析出。

将反应物置沸水浴中加热5 min，冷却后，再放置冰浴中冷却，使甲基橙晶体析出完全。抽滤，依次用少量水、乙醇和乙醚洗涤，压紧抽干。干燥后得粗品。

3、纯化

粗产品用1% 氢氧化钠进行重结晶。待结晶析出完全，抽滤，依次用少量水、乙醇和乙醚洗涤，压紧抽干，得片状甲基橙结晶。称重并计算产率。

4、将少许甲基橙溶于水中，加几滴稀盐酸，然后再用稀碱中和，观察并记录颜色变化。

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、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

4、试解释甲基橙在酸碱介质中的变色原因，并用反应式表示。

5、预习下次实验并做好预习报告

附：主要试剂及产品的物理常数（文献值）