实验四甲基橙的制备一、实验目的1.通过甲基橙的制备学习重氮化反应和偶合的原理和实验操作；2.巩固盐析和重结晶的原理和操作。二、实验原理1、重氮化反应H2NSO3H + NaOH-H2NSO3Na +::H2ONaNO,N=NcIHO.H2NSO,NaHCI2、偶合反应C6HsN(CH3)2[HO,S-N=N—NH(CH3)2-N=NCIHO3SOAcHOAcNaOHHO3SN=N-NH(CH3)2 +NaOAc + H,O三、实验仪器和试剂仪：器：烧杯（150mL1个）温度计（100℃1支）表面血、电炉、石棉网。试剂：对氨基苯磺酸1g;氢氧化钠（5%、1%）；亚硝酸钠0.4g;N,N-二甲基苯胺0.7mL乙醚、浓盐酸、冰醋酸、乙醇、淀粉-碘化钾试纸。【物理常数】化合物比重熔点沸点折光率溶解度名称分子量性状(d)(℃)(℃)(n)水乙醇乙醚1
1 实验四 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的原理和实验操作； 2．巩固盐析和重结晶的原理和操作。 二、实验原理 1、重氮化反应 H2N SO3H H2N SO3Na H2N SO3Na NaNO3 HCl HO3S N N Cl + NaOH + H2O 2、偶合反应 HO3S N N Cl C6H5N(CH3 )2 HOAc HO3S N N NH(CH3 )2 OAc NaOH HO3S N N NH(CH3 )2 + NaOAc + H2O 三、实验仪器和试剂 仪 器：烧杯（150 mL 1 个） 温度计 （100℃ 1 支） 表面皿、电炉、石棉网。 试 剂：对氨基苯磺酸 1g； 氢氧化钠（5% 、1%）； 亚硝酸钠 0.4g； N,N-二甲基苯胺 0.7 mL 浓盐酸 、 冰醋酸、乙醇、 乙醚 、 淀粉-碘化钾试纸。 【物理常数】 化合物 名 称 分子量 性 状 比 重 (d ) 熔 点 (℃) 沸 点 (℃) 折光率 (ｎ) 溶 解 度 水 乙 醇 乙 醚
白色或对氨基苯灰白色微溶不溶不溶173.19磺酸晶体N,N-二甲油状液194121.180.95572.451.5582微溶可溶可溶基苯胺体白色或271亚硝酸钠69.0黄色结2.168易溶微浴微溶晶浓盐酸36.46液体1.096108.616.5冰醋酸60.05液体1.049118.11.371580甲基橙四、实验操作1.重氮盐的制备：在150ml烧杯中，加入1g对氨基苯磺酸结晶和5mL5%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0.4g亚硝酸钠和3mL水的溶液。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1.5mL浓盐酸和5mL水溶液，直至用淀粉一碘化钾试纸检测呈现蓝色为止，继续在冰盐浴中放置15分钟，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0.7mLN,N-二甲基苯胺和0.5mL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10min。缓缓加入约15mL5%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分钟，冷却后，再放置冰浴中冷却，使甲基橙晶体析出完全。抽滤，压紧抽干，得到粗产品。3.粗产物纯化：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，得片状结晶。产品干燥，称重，计算产率。2
2 对氨基苯 磺酸 173.19 白色或 灰白色 晶体 微溶 不溶 不溶 N,N-二甲 基苯胺 121.18 油状液 体 0.9557 2.45 194 1.5582 微溶 可溶 可溶 亚硝酸钠 69.0 白色或 黄色结 晶 2.168 271 易溶 微溶 微溶 浓盐酸 36.46 液 体 1.096 108.6 ∞ ∞ ∞ 冰醋酸 60.05 液 体 1.049 16.5 118.1 1.3715 ∞ ∞ ∞ 甲基橙 四、实验操作 1．重氮盐的制备： 在 150ml 烧杯中,加入 1g 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 0.4g 亚硝酸钠和 3 mL 水的溶液。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 1.5 mL 浓盐酸和 5 mL 水溶 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 分钟，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 0.7 mL N,N-二甲基苯胺和 0.5 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 分钟，冷却后，再放置冰浴中冷却，使甲基橙晶体析出完全。 抽滤，压紧抽干，得到粗产品。 3. 粗产物纯化： 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，得片状结晶。产品干燥，称重，计算产率
4.检验：将少许甲基橙溶于水中，加几滴稀盐酸，然后再用稀NaOH中和，观察颜色变化。五、实验记录及数据处理1.制备甲基橙：时间实验现象实验步骤2.实验结果：产物外观：产量：产率：酸碱检验结果：六、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。七、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3
3 4. 检验：将少许甲基橙溶于水中，加几滴稀盐酸，然后再用稀 NaOH 中和，观察颜色变化。 五、实验记录及数据处理 1．制备甲基橙： 时 间 实 验 步 骤 实 验 现 象 2．实验结果： 产物外观： 产 量： 产 率： 酸碱检验结果： 六、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。 七、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