有機(jī)化學(xué)實驗十五甲基橙的制備

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實驗十五 甲基橙的制備Preparation of methyl orange一 實驗?zāi)康模?. 了解偶聯(lián)反應(yīng)在有機(jī)合成中的應(yīng)用。2.掌握重氮鹽和甲基橙的制備原理及方法。學(xué)會用冰水浴控溫，鞏固抽濾、重結(jié)晶、干燥等操作。二 實驗重點(diǎn)和難點(diǎn)：1. 甲基橙制備反應(yīng)原理。2. 制備反應(yīng)的操作方法。實驗類型：基礎(chǔ)性 實驗學(xué)時：4學(xué)時三 實驗裝置和藥品：主要實驗儀器：燒杯 酒精燈 試管 玻棒 溫度計 抽濾瓶 布氏漏斗主要化學(xué)試劑：對氨基苯磺酸晶體 亞硝酸鈉 N,N-二甲苯胺 濃鹽酸 氫氧化鈉 95%乙醇 乙醚 冰醋酸 冰塊 淀粉-碘化鉀試紙四 實驗裝置圖： 五 實驗原理：甲基橙是

2、一種指示劑，它是由對氨基苯磺酸重氮鹽與N,N-二甲基苯胺的醋酸鹽。在弱酸性介質(zhì)中偶合得到的。偶合首先得到的是嫩紅色的酸式甲基橙，稱為酸性黃。在堿中酸性黃轉(zhuǎn)變?yōu)槌赛S色的鈉鹽，即甲基橙。本實驗主要運(yùn)用了芳香伯胺的重氮化反應(yīng)及重氮鹽的偶聯(lián)反應(yīng)。由于原料對氨基苯磺酸本身能生成內(nèi)鹽，而不溶于無機(jī)酸，故采用倒重氮化法，即先將對氨基苯磺酸溶于氫氧化鈉溶液，再加需要量的亞硝酸鈉，然后加入稀鹽酸。六 實驗內(nèi)容及步驟：1. 重氮鹽的制備：在燒杯中放置10mL 5% NaOH 溶液及2.1g 對氨基苯磺酸晶體，溫?zé)崾怪芙猓缓罄鋮s至室溫。另溶解0.8g NaNO2 于6mL 水中，加入到上述燒杯內(nèi)，用冰鹽浴冷至0

3、-50C。在不斷攪拌下，將3mL 濃鹽酸與10mL 水配成的溶液緩緩滴加到上述混合液中，（觀察現(xiàn)象），并控制溫度在50C 以下，滴加完后，用淀粉-碘化鉀試紙檢驗（注意觀察現(xiàn)象）。在冰鹽浴中放置15min ，以保證反應(yīng)完全。2. 偶合反應(yīng)：在試管內(nèi)混合1.3mL N,N-二甲苯胺和1mL 冰醋酸，在不斷攪拌下，將此溶液慢慢加到上述冷卻的重氮鹽溶液中（觀察現(xiàn)象），加完后，繼續(xù)攪拌10min ，此時為紅色液體，然后慢慢加入25mL 5%NaOH ,直至反應(yīng)物變?yōu)槌壬@時反應(yīng)液呈堿性。將反應(yīng)物在沸水浴上加熱5min，冷卻至室溫后，再在冰水浴中冷卻，使甲基橙晶體析出完全。抽濾收集晶體，依次用水，乙醇分

4、別洗滌兩次，抽濾，烘干，稱量所得甲基橙產(chǎn)物質(zhì)量。3. 溶解少許甲基橙于水中，分兩支試管，分別滴加鹽酸、氫氧化鈉溶液，觀察顏色變化。七 實驗注意事項：0. 要注意試劑的加入次序。1. 反應(yīng)時控制好溫度于0-5。2. 反應(yīng)時注意控制好試劑的滴加速度-緩慢滴加。3. 對氨基苯磺酸是兩性化合物，酸性比堿性強(qiáng)，以酸性內(nèi)鹽存在，所以它能與堿作用成鹽而不能與酸作用成鹽。4. 若淀粉-碘化鉀試紙不顯藍(lán)色，尚需補(bǔ)充亞硝酸鈉溶液。5. 重結(jié)晶操作應(yīng)迅速，否則由于產(chǎn)物呈堿性，在溫度高時易使產(chǎn)物變質(zhì)，顏色變深。用乙醇、乙醚洗滌的目的是使其迅速干燥。6. 濕的甲基橙在空氣中受光的照射后，顏色很快變深，所以一般得紫紅色粗

5、產(chǎn)物。7. 若反應(yīng)物中含有未作用的n,n-二甲基苯胺醋酸鹽，在加入氫氧化鈉后，就會有難溶于水的n,n-二甲基苯胺析出，影響產(chǎn)物的純度。1、對氨基苯磺酸是兩性化合物，其酸性略強(qiáng)于堿性，所以它能溶于堿中而不溶于酸中。但重氮時，又要在酸性溶液中進(jìn)行，因此生氨時，首先將對氨基苯磺酸與堿作用變成水溶性較大的細(xì)鹽。2、重氮化反應(yīng)中，溶液酸化時生成亞硝酸，同時，對氨基苯磺酸鈉變?yōu)閷Π被交撬釓娜芤褐幸约?xì)粒狀沉淀析出，并立即與亞硝酸作用，發(fā)生重氮化反應(yīng)，生成粉末狀的重氮鹽。為了使對氨基苯磺酸完全重氮化，反應(yīng)過程必須不斷攪拌。3、重氮化反應(yīng)過程中控制溫度很重要，若溫度高于5，則生成的重氮鹽易水解成酚類，降低產(chǎn)率

6、。4、滴加（1）完畢用淀粉碘化鉀試紙檢驗，若不顯藍(lán)色，尚需酌情補(bǔ)加亞硝酸鈉溶液。若亞硝酸已過量，可用尿素水溶液使其分解。2HNO2+2KI+2HClI2+2NO+2H2O+2KCl5、偶合反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)液呈弱堿性，若呈中性，則繼續(xù)加入少量堿液至恰呈堿性，因強(qiáng)堿性又易產(chǎn)生成樹脂狀聚合物而得不到所需產(chǎn)物。6、重結(jié)晶操作要迅速，否則由于粗產(chǎn)物呈堿性，在溫度高時易變質(zhì)，顏色變深。用乙醇和乙醚洗滌的目的是使其迅速干燥。7、濕的甲基橙在空氣中受光照射后，顏色會很快變深，故一般得紫紅色粗產(chǎn)物，如再依次用水、乙醇、乙醚洗滌晶體，可使其迅速干燥。8、溶解少許產(chǎn)品于水中，加幾滴稀鹽酸，然后再用稀氫氧化鈉溶液中和，

7、觀察溶液顏色有何變化。操作要點(diǎn)與說明. 本反應(yīng)溫度控制相當(dāng)重要，制備重氮鹽時，溫度應(yīng)保持在以下。如果重氮鹽的水溶液溫度升高，重氮鹽會水解生成酚，降低產(chǎn)率。. 對氨基苯磺酸是兩性化合物，酸性比堿性強(qiáng)，以酸性內(nèi)鹽存在，所以它能與堿作用成鹽而不與酸作用成鹽。. 若含有未作用的，二甲基苯胺醋酸鹽，在加入氫氧化鈉后，就會有難溶于水的，二甲基苯胺析出，影響純度。4由于產(chǎn)物呈堿性，溫度高易變質(zhì)，顏色變深。反應(yīng)產(chǎn)物在水浴中加熱時間不能太長（約5min），溫度不能太高（約60-80），否則顏色變深（為什么）。5由于產(chǎn)物晶體較細(xì)，抽濾時，應(yīng)防止將濾紙抽破（布氏濾斗不必塞得太緊）。用乙醇、乙醚洗滌的目的是使其迅速干

8、燥。濕的甲基橙受日光照射，亦會顏色變淡，通常在5578烘干。所得產(chǎn)品是一種鈉鹽，無固定熔點(diǎn)，不必測定。八 實驗相關(guān)內(nèi)容：物理常數(shù)九 思考題：1. 在本實驗中，制備重氮鹽時為什么要把對氨基苯磺酸變成鈉鹽?2. 試解釋甲基橙在酸堿介質(zhì)中的變色原因，并用反應(yīng)式表示。4.在重氮鹽制備前為什么還要加入氫氧化鈉？如果直接將對氨基苯磺酸與鹽酸混合后，再加入亞硝酸鈉溶液進(jìn)行重氮化操作行嗎？為什么?答：因為對氨基苯磺酸是酸性內(nèi)鹽，用堿把內(nèi)鹽轉(zhuǎn)化為芳香伯胺才能與NaNO2HCl形成重氮鹽，不行。因?qū)Π被交撬崤c鹽酸混合仍得到對氨基苯磺酸內(nèi)鹽而不能產(chǎn)生芳香伯胺，不能制備重氮鹽。5.制備重氮鹽為什么要維持0-5的低溫

9、，溫度高有何不良影響？6.重氮化為什么要在強(qiáng)酸條件下進(jìn)行？偶合反應(yīng)為什么要在弱酸條件下進(jìn)行？7.何謂重氮化反應(yīng)？為什么此反應(yīng)必須在低溫、強(qiáng)酸性條件下進(jìn)行？8.本實驗中，制備重氮鹽時，為什么要把對氨基苯磺酸變成鈉鹽？本實驗若改成下列操作步驟，先將對氨基苯磺酸與鹽酸混合，再加亞硝酸鈉溶液進(jìn)行重氮化反應(yīng)，可以嗎？為什么？9.什么叫做偶聯(lián)反應(yīng)？結(jié)合本實驗討論一下偶聯(lián)反應(yīng)的條件。10.試解釋甲基橙在酸堿介質(zhì)中變色的原因，并用反應(yīng)式表示。1反應(yīng)介質(zhì)對反應(yīng)是否有影響？重氮鹽與酚類和芳胺偶合時，應(yīng)在什么介質(zhì)中更有利？為什么？2.制備重氮鹽時(如制備氯化重氮苯)，為什么要在強(qiáng)酸介質(zhì)中進(jìn)行，且酸要適當(dāng)過量？3.重氮化反應(yīng)為什么是在低溫下進(jìn)行？4.在進(jìn)行重氮反應(yīng)時，為什么加亞硝酸鈉溶液(直接法重氮化)或加鹽酸溶液(倒轉(zhuǎn)法重氮化)時要慢？5.制備甲基橙時，難溶于酸的對氨基苯磺酸大多采用倒轉(zhuǎn)法重氮化，在緩慢加入鹽酸溶液的同時，為什么要不斷地攪拌？6.在甲基橙制備試驗中，制備重氮鹽時，為什么要把對氨基苯磺酸變成鈉鹽后，再加亞硝酸鈉及濃鹽酸？如改成先將對氨基苯磺酸與濃鹽酸混合，再加亞硝酸鈉溶液進(jìn)行重氮化反應(yīng)，行不行？為什么？8.制備甲基橙時，在重氮化過程中，HNO2過量是否可以？如何檢驗其過量？又如何銷毀過量