甲基橙制备实验论文.doc

有机综合实验 ——甲基橙的制备 环境与化学工程学院 化学111 韩丰 郭麟 指导老师：杨光 甲基橙的制备 韩丰，郭麟 （大连大学 环境与化学工程学院化学111，辽宁 大连 116600） 指导老师：杨光 摘要 甲基橙实验室常用酸碱指示剂，实验室合成甲基橙的传统方法为低温二步法,存在着条件难控制、费时、费工收率低的问题。甲基橙的传统合成方法先将对氨基苯磺酸碱化成水溶性较好的盐,然后在低温强酸性环境中发生重氮化反应,制得的重氮盐于醋酸环境中与N,N-二甲基苯胺偶联、碱中和、重结晶制得。然后本次实验有两个方面的考虑，其一，我们在此基础上主要研究将浓盐酸换成硫酸和磷酸以此看各种酸对产率的影响；其二，由于传统合成方法在重氮化时,忽略对氨基苯磺酸本身的酸性在重氮化中的作用，所以我们探究一种在常温下合成甲基橙，以此来突破低温，缩短实验时间，降低合成过程中药品的消耗，同时提高产率。 关键字 甲基橙 重氮化 偶合反应 常温 1 前言 19世纪50年代后，滴定分析法中采用了人工染料指示剂，1875年，德国人G.隆格合成了甲基橙。甲基橙作为实验室常用的酸碱指示剂，其用途是非常广泛的，而且还可作为生物染色，生化研究，测定多数矿酸、强碱和水的碱度等其他用途，所以对于甲基橙的制备是很有意义的。 甲基橙，中文别名金莲橙D；对二甲基氨基偶氮苯磺酸钠；为橙红色鳞状晶体或粉末。微溶于水，较易溶于热水，不溶于乙醇，显碱性。0.1%的水溶液是常用的酸碱指示剂，pH值变色范围3.1（红）-4.4（黄），测定多数矿酸、强碱和水的碱度。最大吸收波长505nm，有毒，注意实验操作的安全。传统上制备甲基橙都是先重氮化再偶合，所需的条件是低温，因为操作过程中要防止重氮盐的分解。 我们通过不同实验操作过程和对实验中某些药品的替换，来探索提高甲基橙的产率，最终确定甲基橙的最佳制备方法。 2实验 2.1实验仪器和药品 2.1.1实验仪器：烧杯（50ml 100ml）玻璃棒 温度计（200℃）胶头滴管 布氏漏斗 吸滤瓶 DF-101C型集热式恒温加热磁力搅拌器 SHZ-D（Ⅲ）循环水式真空泵 滤纸 天平 量筒（50ml 10ml） 试管 2.1.2药品：对氨基苯磺酸 N，N-二甲基苯胺 氢氧化钠（10%） 亚硝酸钠 浓盐酸（38%） 硫酸（98%） 磷酸（85%） 冰醋酸 乙醇 淀粉碘化钾试纸 PH试纸 2.2实验原理： 2.2.1：传统法： 芳香族伯胺在酸性介质中和亚硝酸钠作用下生成重氮盐，重氮盐与芳香叔胺偶联，生成偶氮染料。 将对氨基苯磺酸与氢氧化钠作用生成易溶于水的盐，再与重氮化，然后再与N,N—二甲基苯胺偶联得到粗产品甲基橙。 反应表达式如下： 2.2.2：改良法一： 利用对氨基苯磺酸本身的酸性，直接加入碱N，N-二甲基苯胺，使成盐为可溶物，利用体系中对氨基苯磺酸的酸性，将亚硝酸钠转化为亚硝酸，同时补加适量的醋酸，补充体系中因转化亚硝酸钠为亚硝酸时酸性的不足，并营造出适当的酸性环境有利于重氮盐和N，N-二甲基苯胺的偶合，避免为未反应的胺生成重氮氨基化合物，由于对氨基苯磺酸的重氮化要消耗亚硝酸故可使生成亚硝酸的反应右移。 反应表达式： 2.2.3：改良法二： 利用对氨基苯磺酸本身的酸性和亚硝酸钠反应，生成对氨基苯磺酸钠和亚硝酸，由于亚硝酸不稳定，需要向在里面加盐酸，在此条件下，加入N，N-二甲基苯胺，生成的重氮离子与其进行亲电取代，生成甲基橙。 反应表达式： 表1 实验所需药品的物理常数 物质 熔点 /℃ 沸点 /℃ 密度 /g/cm3 溶解度 分子量/g/mol 水 乙醇 对氨基苯磺酸钠 288 —— 1.485 微溶 不溶 173.19 亚硝酸钠 271 320分解 2.168 易容 —— 69.01 N，N-二甲基苯胺 2.45 194 0.956 不溶 溶 121.18 甲基橙 〉300 分解 1.28 溶 不溶 327.33 浓盐酸 -114.8 108.6 1.179 易 —— 36.47 浓硫酸 —— 338 1.84 易 ∞ 98.08 磷酸 42.35 158 1.685 易 —— 98.0 乙醇 -114 78.3 0.7894 ∞ ∞ 46.07 2.3 实验过程： 2.3.1一传统法： Ⅰ 对氨基苯磺酸重氮盐的制备 在100ml烧杯中、加入2.1g(0.012mol)对氨基苯磺酸晶体和10ml 5％氢氧化钠溶液（0.012mol），温热使结晶溶解，冷至室温以下。加0.8g亚硝酸钠。在搅拌下，将此混合液慢慢用滴管分批滴入3ml浓盐酸（质量分数：38%，