甲基橙实验.doc

实验十九 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: 甲基橙是一种指示剂，它是由对氨基苯磺酸的重氮盐与N,N-二甲基苯胺的醋酸盐在弱酸性介质中偶合得到的。 三、实验仪器与药品:100mL烧杯、试管、温度计、减压过滤装置对氨基苯磺酸2.1g(0.01mol)、 N,N-二甲基苯胺1.3mL(0.01mol)、 亚硝酸钠 0.8g(0.011mol)、10%氢氧化钠溶液、浓盐酸、冰醋酸四. 实验步骤:1.重氮盐的制备：在100mL烧杯中放入2.1g对氨基苯磺酸晶体，加入10mL5%氢氧化钠溶液，在热水浴中温热使之溶解。冷至室温后加入0.8g亚硝酸钠，使其溶解。在搅拌下，将上述混合溶液分批滴入盛有13mL冰冷的水和2.5mL浓盐酸的烧杯中，并控制温度在5以下。滴加完后用淀粉-碘化钾试纸检验。然后在冰盐浴中放置15min，使重氮化反应完全。2.偶合反应：取一支试管，加入1.3mLN,N-二甲基苯胺和1mL冰醋酸，振荡使之混合。不断搅拌下将此溶液慢慢加到上述冷却的重氮盐溶液中，加完后继续搅拌10min，使偶合反应进行完全。搅拌下慢慢加入15mL10%氢氧化钠溶液，反应物变为橙色，粗制的甲基橙呈细粒状沉淀析出。将反应物在沸水浴上加热5min使沉淀溶解，冷却至室温后再置于冰水浴中冷却，甲基橙全部重新结晶析出。抽滤，依次用少量水、乙醇、乙醚洗涤，压干收集晶体。称重，计算产率。检验：溶解少许产品于水中，加几滴稀盐酸，然后用稀氢氧化钠溶液中和，观察溶液颜色有何变化。纯甲基橙是橙黄色片状晶体，没有明确熔点。pH 3.1(红)pH 4.4(橙黄)。注：1 对氨基苯磺酸是两性化合物，其酸性略强于碱性，所以它能溶于碱中而不溶于酸中。2 为了使对氨基苯磺酸完全重氮化，反应过程必须不断搅拌。3 重氮化反应过程中控制温度很重要，若温度高于5，则生成的重氮盐易水解成酚类，降低产率。4 若不显兰色,尚需酌情补加亚硝酸钠溶液。若亚硝酸已过量,可用尿素水溶液使其分解。 5 湿的甲基橙在空气中受光照射后，颜色会很快变深，故一般得紫红色粗产物，如再依次用乙醇、乙醚洗涤晶体,可使其迅速干燥。五、问题讨论1、本实验中重氮盐的制备为什么要控制在05中进行？偶合反应为什么要在弱酸介质中进行？答：重氮反应过程中，若反应温度较高，一方面亚硝酸分解的速度加剧，使重氮化反应不完全。另一方面，温度过高，生成的重氮盐易水解成苯酚：重氮盐与芳胺进行的偶合反应在中性或弱酸性介质中进行更有利。因为，在强酸性介质中，芳胺将转变为铵盐(ArN+RRH)，导致芳环的电子云密度太低，而不能进行偶合反应。2、粗甲基橙进行重结晶时，依次用少量水、乙醇和乙醚洗涤，目的何在？答：用水洗涤是为了减少甲基橙吸附的碱。碱性大时，温度稍高甲基橙就易变质，颜色变深呈褐色。用少量乙醇、乙醚洗涤是为了除去剩余的被甲基橙吸附的碱和其它有机物。同时，也是为了使产品甲基橙能迅速变干。因为，湿的甲基橙受光作用后颜色会变深。3、把冷的重氮盐溶液慢慢倒入低温新制备的氯化亚铜的盐酸溶液中，将会发生什么反应？写出产物的名称。答：将会发生Sandmeyer反应，即重氮基被氯取代，同时放出氮气。4、.N,N二甲基苯胺与重氮盐偶合时为什么总是在取代氨基的对位发生？答：因为芳环上的取代氨基是个很强的给电子基，通过其与苯环的p-共轭作用使苯环的电子云密度增加，