甲基橙

甲基橙的制备一、实验目的熟悉重氮化反应和偶合反应的原理，掌握甲基橙的制备方法。练习重结晶的实验操作。二、实验原理三、药品和仪器药品名称分子量(molwt)用量(ml、g、mol)熔点(℃)沸点(℃)比重(d420)水溶解度(g/100ml)二水对氨基苯磺酸209.212.1g（0.01mol）2881.485不溶于水N,N-二甲基苯胺121.181.3ml（0.01mol）2.45194.50.9563不溶于水甲基橙327.340.987微溶于水亚硝酸钠690.8g（0.11mol）2712.168易溶于水浓盐酸36.463ml1.187易溶于水冰醋酸60.051ml16.71181.049易溶于水其它药品5%氢氧化钠溶液、乙醇、乙醚、KI－淀粉试纸仪器：烧杯温度计表面皿四、实验操作1、重氮盐的制备在50ml烧杯中、加入10ml5％氢氧化钠溶液和2.1g对氨基苯磺酸晶体，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0.8g亚硝酸钠和6ml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3ml浓盐酸与10ml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1.3mlN,N-二甲基苯胺和1ml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。然后缓缓加入约25ml5%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，冷至室温后，再放入冰浴中冷却，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。干燥后得粗品约3.0g。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。产量约2.5g。将少许甲基橙溶于水中，加几滴稀盐酸，然后再用稀碱中和，观察颜色变化。本实验约需４-６小时。五、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。六、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。1、本实验中重氮盐的制备为什么要控制在0～5℃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+RR’H)，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-π共轭作用使苯环的电子云密度增加，尤其是邻对位。由于重氮盐进攻邻位时位阻较大，因此，偶合反应优先发生在取代氨基的对位。当对位被占，则发生在邻位。偶合反应绝对不会在取代氨基的间位上发生。