甲基橙的制备

甲基橙的制备实验目的和要求1、学习重氮盐制备技术，了解重氮盐的控制条件。2、掌握和了解重氮盐偶联反应的条件，掌握甲基橙制备的原理及实验方法3、进一步练习过滤，洗涤，重结晶等基本操作。实验原理甲基橙是指示剂，它是由对氨基苯磺重氮盐与N,N一二甲基苯胺的醋酸盐，在弱酸介质中偶合得到的，偶合先得到的是红色的酸性甲基橙，称为酸性黄，在碱性中酸性黄转变为甲基橙的钠盐，即甲基橙.酸性黄(红色)甲基橙合成路线H2NSO3HNaOH+H2NSO3Na+H2ONaNO2HClHO3SNNClNCH3CH3HOAcO3SNNNCH3CH3HNaOHNaO3SNNNCH3CH3实验试剂和仪器仪器：50mL烧杯锥形瓶、抽滤瓶砂芯漏斗试剂：对氨基苯磺酸(2.1g)亚硝酸钠(0.8g)N,N-二甲基苯胺(1.3ml)浓盐酸;氢氧化钠(5%)淀粉-碘化钾试纸等.主要试剂及产品的物理常数名称分子量性状折光率比重熔点℃沸点℃溶解度：克/100mL溶剂水醇醚对氨基苯磺酸173.2白色晶体280开始碳化0.8/10℃不溶不溶N,N-二甲苯胺121.18无色液体1.55820.9563193不溶∞∞甲基橙327.33橙色晶体300溶不溶实验步骤（一）、重氮盐的制备在烧杯中放置10ml5%氢氧化钠溶液及2.1g磨细的对氨基苯磺酸晶体，温热使溶。另溶0.8g亚硝酸钠于6ml水中，加入上述烧杯中，用冰盐浴冷却至0－5℃左右；10ml5%NaOH+2.1g磨细的对氨基苯磺酸NaNO2+H2O在不断搅拌下，将3ml浓盐酸与10ml水配成的溶液缓缓滴加到上述混合溶液中，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以保证反应完全。3mlHCl+10mlH2O（二）、偶合在小烧杯内混合1.2gN,N-二甲基苯胺和1ml冰醋酸，在不断搅拌下，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，然后慢慢加入25ml5%氢氧化钠溶液，直至反应物变为橙色，这时反应液呈碱性，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，冷至室温后，再在冰水浴中冷却，使甲基橙晶体析出完全。抽滤收集结晶，依次用少量水、乙醇、乙醚洗涤，压干。（三）、精制若要得较纯产品，可用溶有少量氢氧化钠的沸水进行重结晶。待结晶析出完全后，抽滤收集，依次用少量乙醇、乙醚洗涤，得到橙色小叶片状甲基橙结晶产量约1.3g。溶解少许甲基橙于水中，加几滴稀盐酸溶液，接着用稀的氢氧化钠溶液中和，观察颜色变化。反应关键及注意事项1、对氨基苯磺酸是两性化合物，酸性比碱性强，以酸性内盐在，所以它能与碱作用成盐而不能与酸作用成盐。2、若试纸不显蓝色，尚需补充亚硝酸钠溶液。3、在此时往往析出对氨基苯磺酸的重氮盐。这是因为重氮盐在水中可以电离，形成中性内盐，该内盐在低温时难熔于水而形成细小晶体析出。4、若反应物中含有未作用的N，N-二甲基苯胺醋酸盐，在加入氢氧化钠后，就会有难溶于水的N,N-二甲基苯胺析出，影响产物的纯度。湿的甲基橙在空气中受光的照射后，颜色很快变深，所以一般得紫红色粗产物。5、重结晶操作应迅速，否则由于产物呈碱性，在温度高时易使产物变质，颜色变深。用乙醇、乙醚洗涤的目的是使其迅速干燥。思考题1、什么叫偶联反应？试结合本实验讨论一下偶联反应的条件。2、试解释甲基橙在酸碱介质中的变色原因，并用反应式表示。3、在本实验中，重氮盐的制备为什么要控制在0-5℃中进行？偶合反应为什么在弱酸性介质中进行？4、N，N-二甲基苯胺与重氮盐偶合为什么总是在氨基的对位上发生？