实验二十九甲基橙的制备

实验二十九 甲基橙的制备
甲基橙是一种偶氮染料，在pH 值小于3.2的溶液中呈红色，所以在终点范围为pH 值3.2～4.4的滴定分析中,甲基橙可作为指示剂用.
甲基橙的合成包括两个过程：首先是对氨基苯磺酸与亚硝酸在低温下生成重氮盐，这一反应称为重氮化过程。

然后重氮盐再和N,N-二甲基苯胺作用生成偶氮化合物，这一反应称为偶合过程。

一、 实验目的
了解重氮盐的制备与偶合反应的操作原理，学习如何控制低温及在该条件下进行化学反应的操作。

二、 实验原理
2NaCl
H 2N H 2N SO 3H SO 3Na
NaO H
H 2N SO 3
H
3HCl
NaNO 20~5C
HO 3S
N 2Cl 2H 2
O HO 3S N 2Cl N(CH 3)20~5C +3S N N N(CH 3)2HO 3S N N N(CH 3)2HCl
O 3S NH N N(CH 3)2红色O 3S
NH N
N(CH 3)2
NaO H
NaO 3S
N N
N(CH 3)2
甲基橙 橙色
三、实验仪器与药品
⑴仪器
烧杯（100ml ） 冰盐浴 试管（20ml ） ⑵药品
对氨基苯磺酸 5％氢氧化钠溶液 10％亚硝酸钠溶液 浓盐酸 N,N-二甲基苯胺 冰乙酸。

四、实验操作
⑴对氨基苯磺酸重氮盐的制备（重氮化反应）：
在100毫升烧杯加入2.1g(0.01 mol)对氨基苯磺酸，再加入5%氢氧化钠水溶液约10毫升，用石蕊试纸检验溶液呈碱性[1]。

搅拌、温热使之溶解。

再加入8mL10%亚硝酸钠水溶液（0.01 mol ），摇匀后，放入冰盐浴中冷至0～5℃。

在另一支烧杯中倒入3ml 浓盐酸（0.03 mol ）和10克碎冰,也放在冰盐浴中冷至0～5℃。

将对氨基苯磺酸钠与亚硝酸的混合液边搅拌边慢慢的倒入冰冷的盐酸溶液中,用石蕊试纸或刚果红试纸检验,始终保持反应液为酸性
[2]。

如果冰都溶解了，可以再加少量冰屑，以控制反应温度在5℃以下[3]。

将混合液在冰浴中放置15min ，以保证反应全部完成。

此时应该有重氮盐的白色晶体生成[4]。

用淀粉-碘化钾试纸检验溶液中有无过量的亚硝酸[5]。

⑵偶氮化合物的制备（偶合反应）：
在一支试管中加入1.3ml(1.2g,0.01 mol)N,N-二甲基苯胺和1ml 冰醋酸,混合均匀,把此溶液置于冰盐浴中冷却到5℃左右,然后在不断搅拌下,慢慢加到上述重氮盐的冷溶液中,加完后充分搅拌10min,使反应完全。

此后再在搅拌下慢慢加入5%的氢氧化钠的水溶液，直至产物变为橙色。

这时候反应物呈碱性。

粗甲基橙为细小的颗粒状。

减压过滤，依次用少量水、乙醇、乙醚洗涤。

若要得到较纯的甲基橙，可以用水重结晶。

每1克甲基橙加入20～25毫升沸水制成饱和溶液，热过滤后冷却，使甲基橙充分析出，抽滤，用乙醇洗涤产品[6]。

甲基橙为橙色片状结晶，属于盐类，没有固定的熔点。

五、 注 释
[1] 对氨基苯磺酸是两性化合物，以内盐形式存在，难溶于水和无机酸，但由于其酸性比碱性强，
所以它可以与碱作用成盐，使对氨基苯磺酸溶于水中。

[2] 为了使亚硝酸钠分解产生亚硝酸，从而使重氮化反应能够进行，必须使反应液保持酸性：
NaNO
2
HCl
HNO
2
NaCl
[3] 重氮化反应过程中，控制温度很重要，反应温度若高于5℃，生成的重氮盐容易分解为苯酚，降
低了产率。

N 2+>5C
OH
N 2
[4] 这是因为重氮盐在水中可以电离，形成中性的内盐，在低温时难溶于水，因而形成细小的晶体析出。

-
O 3S
N 2+
[5] 溶液中如有亚硝酸存在，可将碘化钾氧化为碘，碘遇到试纸上的淀粉则会生成蓝色。

若试纸不显蓝色，则需补充亚硝酸钠溶液，并充分搅拌，直至淀粉-碘化钾试纸刚好变蓝为止。

若试纸呈现很深的蓝色，说明亚硝酸钠过量了，过量的亚硝酸钠会导致产生一些副反应，如与N,N-二甲基苯胺作用生成亚硝基化合物或肟等副产物。

因此，有必要加入一些尿素水溶液，用以分解过量的亚硝酸：
H 2N C NH
2
O HNO
2
CO
2
N 2
H
2O
[6] 用乙醇、乙醚洗涤的目的是使产物更容易干燥。

六、 思考题
⑴对氨基苯磺酸重氮化前为什么先加碱将它制成钠盐？
⑵重氮化反应中，控制温度是实验成败的关键之一，为什么？
⑶解释亚硝酸过量对偶合反应的影响，说明去除过量亚硝酸的办法。