甲基橙的制备

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。偶合首先得到的是嫩红色的酸式甲基橙，称为酸性黄，在碱中酸性黄转变为橙色的钠盐，即甲基橙。

三．实验主要仪器及试剂

仪器：烧杯，布氏漏斗，吸滤瓶，干燥表面皿，滤纸 ，KI -淀粉试纸 。 试剂：对氨基苯磺酸 2.0g ,亚硝酸钠 0.8g ,5%氢氧化钠10 mL ,N,N -二甲基苯胺 1.3 mL , 氯化钠溶液20ml ,浓盐酸 2.5mL ,冰醋酸 1 mL ,10%氢氧化钠15ml ,乙醇4ml.

四．所用化学药品物理性质

外观 溶解性 熔点

毒性 相对分子质量

对氨基

苯磺酸 白色至灰白色

粉末

在冷水中微溶，溶于沸水，微溶于乙醇乙醚和苯

288℃ 摄入、吸入或经皮肤吸收后对身体有害。具有刺激作用

173.83g/mol

N,N -二甲基苯胺

淡黄色至浅褐色油状

微溶于水，溶于水乙醇、氯仿、乙醚及芳香族

1.5～

2.5℃ 高毒。吸入其气体或经皮肤吸收引起中毒

121.18g/mol NH 2

HO 3S NH 3

O 3S

NaOH

NH 2

NaO 3S

H 2O

五．实验步骤及现象

实验时间实验内容实验现象

13:30~13:35 称取2.00g对氨基苯磺酸于100ml烧杯中，再加入10ml5%NaOH，水浴加热至溶解。对氨基苯磺酸为白色粉末状，溶解后溶液呈橙黄色。

13:35~13:42 让溶液冷却至室温。

13:42~13:54 向溶液中加入0.8gNaNO3和6ml水,混合均匀后，冰水浴冷却。加入NaNO3后，溶液的橙色变淡，溶液中有白色的小颗粒。

13:54~14:01 将2.5ml浓HCl慢慢加入到13ml的水中，混合均匀后。边搅拌边逐滴加入到溶液中。然后用KI-淀粉试纸检验。加入HCl后溶液颜色加深，变成了红色溶液，但溶液中又有很多白色颗粒。KI-淀粉试纸呈紫色。

14:01~14:17 冰水浴15min.制得重氮盐。溶液分层。下层为白色颗粒。

14:20~14:30 将1.3mlN,N-二甲基苯胺和1ml冰醋酸加到试管中，震荡混合后，边搅拌边加到重氮盐中，搅拌10min。

N,N-二甲基苯胺淡黄色

油状液体，加入混合液后，溶液变成了红色的糊状液。

14:30~14:44 往溶液中慢慢加入15ml10%NaOH溶液至橙色。

14:44~15:08 加热溶液至沸腾，让反应完全。刚开始加

热时，产生大量的泡沫。随着温度的升高，泡沫慢慢消失，变红色悬浊液。沸腾后，白色颗粒消失，变成了神红色溶液。15:08~15:34 待溶液稍冷却后，冰水浴，冷却结晶。然后减压过滤。用饱和NaCl冲洗烧杯两次，每次10ml。过滤得到为橘黄色颗粒的滤饼，滤液为棕色液体。

15:40~16:20 将滤饼连同滤纸一起移到装有75ml热水的烧杯中，全溶后冷却至室温。15:53开始冰水浴，冷却结晶。

烧杯中慢慢有晶体析出，晶体下层为粉末状，上层为片状，母液表面也有一层晶体。

16:23~16:30 减压过滤，用乙醇洗涤滤饼两次，每次2ml。将得到的滤饼转移到表面皿。滤饼为橘黄色块状固体。16:30~16:33 干燥产品，称重。产品为橙红色片状晶体，少许为粉末状晶体。

16:34 溶解少许产品，加几滴稀HCl,再加入几滴稀NaOH，观察颜色变化。

产品溶解后呈橙色，加入盐酸后，溶液变紫红色，再加入NaOH后，溶液呈橙色。

六．实验数据处理

已知对氨基苯磺酸的相对分子质量：M1=173.83g/mol；

甲基橙的相对分子质量：M2=327.33g/mol。则理论上2.00g的对氨基苯磺酸可得到甲基橙的质量：m1=(2.00g×M2)÷M1＝(2.00g×327.33g/mol)÷173.83g/mol=3.77g;所以实验的产率：

ω=（实际上甲基橙的质量÷理论上甲基橙的质量）×100%

=（3.02g÷3.77g）×100%=80%

七．实验结果讨论

单从实验结果来看，该实验的产率比较高。但从实验的过程来说，却存在着不少的问题。

①往溶液中加浓HCl时过快，导致溶液变的特别红。

②偶合反应时，加热溶液至沸腾的过程中，加热速度太快，搅拌不及时，导致泡沫外溢，造成一部分的产品损失。

③最后重结晶时，冷却至室温的时间不够长，导致最后的产品呈粉末状。

④冰水浴，冷却结晶，要等到溶液温度低于5℃才可以，所以过早的过滤会造成晶体数量的减少。

八．注意事项

①对氨基苯磺酸为两性化合物，酸性强于碱性，它能与碱作用生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℃，生成的重氮盐易与水解为酚，降低产率。

③若试纸不显色，需补充亚硝酸钠溶液。

④若反应物中含有未作用的N,N-二甲基苯胺醋酸盐，在加入NaOH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。

⑤重结晶操作要迅速，否则由于产物呈碱性，在温度高是易变质，颜色变深。

⑥用乙醇洗涤的目的是为了让产品迅速干燥。

六、操作要点与说明

１. 本反应温度控制相当重要，制备重氮盐时，温度应保持在１０℃以下。如果重氮盐的水溶液温度升高，重氮盐会水解生成酚，降低产率。