苯甲羟肟酸的合成与表征

苯甲羟肟酸的合成及表征

一、实验简介

羟肟酸又称氧肟酸、异羟肟酸，其分子通式为R-C(=O)-NH-OH，广泛用于化学、浮选、冶金、化工和医药等领域。羟肟酸是一种具有高选择性和高捕收性的阴离子表面活性剂，因此在金属矿物浮选领域发挥着举足轻重的作用，目前应用于氧化铜矿、稀土矿、钛铁矿、黑钨矿、锡石以及二氧化锰等选矿工业中，其中在钛铁矿、钨矿、稀土矿等浮选中羟肟酸应用最为有效。

苯甲羟肟酸是一种白色晶体，工业制品由于含有杂质而显淡黄色。密度1.237±0.06 g/cm3（20℃），6℃时100ml水中能溶解该品2.25g。熔点：126-130℃。干燥时受冲击、摩擦、着火或其他引燃源有爆炸危险。应避免与氧化物接触，密封保存，放置在通风、干燥的环境中。大鼠经口LD50 >500mg/kg。

苯甲羟肟酸为弱酸，溶于水、醇，微溶于醚，不溶于苯。能与钨、钴、镍、锌、铁、铜、稀土等离子生成稳定的螯合物。

本实验以苯甲酸甲酯和羟胺为原料，两者发生取代反应，制得苯甲羟肟酸。通过其与三价铁离子的显色反应确定其含量及其反应收率。通过本实验，掌握苯甲羟肟酸的制备方法、合成工艺及其检测方法，培养学生更好地了解和掌握《化学工艺学》的研究方法与学习思路，为其将来从事化工过程的开发、设计、建设和科学管理打下牢固的化学工艺基础。

二、实验原理

1、苯甲羟肟酸的合成

采用苯甲酸甲酯直接与盐酸羟胺在碱性条件下进行反应，得到苯甲羟肟酸钠，酸化提纯后得到苯甲羟肟酸。

本试验采用水溶液法制备苯甲羟肟酸。

2、苯甲羟肟酸的检测

本实验采用分光光度法测定苯甲羟肟酸的收率（肟化率），分光光度法利用的是羟肟酸与金属离子（如Fe3+，Cu2+）络合显色的原理，通过控制羟肟酸浓度

和体系pH 可实现羟肟酸含量的测定：先用酸处理中性甚至碱性的羟肟酸盐溶液，引入乙醇水溶液体系，然后加入铁离子与羟肟酸形成紫色水溶性内络物显色，在水溶液下直接测量该络合物的特征吸收波长下的吸光度。然后根据吸光度与浓度的关系，获得苯甲羟肟酸的收率。

3RCNHOH + Fe

O

C

O

HN O -Fe C R NH

O -C

O R

HN

O -+ 3H +

三．仪器与试剂

① 主要试剂：苯甲酸甲酯、盐酸羟胺、氢氧化钠、氯化铁、盐酸。 ② 仪器：集热式恒温加热磁力搅拌器、分光光度计、玻璃仪器。 ③ 实验装置：

1—温度计；2—搅拌杆；3—恒压滴液漏斗；4—三颈瓶；5—水槽

四．具体实验步骤

1、苯甲羟肟酸的合成

装有40ml 水的250ml 三口瓶中加入0.11mol 盐酸羟胺，待其溶解完全后，在室温和弱搅拌下往其中滴加含0.22mol 的氢氧化钠溶液（将0.22mol NaOH 溶解在50ml H 2O 水中），加完后再用10ml H 2O 洗涤盛放氢氧化钠溶液的容器，并滴加到上述盐酸羟胺反应溶液中。

保持反应温度小于30℃，加入0.1mol 苯甲酸甲酯，然后升温至50℃，反应

5

2h 。反应结束后，计量称重，并取样分析苯甲羟肟酸含量。

2、苯甲羟肟酸的检测

A 、实验步骤

准确在25mL 比色管中移入苯甲酸羟肟酸溶液，固定加入5mL 无水乙醇，5mL 0.02mol/L HCl 溶液，振摇使其混合均匀。补水至离刻线约1cm 处，加入1ml 1%FeCl 3溶液，此时出现紫色可溶性络合物，用水定容至刻线。充分振荡，静置10min ，以试剂空白作参比，在可见分光光度计测吸光度。 B 、最佳吸收波长

准确移取一定体积的苯甲酸羟肟酸标准溶液0.240mg/L 放入25mL 比色管中，按试验步骤测量其在400-900nm 波长范围内的吸光度。其可见光谱如下图。

吸光度

波长(nm)

可以看出标准样品的特征吸收峰均在510~530nm 处；因此紫色络合物在520nm 处的特征吸收峰可用于工作曲线的绘制。 C 、工作曲线

苯甲羟肟酸的标准溶液：称取苯甲羟肟酸0.14g ，精确到0.0001g ，用超纯水溶解，并定容至1000ml 容量瓶中，苯甲羟肟酸的摩尔浓度为10-3mol/L 。

在25mL 比色管中准确加入3mL ，6mL ，9mL ，12mL ，15mL 羟肟酸标液，按实验步骤在520nm 波长处测其吸光度，绘制工作曲线下图所示。相关系数R 为0.9977，羟肟酸的检测限在0~120mg/L 。

吸光度

羟肟酸浓度mg/L

得到以下线性回归方程计算苯甲羟肟酸的浓度：

y =0.01457+0.00936x R=0.9977

式中y 为羟肟酸溶液的吸光度；x 为羟肟酸的浓度。 五、实验数据处理

苯甲羟肟酸收率的计算：

称取1.0g 左右待测的羟肟化产品与500mL 容量瓶中，定容，按实验步骤在520nm 波长处测定其吸光度，通过工作曲线计算其羟肟酸浓度，利用以下公式计算反应的肟化率。

%10014.1371

101002500936.001457.06⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-=

-n

m M A β肟化率

mol

n g m g M A ///的量苯甲酸甲酯反应的物质称取反应产品的质量反应后产品的质量吸光度

--------

六、结果与讨论

分析苯甲羟肟酸合成需要注意的工艺参数，提出可能的实验改进措施以提高苯甲羟肟酸收率。