甲基橙(实验室酸碱指示剂)的制备

甲基橙（实验室酸碱指示剂）的制备一、训练要求1、学习和掌握甲基橙（实验室酸碱指示剂）制备原理和方法，清楚反应的影响因素，进行制备方案的查询和选择。2、根据所确定的方案查阅并记录原料、中间产物、副产物、产品的常规物性和毒理性质。做实验环境的评估、选择和安全预案。3、理解反应过程中出现的副反应，且在合成操作后，有逻辑的明确提纯方案。4、根据实施路线和数量要求，合理选择适合的玻璃仪器，辅助装置，并能够正确、熟练的搭建实验装置。5、能够熟练的操作仪器，控制反应进程，对粗品进行纯化处理，进行基本的性质检测。6、实验训练中，能够仔细观察现象，正确分析现象的原因，进行对应的正确操作与处理。7、实验过程中，及时、准确、正确的记录实验数据和现象。实验结束后进行数据的归纳、整理、计算。8、本实验要求熟练掌握：试剂的称量、低温合成、洗涤与抽滤操作、干燥、以及熔点仪的使用。二、教学重点和难点重点：偶氮化合物的制备原理和方法，反应设备的搭建，减压抽滤的原理和方法。难点：通过减压抽滤去除固液混合组分中非产品成分的方法。甲基橙（实验室酸碱指示剂）粗品的重结晶提纯。本制备过程的粗产物是固液非均相体系，并含有副产物，使用减压抽滤和重结晶的处理方式，获得纯度较高的产品是典型的固液混合相产物处理方法，在有机合成操作中具有代表意义。三、试验原理中文别名：金莲橙D外观与性状：橙黄色鳞状晶体或粉末。分子量：327.24甲基橙的变色范围是pH<3.1变红，pH>4.4变黄，3.1〜4.4呈橙色。

相对密度：1.28溶解性：微溶于冷水，易溶于热水，几乎不溶于乙醇最大吸收波长：505nm在酸碱滴定中主要用作酸碱指示剂，在氧化还原滴定法中可以用作氧化还原指示剂，在催化动力光度分析和氧化还原光度分析中主要用作还原剂，在配合物水相光度分析中主要用作配位剂。主反应：HO3SNH2O3SNaOHHO3SNH2O3SNaOHb NaOsSCH3M HOAcNH?+H2OH-CH3严H-CH3严］OAC原子迁移・NaO阴甲基橙CH3比红色I酸式甲基橙）甲基橙是指示剂，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，首先得到亮黄色的酸式甲基橙称为酸性黄，在碱中酸性黄转变为橙黄色的钠盐，即甲基橙。大多数重氮盐很不稳定，温度高时易发生分解，所以重氮化反应和偶合反应都需在低温下进行。同时强酸性介质的存在，防止重氮盐与未反应的芳胺发生偶合。对氨基苯磺酸是两性化合物，其酸性比碱性强，能形成酸性内盐，它能与碱作用生成盐，难与酸作用生成盐，所以不溶于酸。但重氮化反应要求在酸性溶液中完成，因此，首先将对氨基苯磺酸与碱作用，生成水溶性较大的对氨基苯磺酸钠，再进行重氮化反应。四、实验步骤第一部分，重氮盐的制备第一步：在100mL烧杯中，加入2.1g对氨基苯磺酸，10mL5%Na0H溶液，水浴中，加热溶解，冷却至室温。第二步：加入0.8g亚硝酸钠，溶解。搅拌下将混合物分批倒入装有13mL冰水和2.5mL浓盐酸的烧杯中，保持温度在5°C以下（重氮盐为细粒状白色沉淀）。冰盐浴中放置15min,使重氮化反应完全。第二部分，偶合反应第一步：在另一烧杯中加入1.2gN,N-二甲基苯胺，溶于1mL冰醋酸中，不断搅拌下，将此溶液慢慢加到上述重氮盐溶液中，继续搅拌lOmin,使反应完全。慢慢加入15mL5%氢氧化钠溶液，使反应物析出，反应物呈橙色。第二步：将反应物在沸水浴上加热5min，使沉淀溶解，稍冷，置于冰浴中冷却，抽滤，用少量水95%乙醇、乙醚洗涤，压干。第三部分：产品精制阶段第一步：将上述粗产品用沸水（每克粗产品约需25ml水）进行重结晶。待结晶完全析出，抽滤。依次用少量乙醇、乙醚洗涤［6］，压紧抽干，得小鳞片状甲基橙结晶。干燥后，称重并计算产率。第二步：静置到室温，冰水冷却，待结晶完全析出后，进行抽滤。用少量冷水洗涤滤饼两次，压紧抽干。第三步：将结晶用玻璃棒，转移至表面皿中，自然晾干后称量，计算产率。第四部分：定性检验溶解少许甲基橙于水中，观察溶液的颜色。然后加入2滴稀盐酸，观察颜色的变化。再用3滴稀氢氧化钠中和，再观察颜色的变化。（标准产物为橙黄色鳞状晶体或粉末，相对密度（20/4°C）：1.280）第五部分：清理玻璃仪器全部清洗至标准，放置。布氏漏斗清洗干净，橡皮套管取下，擦干，妥善保存。清理试验台，打扫卫生，实验过程。注意事项：1、 为了使对氨基苯磺酸完全重氮化，反应过程中必须不断搅拌。2、 正确安装和使用冰水浴装置。3、 减压抽滤分离粗产物时，注意正确产品是在滤液中，还是在滤饼中。4、 重氮化反应控制温度很重要，反应温度若高于5C,则生成的重氮盐易水解成苯酚，降低了产率。5、 若试纸不显蓝色，应酌情补加亚硝酸钠溶液，并充分搅拌，直到刚显蓝色，可视为反应终点。但过量的亚硝酸会引起一系列氧化、亚硝基化等副反应。6、 粗产品呈碱性，温度稍高时易使产物变质，颜色变深，湿的甲基橙受日光照射亦会使颜色变深，通常可在65~75C烘干。五、数据整理

产率计算：产率=产率计算：产率=实际产量理论产量xlOO%六、 实验报告实验报告涵盖整个实验的全过程，具体安排由实验指导教师具体设定，并给出要求，以便学生完成。七、 问答题1、 本实验中重氮化反应为什么要控制在0~5°C中进行？偶合反应为什么在弱酸性介质中进行？答：重氮化反应控制温度很重要，反应温度若高于5C,则生成的重氮盐易水解成苯酚，降低了产率。同时强酸性介质的存在，防止重氮盐与未反应的芳胺发生偶合。2、 对氨基苯磺酸进行重氮化反应时，为什么要先加碱使其变为盐？答：可对氨基苯磺酸是两性化合物，其酸性比碱性强，能形成酸性内盐，它能与碱作用生成盐，难与酸作用生成盐，所以不溶于酸。但重氮化反应要求在酸性溶液中完成，因此，首先将对氨基苯磺酸与碱作用，生成水溶性较大的对氨基苯磺酸钠，再进行重氮化反应。3、 减压抽滤装置分离产物时，如何操作？需要注意哪些？答：减压过滤操作也就是抽滤，是利用真空水泵使抽滤瓶中的压强降低，以达到固液分离的目的的操作。其装置需要布氏漏斗、抽滤瓶、胶管、真空水泵、滤纸等组装而成。注意事项：（1） 安装仪器,检查布氏漏斗与抽滤瓶之间连接是否紧密，真空水泵连接口是否漏气；（2） 修剪滤纸，使其略小于布氏漏斗与，但要把所有的孔都覆盖住，并滴加蒸馏水使滤纸与漏斗连接紧密；（3） 将固液混合物转移到滤纸上；（4） 打开真空水泵开关，开始抽滤；（5） 过滤完之后，先抽掉抽滤瓶接管，后关真空水泵。（6） 尽量使要过滤的物质处在布氏漏斗中央，防止其未经过滤，直接通过漏斗和滤纸之间的缝隙流下。八、附录1、实验仪器烧杯、水浴锅、电炉子、石棉网、布氏漏斗、抽滤瓶、真空水泵、量筒、电子天平、药勺、称量纸、滤纸、玻璃棒。2、实验药品对氨基苯磺酸、N,N-二甲基苯胺、亚硝酸钠、浓盐酸、冰醋酸、5%氢氧化钠溶液、乙醇、乙醚、KI—淀粉试纸3、药品的理化性能药品名称分子量(molwt)用 量(mL、g、mol)熔点(°C)沸点(C)比重(d420)水溶解度(g/100mL)对氨基苯磺酸209.212.1g(0.