中南大学有机化学实验教案09甲基橙的制备

实验9甲基橙的制备Preparationofmethylorange实验学时：4-5学时实验类型：综合性适应专业：应化、药学、制药、化工、医学七、八年制等专业；生物医学类等专业一、实验目的1.熟悉重氮化反应和偶合反应的原理；2.掌握甲基橙的制备方法。3．学会用冰水浴控温，4．巩固抽滤、重结晶、干燥等操作。二、实验原理本实验主要运用了芳香伯胺的重氮化反应及重氮盐的偶联反应。由于原料对氨基苯磺酸本身能生成内盐，而不溶于无机酸，故采用倒重氮化法，即先将对氨基苯磺酸溶于氢氧化钠溶液，再加需要量的亚硝酸钠，然后加入稀盐酸。NH2SO3HNaOHNH2SO3NaNaNO2HClNSO3HNClNCH3CH3HAcNSO3HNNH(CH3)2AcNaOHNNN(CH3)2NaO3S四、物理常数化合物分子量性状比重(d)熔点(℃)沸点(℃)折光率(ｎ)溶解度水乙醇对氨基苯磺酸173.84白色或灰白色晶体1.485280℃时分解炭化－－微溶不溶亚硝酸钠69.05白色或微带浅黄色晶体2.168271320℃以上分解－易溶微溶N,N-二甲基苯胺121.18淡黄色油状液体0.95572.451941.5582微溶易溶甲基橙327.34橙黄色鳞片状结晶－－－－微溶，易溶于热水不溶五、内容提要用对氨基苯磺酸经过重氮化、再与N,N-二甲基苯胺发生偶联反应制备甲基橙，学习冰水浴控温操作，巩固抽滤、重结晶、干燥等操作。并用盐酸及氢氧化钠检验所合成的指示剂。以2g（0.0115mol）对氨基苯磺酸计，理论产量为3.8g。六、教学要点1．什么叫重氮化反应和偶联反应，它们需在什么条件下进行？2．如何判断亚硝酸钠的用量是否适量（用淀粉碘化钾试纸）。过量的亚硝酸钠（会与二甲苯胺发生亚硝化反应），应如何处理（加尿素）。3．如何控制重氮化反应的温度在5℃以下（冰-盐水控温）。4．实验关键：控制反应温度（冰-盐水控温；水浴加热控温）七、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。２.对氨基苯磺酸是两性化合物，酸性比碱性强，以酸性内盐存在，所以它能与碱作用成盐而不与酸作用成盐。３.若含有未作用的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，影响纯度。4．由于产物呈碱性，温度高易变质，颜色变深。反应产物在水浴中加热时间不能太长（约5min），温度不能太高（约60℃-80℃），否则颜色变深（为什么）。5．由于产物晶体较细，抽滤时，应防止将滤纸抽破（布氏滤斗不必塞得太紧）。用乙醇、乙醚洗涤的目的是使其迅速干燥。湿的甲基橙受日光照射，亦会颜色变淡，通常在55－78℃烘干。所得产品是一种钠盐，无固定熔点，不必测定。八、思考题及简要解答1．何谓重氮化反应？为什么此反应必须在低温、强酸性条件下进行？答：芳香伯胺在酸性介质中和亚硝酸钠作用生成重氮盐的反应叫做重氮化反应。重氮盐在中性或碱性介质中不稳定，高温、受热、见光、振动都会使之发生爆炸。2．本实验中，制备重氮盐时，为什么要把对氨基苯磺酸变成钠盐？本实验若改成下列操作步骤，先将对氨基苯磺酸与盐酸混合，再加亚硝酸钠溶液进行重氮化反应，可以吗？为什么？答：由于对氨基苯磺酸本身以内盐形式存在，不溶于无机酸，很难重氮化，故采用倒重氮化法，即先将对氨基苯磺酸溶于氢氧化钠溶液，再加需要量的亚硝酸钠，然后加入稀盐酸。所以反过来不行。3．什么叫做偶联反应？结合本实验讨论一下偶联反应的条件。答：在中性或弱碱性条件下，芳香胺、酚类等芳香烃化合物与重氮盐发生芳环上的亲电取代，生成偶氮化合物的反应，叫做偶联反应。4．试解释甲基橙在酸碱介质中变色的原因，并用反应式表示。O3SNNN(CH3)2HOHO3SNNN(CH3)2pH4.4,黄色pH3.1,红色九、参考书１．黄涛主编．有机化学实验（第二版）．北京：高等教育出版社．２．王福来编著．有机化学实验（第一版）．武汉：武汉大学出版社．