指示劑甲基橙的合成方法以及應(yīng)用文學(xué)理論

1、目錄摘要： 2關(guān)鍵詞： 21前言 21.1偶氮染料的研究現(xiàn)狀 21.2甲基橙的研究 4甲基橙的名稱 4甲基橙的性質(zhì) 41. 3甲基橙的應(yīng)用 51. 3.1在酸堿滴淀中的應(yīng)用。 5在氧化還原中的應(yīng)用。 5在氧化還原光度分析法中的應(yīng)用 6在配合物水相光度分析中的應(yīng)用 6三：實(shí)驗(yàn)部分： 61、實(shí)驗(yàn)原理 62、實(shí)驗(yàn)所使用到的儀器及藥品 73、實(shí)驗(yàn)步驟 7一、低溫下合成甲基橙 7二、常溫下合成甲基橙 8四、操作重點(diǎn)及注意事項(xiàng) 8五、結(jié)果與討論 9六、討論 10七、參考文獻(xiàn) 10八、致謝詞 11甲基橙的合成焦婷摘要：以對(duì)氨基苯磺酸結(jié)晶為先導(dǎo)化合物，利用重氮鹽的制備、偶合反應(yīng)來(lái)合成目的物一甲基橙。用兩種方法

2、來(lái)制備甲基橙：一，甲基橙在低溫下的合成。二，常溫下合成甲基橙。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在常溫 上合成甲基橙的產(chǎn)率最高。利用甲基橙在不同的 PH值條件下所顯現(xiàn)的顏色不同來(lái)證明所得的產(chǎn)品是甲基橙。關(guān)鍵詞：甲基橙，對(duì)氨基苯磺酸，重氮鹽，偶合反應(yīng) ，常溫1刖言1.1偶氮染料的研究現(xiàn)狀偶氮染料迄今為止為止子仍然是普遍使用的最重要的染料之一。它是指偶氮基（一N=N-）連接兩個(gè)芳環(huán)形成的一類有機(jī)化合物。偶氮染料是合成染料中品 種最多的一類，廣泛用于多種天然和合成纖維的染色和印花， 也用于油漆、塑料、 橡膠等的著色。由于部分偶氮染料與人體接觸過(guò)程中可釋放出有致癌危險(xiǎn)的芳香胺化合物。這種化合物致癌機(jī)理是被人體吸收后，經(jīng)過(guò)一

3、系列活化作用，使人體的DNA發(fā)生 結(jié)構(gòu)和功能的變化，成為人體病變的誘因。偶氮染料也因?yàn)榄h(huán)保問(wèn)題受到了禁用， 受禁品種已達(dá)100種以上，但因偶氮染料有色譜范圍廣，色種齊全,牢固度高等優(yōu) 點(diǎn),仍廣泛用于紡織品，皮革制品等染色及印花工藝，有機(jī)光信息記錄，臨床醫(yī)療 診斷等生命科學(xué)領(lǐng)域。隨著偶氮染料禁用政策的出臺(tái)，對(duì)我國(guó)這樣一個(gè)紡織品和服裝出口大國(guó)的影響已顯現(xiàn)出來(lái),在目前的國(guó)際貿(mào)易中的“綠色”已經(jīng)成為一個(gè)話題 ,而且將一 直持續(xù)下去，面對(duì)咄咄逼人的“綠色壁壘”國(guó)內(nèi)染料行業(yè)也應(yīng)加大力度 ，加緊開 發(fā)替代產(chǎn)品。這一切并非說(shuō)偶氮染料已被淘汰，不可以再使用。相反。偶氮染料在高速光通 信、光信息處理、生命科學(xué)等科

4、學(xué)技術(shù)領(lǐng)域地位日益提高 ，在化工染色和印染等 領(lǐng)域依然占據(jù)首席地位。為了改善顏色和提高染色效果，偶氮染料必須含有成鹽的基團(tuán)如酚羥基、 氨基、磺酸基和羧基。偶氮染料可通過(guò)重氮基與酚類或芳胺發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)來(lái)進(jìn)行制備，反應(yīng)速率受溶液PH值影響頗大。重氮鹽與芳胺偶聯(lián)時(shí)，在高PH介質(zhì)中，重氮鹽易變成重氮 酸鹽；而在低PH介質(zhì)中，游離芳胺則容易變成銨鹽，二者都會(huì)降低反應(yīng)物的濃 度。Ar+HO 令 ArN=N-0-+2lHArH2+H PrNH只有溶液的PH值某一范圍內(nèi)使兩種反應(yīng)物都有足夠的濃度時(shí)， 才能有效地發(fā) 生偶聯(lián)反應(yīng)。胺的偶聯(lián)反應(yīng)與胺相似，為了合酚成為更為更活潑的酚氧基負(fù)離子 與重氮鹽發(fā)生偶聯(lián)，反應(yīng)需

5、在中性或弱堿性介質(zhì)（PH7-9）中進(jìn)行。本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)重氮反應(yīng)、偶合反應(yīng)來(lái)合成甲基橙，通過(guò)甲基橙的性質(zhì)及用途 來(lái)了解來(lái)了解偶氮染料的性質(zhì)和用途。1.2甲基橙的研究甲基橙的名稱甲基橙亦稱“金蓮橙-D。學(xué)名“對(duì)二甲氨基偶氮苯磺酸鈉”，或4-4-（二甲氨基）苯偶氮苯磺酸鈉鹽 英文名稱：Methyl Orange,化學(xué)式一一 W ： 7，分子量為327.33。甲基橙為橘黃色粉末。溶于熱水, 微溶于冷水，幾乎不溶于乙醇。甲基橙在中性或堿性介質(zhì)中呈現(xiàn)黃色，在酸 性介質(zhì)中磺酸鈉鹽變成對(duì)二甲氨基苯基偶氮苯磺酸的內(nèi)鹽型式（成對(duì)醌結(jié) 構(gòu)），呈現(xiàn)紅色。122甲基橙的性質(zhì)1:物理性質(zhì)：密度為:1.28 g/cm3，熔點(diǎn)

6、：300 C沸點(diǎn)：分解，橙黃色 粉末或魚鱗狀晶體，溶于水，不溶于乙醇等有機(jī)溶劑。2:化學(xué)性質(zhì)：甲基橙本身為酸性，變色范圍為pH:3.14.4，在酸性環(huán)境中呈紅色，在堿性環(huán)境中呈橙黃色，甲基橙吞食有毒，發(fā)生事故時(shí)或感覺(jué)不適時(shí)， 立即求助于醫(yī)生（可能時(shí)出示標(biāo)簽），甲基橙與皮膚接觸后，立即用大量水沖洗.甲基橙是酸堿指示劑，pH值變色范圍3.1（紅）-4.4（黃），測(cè)定多數(shù)礦酸、 強(qiáng)堿和水的堿度。容量測(cè)定錫 （熱時(shí)Sn2+（2+上標(biāo)）使甲基橙褪色）。強(qiáng)還原劑 （Ti3+（3+上標(biāo)）、Cr2+（2+上標(biāo)）和強(qiáng)氧化劑（氯、溴）的消色指示劑。分光光度測(cè) 定氯、溴和溴離子?？膳c靛藍(lán)二磺酸鈉或溴甲酚綠組成混合指

7、示劑，以縮短變色域和提高變色的銳靈性。氧化還原指示劑，如用于溴酸鉀滴定三價(jià)砷或銻。也可 用作酸堿滴定的指示劑和測(cè)定水的堿度。0.1%的甲基橙水溶液是常用的測(cè)定pH的指示劑，變色范圍是 pH3.14.4，及具體顏色變化分別是3.1以下紅色,3.1-4.4 橙色,4.4以上黃色。甲基橙的貯存方法貯存方法：儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)倉(cāng)間內(nèi)。遠(yuǎn)離火種、熱源。保持容器密封。防 止陽(yáng)光曝曬。應(yīng)與氧化劑、食用化工原料分開存放。操作現(xiàn)場(chǎng)不得吸煙、飲水、 進(jìn)食。搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。1 . 3甲基橙的應(yīng)用甲基橙是重要的酸堿指示劑和生物染料。目前，以廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和科學(xué) 研究中?，F(xiàn)作重介紹在分析化學(xué)中的應(yīng)用

8、。1. 3.1在酸堿滴淀中的應(yīng)用。甲基橙在酸堿滴淀中主要作酸堿指示劑。 肖曉輝2輝采用了氫氧化鈉溶液吸 收，用酚酞，甲基橙雙指示劑法，以鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定了窯渣中的碳。張娟 等以甲基橙為指示劑，通過(guò)非水滴定測(cè)定了酰胺縮醛。在氧化還原中的應(yīng)用甲基橙也用作氧化還原指示劑：如陳彩霞 用溴酸鉀法測(cè)定異煙肼片的含 量。張飛躍呵等將常量硫酸鈰法改為微量硫酸鈰法測(cè)定了水合銻酸鈉中微量的三 價(jià)銻。董亦斌利用剩余的二氯化錫還原甲基橙并使其褪色，在鹽酸介質(zhì)用二氯 化錫法測(cè)定了 Fe（川）。甲基橙也用作氧化還原預(yù)處理劑， 尹曉芳用鈰量法測(cè)定 了礦石中全鐵含量。李柏林8等用亞甲基藍(lán)-甲基橙混合指示劑，采用兩相滴定 法，

9、測(cè)定了三次采油用石油磺酸鹽中有效物的含量。在氧化還原光度分析法中的應(yīng)用甲基橙在氧化還原原光度分析法中主要用作還原劑，黃曲文9等利用溴酸鉀 在溴化鉀存在的強(qiáng)氧化性下使 Ar（川）氧化成Ar（ V），余下的溴酸鉀使甲基橙褪 色的氧化還原反應(yīng)測(cè)定了淤泥中微量的Ar（川）。李季蘋10等基于氯氣置換出溴化鉀中的溴，溴氧化甲基橙褪色原理，提出了甲基橙分光光度法測(cè)定了大氣中的在配合物水相光度分析中的應(yīng)用以甲基橙作配位劑的水相膠束多元配合物體系的光度法也有報(bào)道。侯明11等在PH=3.5-4.5鄰苯二甲酸氫鉀-鹽酸緩沖介質(zhì)中，用Sb（川）與甲基橙、溴化 十六烷基三甲銨形成有色膠束配合物，借分光光度法測(cè)定銅合金中

10、微量的銻。陳莉化12利用甲基橙與Cu（H ）在PH=3.6時(shí)與溴化十六烷基三甲銨形成三元膠束配 合物增溶于聚乙烯醇體系中，建立了三元配合物分光光度法人發(fā)中的銅。在萃取光度分析法中的應(yīng)用甲基橙在萃取光度法中也有廣范應(yīng)用王洪英13等利用PH=3.9時(shí)季銨脂類化合物與甲基橙形成離了形締合物，用氯仿萃取測(cè)定農(nóng)藥中季銨脂類的含量。:實(shí)驗(yàn)部分:1、實(shí)驗(yàn)原理豐宀ho3shQhn-Mcich3-ISFCHjHOAc J2、實(shí)驗(yàn)所使用到的儀器及藥品（1）儀器:100mL燒杯一個(gè)，500mL燒杯一個(gè)，電爐，膠頭滴管，玻棒，天 平（2）藥品：2.1g（ 0.01mol）對(duì)氨基苯磺酸晶體，0.8g（0.11mol）亞

11、硝酸鈉,1.2g （約1.3ml,0.0mol）N,N-苯二苯胺，鹽酸，氫氧化鈉，乙醇，乙醚， 冰醋酸，淀粉-碘化鉀試紙所有儀器均為分析純。3、實(shí)驗(yàn)步驟1、5%的氫氧化鈉的制備稱取5g氫氧化鈉固體,溶于95g蒸溜水中，加熱使之溶解。2、甲基橙的制備、低溫下合成甲基橙14-16(1) 重氮鹽的制備在燒杯中放置10mL5氫氧化鈉溶液2.1g (O.OImol)對(duì)氨基苯磺酸晶體，溫 熱使溶。另溶0.8g亞硝酸鈉于6mol水中，加入上述燒杯內(nèi)，用冰鹽浴冷至 05C .在不斷攪拌下，將3mL濃鹽酸與10mL水配成的溶液滴加到上述混合 溶液中，并控制溫度在5C以下。滴加完后用淀粉一碘化鉀試紙。然后在冰 鹽

12、浴中放置15min以保證反應(yīng)完全。(2) 偶合在試管內(nèi)混合1.2gN, N-二甲苯胺和1mL冰醋酸，在不斷攪拌下，將 此溶液慢慢加到上述冷卻的重氮鹽溶液中。加完后，繼續(xù)攪拌10min，然后慢慢加入25mL5氫氧化鈉溶液，直至反應(yīng)物變?yōu)槌壬?，這時(shí)反應(yīng)液呈堿性， 粗制的甲基橙呈細(xì)狀沉淀析出，將反應(yīng)物在沸水浴上加熱5mi n,冷至室溫后，再在冰水浴中冷卻，使甲基橙晶體析出完全。抽濾收集結(jié)晶，依次用少 量水、乙醇、乙醚洗滌，壓干。若要得到較純產(chǎn)品，可用溶有少量氫氧化鈉(約0.1g 0.2g )的沸水(每克粗產(chǎn)物約需25mL進(jìn)行重結(jié)晶。待結(jié)晶析出完全后，抽濾收集，沉 淀依次用小量乙醇、乙醚洗滌。得到橙色

13、的小葉片甲橙結(jié)晶，產(chǎn)量估計(jì)2.8克。二、常溫下合成甲基橙17-23對(duì)氨基苯磺酸的制備，稱取 2.5g對(duì)氨基苯磺酸，在500mL燒杯中與 1.5mLN,N-二甲苯胺混合均勻，加入 60mL水在強(qiáng)攪拌下加入20渝硝酸鈉 15mL滴加完后使反應(yīng)完全繼續(xù)攪拌25min，調(diào)PH值至堿性，加熱至沸，冷 卻，過(guò)濾得甲基橙粗品。若要得到較純產(chǎn)品，可用溶有少量氫氧化鈉(約0.1g 0.2g )的沸水(每克粗產(chǎn)物約需25mL進(jìn)行重結(jié)晶。得到純甲基橙結(jié)晶 3.9g。四、操作重點(diǎn)及注意事項(xiàng)1、對(duì)氨基苯磺酸是兩性化合物酸性比堿性強(qiáng)以酸性內(nèi)鹽形成存在。但重氮時(shí)， 又要在酸性溶液中進(jìn)行，因此生氨時(shí)，首先將對(duì)氨基苯磺酸與堿作

14、用變成水溶性 較大的細(xì)鹽。2、在低溫下合成甲基橙時(shí)，在重氮化過(guò)程中，嚴(yán)格控制溫度很重要，反應(yīng)溫度 高于5C則生成的重 氮鹽易水解用的酚，降低產(chǎn)率，導(dǎo)致失敗。3、用淀粉一碘化鉀試紙檢驗(yàn)時(shí)，若試紙不顯藍(lán)色，尚需補(bǔ)充亞硝酸鈉溶液。4）制備重氮鹽冷卻時(shí)，往往析出對(duì)氨基苯磺酸的重氮鹽。這是因?yàn)橹氐}在水 中可以電離，形成中性內(nèi)鹽，在低溫時(shí)難溶于水而形成細(xì)小晶體析出。5）耦合反應(yīng)時(shí)，若反應(yīng)物中含有未作用的 N, N-二甲基苯胺醋酸鹽，在加入氫 氧化鈉后，就會(huì)有難溶于水的 N,N-二甲基苯胺析出，影響產(chǎn)物的純度。6）濕的甲基橙在空氣中受光的照射后，顏色很快變深，所以一般得紫紅色粗產(chǎn) 物。7）重結(jié)晶操作應(yīng)迅速

15、，否則由于產(chǎn)物呈堿性，在溫度高時(shí)易使產(chǎn)物變質(zhì)，顏色 變深。用乙醇、乙醚洗滌的目的是使其迅速干燥8、粗產(chǎn)品呈堿性，溫度稍高，易使產(chǎn)物變質(zhì)，顏色變深，溫的甲基橙受日光照 射，亦會(huì)顏色變淡，通常在55 - 78 E烘干。五、結(jié)果與討論產(chǎn)率的計(jì)算1:低溫下合成甲基橙的計(jì)算C6H3QNSC i4Hi4N3NaOB1793272.1XX=（327X 2.1）/179X=3.8g甲基橙的產(chǎn)率=2.8/3.8 X 100%=73.6%常溫下合成甲基橙的計(jì)算C6H3QNSC 14H4N3NaOS1793272.5XX=(327 X 2.5)/179X=4.6甲基橙的產(chǎn)率=394.6 X 100%=84.7%六、

16、討論1、低溫的方法將對(duì)氨基苯磺酸堿化成水溶較好的鹽，然后在低溫強(qiáng)酸性環(huán) 境中發(fā)生重氮化反應(yīng)，制得重氮鹽于醋酸環(huán)境中與 N,N二甲基苯氨偶聯(lián)，堿化中 和制得.低溫方法的重氨化沒(méi)有充分的利用對(duì)氨基苯磺的酸性在重氮化反應(yīng)中的 作用。常溫法充分利用對(duì)氨基苯磺酸的酸性重氮化，在進(jìn)行重氮時(shí)，不需要外加酸來(lái)進(jìn)成含陰離子的重氮鹽，而是利用自身的磺酸基形成重氮鹽，省去了外加酸、 堿試劑，減小了酸堿的用量，降低了成本。2、重氮化合物一般都不穩(wěn)定，一般溫度越高穩(wěn)定性越差。低溫方法重氮化， 必須在溫度0-5 C強(qiáng)酸性環(huán)境中進(jìn)行，常溫下合成甲基橙突破了低溫條件的限 制，有關(guān)實(shí)驗(yàn)證明了重氮化合物的穩(wěn)定是由其環(huán)上的取代基決

17、定的，如苯環(huán)上帶有磺酸基和硝基能增加重氮化的穩(wěn)定性。所以對(duì)氨基苯磺能在常溫下進(jìn)生重氮 化。常溫方法降低了合成能耗同時(shí)大大簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)步驟，也縮短了合成時(shí)間。3、低溫下合成甲基橙先重氮化生成對(duì)氨基苯磺酸的重氮鹽，再與N, N-二甲基苯氨合成制得甲基橙，操作步驟多。常溫下合成甲基橙將重氮反應(yīng)與偶聯(lián)反 應(yīng)在同一容器中進(jìn)行，一步合成甲基橙，即對(duì)氨基苯磺與亞硝酸鈉進(jìn)行重氮反應(yīng) 生成重氮鹽，在同一體系中立即就與 N, N-二甲苯氨進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)，從而減少了 重氮鹽分解的可能性，所以產(chǎn)率高于低溫合成甲基橙的產(chǎn)率。7、參考文獻(xiàn)1 蘭州大學(xué)，復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系有機(jī)化學(xué)教研室編，第二版：高等教育出版社203-2042 肖

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