甲基橙(實驗室酸堿指示劑)的制備

甲基橙（實驗室酸堿指示劑）的制備一、訓練要求1、學習和掌握甲基橙（實驗室酸堿指示劑）制備原理和方法，清楚反應的影響因素，進行制備方案的查詢和選擇。2、根據(jù)所確定的方案查閱并記錄原料、中間產物、副產物、產品的常規(guī)物性和毒理性質。做實驗環(huán)境的評估、選擇和安全預案。3、理解反應過程中出現(xiàn)的副反應，且在合成操作后，有邏輯的明確提純方案。4、根據(jù)實施路線和數(shù)量要求，合理選擇適合的玻璃儀器，輔助裝置，并能夠正確、熟練的搭建實驗裝置。5、能夠熟練的操作儀器，控制反應進程，對粗品進行純化處理，進行基本的性質檢測。6、實驗訓練中，能夠仔細觀察現(xiàn)象，正確分析現(xiàn)象的原因，進行對應的正確操作與處理。7、實驗過程中，及時、準確、正確的記錄實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象。實驗結束后進行數(shù)據(jù)的歸納、整理、計算。8、本實驗要求熟練掌握：試劑的稱量、低溫合成、洗滌與抽濾操作、干燥、以及熔點儀的使用。二、教學重點和難點重點：偶氮化合物的制備原理和方法，反應設備的搭建，減壓抽濾的原理和方法。難點：通過減壓抽濾去除固液混合組分中非產品成分的方法。甲基橙（實驗室酸堿指示劑）粗品的重結晶提純。本制備過程的粗產物是固液非均相體系，并含有副產物，使用減壓抽濾和重結晶的處理方式，獲得純度較高的產品是典型的固液混合相產物處理方法，在有機合成操作中具有代表意義。三、試驗原理中文別名：金蓮橙D外觀與性狀：橙黃色鱗狀晶體或粉末。分子量：327.24甲基橙的變色范圍是pH<3.1變紅，pH>4.4變黃，3.1?4.4呈橙色。

相對密度：1.28溶解性：微溶于冷水，易溶于熱水，幾乎不溶于乙醇最大吸收波長：505nm在酸堿滴定中主要用作酸堿指示劑，在氧化還原滴定法中可以用作氧化還原指示劑，在催化動力光度分析和氧化還原光度分析中主要用作還原劑，在配合物水相光度分析中主要用作配位劑。主反應：HO3SNH2O3SNaOHHO3SNH2O3SNaOHb NaOsSCH3M HOAcNH?+H2OH-CH3嚴H-CH3嚴］OAC原子遷移?NaO陰甲基橙CH3比紅色I酸式甲基橙）甲基橙是指示劑，它是由對氨基苯磺酸重氮鹽與N,N—二甲基苯胺的醋酸鹽，在弱酸性介質中偶合，首先得到亮黃色的酸式甲基橙稱為酸性黃，在堿中酸性黃轉變?yōu)槌赛S色的鈉鹽，即甲基橙。大多數(shù)重氮鹽很不穩(wěn)定，溫度高時易發(fā)生分解，所以重氮化反應和偶合反應都需在低溫下進行。同時強酸性介質的存在，防止重氮鹽與未反應的芳胺發(fā)生偶合。對氨基苯磺酸是兩性化合物，其酸性比堿性強，能形成酸性內鹽，它能與堿作用生成鹽，難與酸作用生成鹽，所以不溶于酸。但重氮化反應要求在酸性溶液中完成，因此，首先將對氨基苯磺酸與堿作用，生成水溶性較大的對氨基苯磺酸鈉，再進行重氮化反應。四、實驗步驟第一部分，重氮鹽的制備第一步：在100mL燒杯中，加入2.1g對氨基苯磺酸，10mL5%Na0H溶液，水浴中，加熱溶解，冷卻至室溫。第二步：加入0.8g亞硝酸鈉，溶解。攪拌下將混合物分批倒入裝有13mL冰水和2.5mL濃鹽酸的燒杯中，保持溫度在5°C以下（重氮鹽為細粒狀白色沉淀）。冰鹽浴中放置15min,使重氮化反應完全。第二部分，偶合反應第一步：在另一燒杯中加入1.2gN,N-二甲基苯胺，溶于1mL冰醋酸中，不斷攪拌下，將此溶液慢慢加到上述重氮鹽溶液中，繼續(xù)攪拌lOmin,使反應完全。慢慢加入15mL5%氫氧化鈉溶液，使反應物析出，反應物呈橙色。第二步：將反應物在沸水浴上加熱5min，使沉淀溶解，稍冷，置于冰浴中冷卻，抽濾，用少量水95%乙醇、乙醚洗滌，壓干。第三部分：產品精制階段第一步：將上述粗產品用沸水（每克粗產品約需25ml水）進行重結晶。待結晶完全析出，抽濾。依次用少量乙醇、乙醚洗滌［6］，壓緊抽干，得小鱗片狀甲基橙結晶。干燥后，稱重并計算產率。第二步：靜置到室溫，冰水冷卻，待結晶完全析出后，進行抽濾。用少量冷水洗滌濾餅兩次，壓緊抽干。第三步：將結晶用玻璃棒，轉移至表面皿中，自然晾干后稱量，計算產率。第四部分：定性檢驗溶解少許甲基橙于水中，觀察溶液的顏色。然后加入2滴稀鹽酸，觀察顏色的變化。再用3滴稀氫氧化鈉中和，再觀察顏色的變化。（標準產物為橙黃色鱗狀晶體或粉末，相對密度（20/4°C）：1.280）第五部分：清理玻璃儀器全部清洗至標準，放置。布氏漏斗清洗干凈，橡皮套管取下，擦干，妥善保存。清理試驗臺，打掃衛(wèi)生，實驗過程。注意事項：1、 為了使對氨基苯磺酸完全重氮化，反應過程中必須不斷攪拌。2、 正確安裝和使用冰水浴裝置。3、 減壓抽濾分離粗產物時，注意正確產品是在濾液中，還是在濾餅中。4、 重氮化反應控制溫度很重要，反應溫度若高于5C,則生成的重氮鹽易水解成苯酚，降低了產率。5、 若試紙不顯藍色，應酌情補加亞硝酸鈉溶液，并充分攪拌，直到剛顯藍色，可視為反應終點。但過量的亞硝酸會引起一系列氧化、亞硝基化等副反應。6、 粗產品呈堿性，溫度稍高時易使產物變質，顏色變深，濕的甲基橙受日光照射亦會使顏色變深，通?？稍?5~75C烘干。五、數(shù)據(jù)整理

產率計算：產率=產率計算：產率=實際產量理論產量xlOO%六、 實驗報告實驗報告涵蓋整個實驗的全過程，具體安排由實驗指導教師具體設定，并給出要求，以便學生完成。七、 問答題1、 本實驗中重氮化反應為什么要控制在0~5°C中進行？偶合反應為什么在弱酸性介質中進行？答：重氮化反應控制溫度很重要，反應溫度若高于5C,則生成的重氮鹽易水解成苯酚，降低了產率。同時強酸性介質的存在，防止重氮鹽與未反應的芳胺發(fā)生偶合。2、 對氨基苯磺酸進行重氮化反應時，為什么要先加堿使其變?yōu)辂}？答：可對氨基苯磺酸是兩性化合物，其酸性比堿性強，能形成酸性內鹽，它能與堿作用生成鹽，難與酸作用生成鹽，所以不溶于酸。但重氮化反應要求在酸性溶液中完成，因此，首先將對氨基苯磺酸與堿作用，生成水溶性較大的對氨基苯磺酸鈉，再進行重氮化反應。3、 減壓抽濾裝置分離產物時，如何操作？需要注意哪些？答：減壓過濾操作也就是抽濾，是利用真空水泵使抽濾瓶中的壓強降低，以達到固液分離的目的的操作。其裝置需要布氏漏斗、抽濾瓶、膠管、真空水泵、濾紙等組裝而成。注意事項：（1） 安裝儀器,檢查布氏漏斗與抽濾瓶之間連接是否緊密，真空水泵連接口是否漏氣；（2） 修剪濾紙，使其略小于布氏漏斗與，但要把所有的孔都覆蓋住，并滴加蒸餾水使濾紙與漏斗連接緊密；（3） 將固液混合物轉移到濾紙上；（4） 打開真空水泵開關，開始抽濾；（5） 過濾完之后，先抽掉抽濾瓶接管，后關真空水泵。（6） 盡量使要過濾的物質處在布氏漏斗中央，防止其未經過濾，直接通過漏斗和濾紙之間的縫隙流下。八、附錄1、實驗儀器燒杯、水浴鍋、電爐子、石棉網、布氏漏斗、抽濾瓶、真空水泵、量筒、電子天平、藥勺、稱量紙、濾紙、玻璃棒。2、實驗藥品對氨基苯磺酸、N,N-二甲基苯胺、亞硝酸鈉、濃鹽酸、冰醋酸、5%氫氧化鈉溶液、乙醇、乙醚、KI—淀粉試紙3、藥品的理化性能藥品名稱分子量(molwt)用 量(mL、g、mol)熔點(°C)沸點(C)比重(d420)水溶解度(g/100mL)對氨基苯磺酸209.212.1g(0.