基础化学实验Ⅱ （有机化学实验） 甲 基 橙 ( Methyl orange ）

实验技能训练要点: 第一次使用淀粉－碘化钾试纸监 测重氮盐的生成 2 巩固训练水溶液作溶剂的重结晶操作。 3 巩固训练固体有机物的干燥时间控制

内 容 提 要 一、实验目的与要求 二、实验原理 三、装置图 四、实验操作步骤及注意事项 五、实验讨论 六、实验思考问题 七、实验延伸

一、实验要求与目的 1、掌握偶氮苯化合物合成的反应原理 2、学会甲基橙的制备操作 3、复习用水作溶剂进行重结晶的操作

二、实验原理 1、甲基橙（别名金莲橙D）是一种酸碱指示剂，属偶氮类化合物（即含偶氮基-N=N-），此类化合物有色，常做染料，称做偶氮染料，通式为Ar-N=N-Ar/ 。 2、偶氮染料一般通过重氮基与酚类或芳胺发生偶联反应来进行制备，此反应对PH的要求是：前者在7-9下偶合，后者在4-7下偶合。PH过高或过低，都会降低反应物的浓度，影响偶联反应发生。

A为两性物质,其酸性大于碱性, 以酸内盐存在,不能与酸成盐

3、甲基橙之所以能作为指示剂，是因为它的分子内含有可成盐的基团（一般为酚羟基、氨基、磺酸基、羧基）即-HO3S和-N（CH3）2 ，这也是此类染料进行改善颜色和提高染色效果的基础。甲基橙的变色机理如下：

4、主要试剂的物化常数 对氨基苯磺酸 乙 醇 亚硝酸钠 乙 醚 N，N-二甲苯胺 冰醋酸 盐酸 淀粉-碘化钾试纸 氢氧化钠

三、装置图 烧杯 搅拌棒

四、实验操作步骤 （一）操作步骤(各试剂用量均减半量） （1）偶氮盐的制备 在烧杯中放置10mL5%氢氧化钠溶液及2.1g对氨基苯磺酸晶体，温热使溶。另溶0.8g亚硝酸钠于6mL水中，加入上述烧杯内，用冰盐浴冷至0-5℃。在不断搅拌下，将3mL浓盐酸与10mL水配成的溶液缓缓滴加到上述混合溶液中，并控制温度在5℃以下。滴加完后用淀粉-碘化钾试纸检验。然后在冰盐浴中放置15min以保证反应完全。

（2）偶合 在试管内混合1.2g（约1.3mL）N，N-二甲基苯胺和1mL冰醋酸，在不断搅拌下，将此溶液慢慢加到上述冷却的重氮盐溶液中。加完后，继续搅拌 10min，然后慢慢加入25mL5%氢氧化钠溶液，直至反应物变为橙色，这时反应液呈碱性，粗制的甲基橙呈细粒状沉淀析出。将反应物在沸水浴上加热5min，冷至室温后，再在冰水浴中冷却，使甲基橙晶体析出完全。

（3）分离： 抽滤收集结晶， 依次用少量水、乙醇、乙醚洗涤，压干 （4）提纯： 若要得到更纯的产品，可用溶有少量氢氧化钠（约0.1-0.2g）的沸水（每克粗产物约需25mL）进行重结晶。待结晶析出完全后，抽滤收集，沉淀依次用少量乙醇、乙醚洗涤。得到橙色的小叶片状结晶，产量2.5g。 （5）检验 溶解少许甲基橙于水中，加几滴稀盐酸，接着用稀氢氧化钠溶液中和，观察颜色变化。

（二）数据记录 产物名称 ： 甲基橙 产物外观 ： 产量（g）： 熔程(℃) ： 产 率(%) ： 酸碱指示检验： 产物名称 ： 甲基橙 产物外观 ： 产量（g）： 熔程(℃) ： 产 率(%) ： 酸碱指示检验： 减半量后由于玻璃仪器不配套，损失较大，但能得到产物，量在1.5-2.5克之间即可 14

（三）注意 1、 偶氮盐的制备： 1）对氨基苯磺酸的钠盐无色 2）0-5℃的温度控制及浓盐酸的浓度要够，重氮盐为肉色 3）用淀粉-碘化钾试纸检验反应的完全程度很重要，试纸变 蓝：HNO2+KI可生成I2 加料的顺序不要颠倒 2、偶合：加完叔胺和冰醋酸后，颜色为橙色或棕红色氢氧化钠 加入后溶液为棕红色 3、分离：水洗碱；乙醇洗水；乙醚洗醇，加快干燥速度 4、提纯：重结晶操作要迅速，否则由于产物呈碱性，在温度高 时易变质，颜色变深。产物自然晾干，烘干易使颜色 加深，甚至发黑 5、检验：水溶液为黄色，加酸后显红色，加碱后显黄色

（四）提问 在本实验中，制备重氮盐时为什么要把对氨基苯磺酸变成纳盐？本实验如改成下列操作步骤：先将对氨基苯磺酸与盐酸混合，再 滴加NaNO2溶液进行重氮化反应,可以吗?为什么?

五、实验讨论 结合本实验讨论影响重氮化 反应及偶联反应因素

六、实验思考问题 1. 偶氮类化合物所含的官能团是什么？ 2. 什么叫偶联反应 ? 试结合本实验讨论一下偶联反应的条件。 1. 偶氮类化合物所含的官能团是什么？ 2. 什么叫偶联反应 ? 试结合本实验讨论一下偶联反应的条件。 3. 试解释甲基橙在酸碱介质中的变色原因,并用反应式表示。 4. 重氮化反应中， NaNO2的量对反应有何影响？ 5. 重氮化反应为何要在较低温度下进行？ 6. 要使对氨基苯磺酸完全重氮化，可采取何种措施？ 7. 重结晶后，用乙醇、乙醚洗的目的是什么？ 溶液的酸碱度对反应有何影响？ 为什么实验得到的甲基橙一般颜色较深？ 10.淀粉-碘化钾试纸检验得到何种实验现象？试解释之？

七、实验延伸 还可用流动法进行甲基橙的合成，可 在室温下进行，但产率稍低。 另外甲基橙一般不做染料用，具体见鲍慈光《应用化学实验》一书

B.参考书： （1）有机化学实验．兰州与复旦合编（第二版） 北京：高等教育出版社，1994． （2）有机化学实验．兰州大学（第三版） 北京：高等教育出版社，2010． （3）胡宏纹 有机化学(第3版)．南京大学 北京：高等教育出版社，2006． （4）魏青 基础实验Ⅱ（有机化学实验） 北京：科学出版社，2011.