对羟基偶氮苯甲酸.doc

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1、对羟基偶氮苯甲酸的合成及结构表征作者：杨杰0908024114刘元霄0908024102化学与化工学院应用化学专业摘要：对羟基偶氮苯甲酸作为偶氮型材料合成的一个重要的中间体，对偶氮型化合物的合成及应用起着至关重要的作用。本文通过多次的实验，对羟基偶氮苯甲酸的合成方法进行了研究讨论，并对化合物的结构进行了表征。关键词：对羟基偶氮苯甲酸；重氮化反应；偶联反应；质谱；红外光谱近年来，随着材料科学的发展，偶氮型材料因其具有良好的光学性能、热稳定性、溶解性，特别是偶氮苯结构在光作用下会发生可逆的顺反异构过程，具有独特的光致取向特性，在光存储、光全息技术及光信息处理等许多方面具有巨大

2、的潜在应用性，因而受到了广泛的关注[1-2]。对羟基偶氮苯甲酸作为偶氮型材料合成的一个重要的中间体，对偶氮型化合物的合成及应用起着至关重要的作用。对羟基偶氮苯甲酸的合成主要分为重氮盐的制备和偶合两个过程。重氮盐的制备是利用：一级胺在冷的强酸存在的条件下和亚硝酸钠作用下生成重氮化合物[3]，由于大多数重氮盐不稳定，在室温即会分解放出氮气，因此低温才有利于重氮化反应的进行，通常温度为0～5℃[4]。偶合反应是制备偶氮型材料的关键步骤，主要通过重氮盐在弱酸性、中性或弱碱性条件下，与芳胺或酚类化合物作用，由偶氮基将两个分子偶联起来，生成偶氮化合物[5]。其中重氮阳离子是弱的亲电试

3、剂，它将进攻苯环上电子云密度较大的碳原子。1试验部分1.1试剂和原料有机蒸馏水，亚硝酸钠（分析纯），浓盐酸（分析纯），对氨基苯甲酸（分析纯），苯酚（分析纯），无水乙醇（分析纯），5%NaOH溶液，20%NaOH溶液，淀粉-碘化钾试纸。1.2仪器85-2恒温磁力搅拌器（国华企业生产），SHB-ⅢA循环水式多用真空泵（郑州长城科工贸有限公司），LGJ-12冷冻干燥机（宁波新芝生物科技股份有限公司），气相色谱-质谱联用仪（GC/MS）,红外分光光度计（IR），烧杯，量筒等。1.3样品的制备1.3.1对氨基苯甲酸的重氮化反应在烧杯中放置10mL5%的氢氧化钠溶液及1.37g对氨基

4、苯甲酸晶体，微热使其溶解。另溶0.8g亚硝酸钠于6mL水中，加入上述烧杯内，用冰盐浴冷却至0-5℃。在不断搅拌下将3mL浓盐酸与10mL水配成的溶液用常压滴液漏斗缓缓滴加到上述混合溶液中，控制温度在5℃以下，滴加完后，用淀粉-碘化钾试纸检验亚硝酸钠是否过量。然后在冰盐浴中继续搅拌15min以保证反应完全。1.3.2偶氮产物的制备在试管内混合0.94g苯酚与5%的氢氧化钠溶液，在不断搅拌下，将此溶液缓慢滴加到上述冷却的重氮盐溶液中。加完后，继续搅拌10min，然后加入适量的20%的氢氧化钠溶液至pH=8~10。将上述溶液放置于水浴中加热至全溶，然后放置于室温中冷却待晶体析出

5、。抽滤得橙红色疏松针状结晶。将上述晶体酸化并用无水乙醇重结晶，然后置于冷冻干燥机中干燥得橙黄色粉末。2结果与讨论2.1结构表征2.1.1质谱(MS)分析图1产品质谱图以甲醇为溶剂用GC/MS测定该产品，得到如图1所示的质谱图。对羟基偶氮苯甲酸的相对分子质量为242，而图1中的分子离子峰也是242，两者恰好吻合，所以242为对羟基苯甲酸的分子离子峰。图1中基峰的相对分子质量93，的相对分子质量为93，则可确定93为该离子的离子峰。图1中，又一较强峰为121，，的相对分子质量都为121，则121离子峰是，的离子峰。2.1.2产物红外（IR）分析：图2产品红外图如图2，该产品在

6、3500～2500cm-1有强吸收峰，-OH的特征吸收在3400～3500cm-1，羧羟基的红外特征吸收在3335～2500cm-1，苯环上的C-H的特征吸收在3010cm-1左右，而该产品目标结构中含酚羟基和羧羟基两种羟基，因而羟基具有较强的且宽度较大的吸收峰；所以该吸收峰是由和苯环上的C-H引起的；在1635cm-1处有吸收，N=N的特征吸收在1630～1535cm-1，则该吸收峰是N=N的吸收峰；在1490cm-1处有吸收，该吸收是苯环的吸收峰；在1683cm-1，1734cm-1处有吸收峰，该吸收为羰基的吸收。由以上数据可知，该化合物中存在-OH，N=N，C=O，

7、苯环四种官能团。2.1.3化合物紫外（UV）分析图3产品紫外图如图3，以甲醇为溶剂，配制0.0525mg/L的溶液进行紫外分析，得到图3所示的紫外图。在204nm处，吸光度为0.4817，为-COOH吸收峰；在253nm处,吸光度为0.32，为苯环吸收峰；在360nm处，吸光度为0.7933，为N=N吸收峰。2.2讨论2.2.1重氮化反应中酸的作用酸的用量为3mL,其中1mL酸与亚硝酸钠反应产生亚硝酸，1mL酸生成重氮盐，余下的过量的酸是为了维持溶液一定的酸度，防止重氮盐与未起反的对氨基苯甲酸发生下述偶联反应[6]。2.2.2