甲基橙合成方法的研究.pdf

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1、第32卷第3期重庆工商大学学报(自然科学版)2015年3月Vo1．32NO．3JChongqingTechnotBusinessUniv，(NatSciEd)Mar．20l5doi：10．16055／j．issn．1672—058X．2015．0003．016甲基橙合成方法的研究术黄飞，屈飞强，任晓琼(黄山学院化学化工学院，安徽黄山245041)摘要：以对氨基苯磺酸、亚硝酸钠和N，N一二甲基苯胺为原料，通过重氮化反应和偶合反应合成了甲基橙，比较了传统法合成甲基橙、常温下合成甲基橙、常温下水相介质中合成甲基橙；考察了反应物用量、反应温度、反应时间、溶液pH值和辅助剂对合成甲基橙的影

2、响，得到了优化合成条件；结果表明：常温下水相介质中合成甲基橙反应过程时间最少、反应温度容易控制、产率最高，产品纯度好；其中N，N一二甲苯胺用量为1．3mL，反应温度为20℃，反应时间为2h，溶液pH值为6，辅助剂为乙醇或乙醚，在此条件下，甲基橙的最高产率可达87．09％；方法操作简单，试剂和能耗少，产率高，适用于工业化生产。关键词：甲基橙；重氮化；偶合；合成中图分类号0625．64文献标志码：A文章编号：1672-058X(2015)03-0072—06甲基橙俗称金莲橙一D，化学名称为对二甲氨基偶氮苯磺酸钠。甲基橙是一种常用酸碱指示剂，广泛应用于生产和科学实验中，还可以作为生物染

3、料咱。重氮化反应和偶合反应是制备甲基橙所涉及的两个重要化学反应，也是合成偶氮染料的两个基本反应。甲基橙传统的合成方法是“逆加法”，即以对氨基苯磺酸为原料，在低温重氮化，其重氮盐在弱酸性介质中再与N，N--甲基苯胺偶联反应而制得l5j。现行高等院校有机化学实验教材中，甲基橙由对氨基苯磺酸、亚硝酸钠和盐酸在低温条件下重氮化反应生成重氮盐，再与N，N一二甲基苯胺偶合而成。方法温度较难控制、产率低、反应时间长j。目前，关于甲基橙实验改进的报道很多，常温下一步合成甲基橙¨’2’’实验操作简单、试剂损耗小、反应条件容易控制、实验时间短；常温水相介质中合成甲基橙在水相介质中发生重氮化偶联反应时

4、，无需加入酸或碱，产品产率较高。鉴于传统方法合成甲基橙缺点，根据目前合成甲基橙实验改进方法的优点，在此基础上，把传统方法和改进方法合成甲基橙进行比较，探究反应物用量、反应温度、反应时间、反应溶液pH值以及辅助剂对合成甲基橙产率的影响，经过优化得到了合成甲基橙的最佳条件。1实验部分1．1仪器与试剂NICOLEF-380傅里叶变换红外光谱仪(北京北分瑞利仪器(集团)公司)；DF-101D集热式恒温加热磁力搅拌器(河南巩义市予华仪器有限责任公司)；SHZ—D(11I)循环水式真空泵(河南巩义市予华仪器有限责任公司)；DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱(上海三发科学仪器有限公司)；B

5、S110S电子分析天平(北京赛多利斯天平有限公司)；对氨基苯磺酸，N，N一二甲基苯胺，亚硝酸钠，无水乙醇，乙醚，浓盐酸，氢氧化钠，冰醋酸等均为分析纯，购自中国国药集团化学试剂有限公司。收稿日期：2014—07—18；修回日期：2014—09—18．$基金项目：国家级大学生创新创业训练计划项目(201410375003)．作者简介：黄飞(1983-)，男，安徽砀山人，助教，硕士研究生，从事有机合成化学研究第3期黄飞，等：甲基橙合成方法的研究731．2实验原理对氨基苯磺酸和亚硝酸钠在酸性溶液中发生重氮化反应生成重氮盐，再与N，N一二甲基苯胺发生偶合反应生成甲基橙，其合成甲基橙的原理如

6、图1所示。"SO3H+一0H0．N=SO3Na但图1甲基橙合成原理1．3实验步骤1．3．1传统法合成甲基橙在烧杯中将10mL5％氢氧化钠溶液和2．1g对氨基苯磺酸温热混溶，把0．8g亚硝酸钠加人到该烧杯中。在低温条件下(0—5cI=)不断搅拌，将3mL浓盐酸加人到上述混合溶液中发生重氮化反应，生成重氮盐。在搅拌下，把1．3mLN，N一二甲基苯胺和1mL冰醋酸加入到重氮盐溶液中发生偶合反应，再缓慢加入3mL5％氢氧化钠溶液，至反应物变为橙色甲基橙。抽滤收集晶体，依次用少量水、乙醇、乙醚洗涤，烘干，计算产率。1．3．2常温下合成甲基橙在烧杯中加入2．1g对氨基苯磺酸、0．8g亚硝酸钠

7、和30mL水，常温条件下，磁力搅拌至完全溶解。把1．3mLN，N--"q~基苯胺缓慢滴加到烧杯中，搅拌20min，再加3mL5％氢氧化钠溶液，继续搅拌5rain。将混合物加热溶解，静置冷却，生成片状晶体后，抽滤得粗产物，粗产物用水重结晶后抽滤，并用10mL乙醇洗涤产物，得橙红色片状晶体，烘干，计算产率。1．3．3常温下水相介质中合成甲基橙在水相介质中，无需加入酸或碱，其他条件和“1．3．2常温下合成甲基橙”反应条件一样，通过重氮化反应和偶合反应合成甲基橙。2结果与讨论2．1反应物