指示剂甲基橙的合成方法以及应用

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1、目录摘要： 2关键词： 21前言 21.1偶氮染料的研究现状 21.2甲基橙的研究 41.2.1甲基橙的名称 41.2.2甲基橙的性质 413甲基橙的应用 513.1在酸碱滴淀中的应用。 51.3.2在氧化还原中的应用。 51.3.3在氧化还原光度分析法中的应用 61.3.4在配合物水相光度分析中的应用 6三：实验部分： 61、实验原理 62、实验所使用到的仪器及药品 73、实验步骤 7一、低温下合成甲基橙 7二、常温下合成甲基橙 8四、操作重点及注意事项 8五、结果与讨论 9六、讨论 10七、参考文献 10八、致谢词 11甲基橙的合成焦婷摘要： 以对氨基苯磺酸结晶为先导化合物，利用重氮盐的制

2、备、偶 合反应来合成目的物甲基橙。用两种方法来制备甲基橙：一，甲 基橙在低温下的合成。二，常温下合成甲基橙。实验结果表明在常温 上合成甲基橙的产率最高。利用甲基橙在不同的 PH 值条件下所显现的颜色不同来证明所 得的产品是甲基橙。 关键词：甲基橙，对氨基苯磺酸，重氮盐，偶合反应,常温 1 前言1.1 偶氮染料的研究现状偶氮染料迄今为止为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 ）连接两个芳环形成的一类有机化合物。偶氮染料是合成染料中品 种最多的一类，广泛用于多种天然和合成纤维的染色和印花，也用于油漆、塑料、 橡胶等的着色。由于部分偶氮染料与人体接触过程中可释放出有致癌危险

3、的芳香胺化合物。 这种化合物致癌机理是被人体吸收后,经过一系列活化作用,使人体的 DNA 发生 结构和功能的变化,成为人体病变的诱因。偶氮染料也因为环保问题受到了禁用, 受禁品种已达 100 种以上,但因偶氮染料有色谱范围广,色种齐全,牢固度高等优 点,仍广泛用于纺织品 ,皮革制品等染色及印花工艺,有机光信息记录,临床医疗 诊断等生命科学领域。随着偶氮染料禁用政策的出台 ,对我国这样一个纺织品和服装出口大国的 影响已显现出来,在目前的国际贸易中的“绿色”已经成为一个话题 ,而且将一 直持续下去,面对咄咄逼人的“绿色壁垒”国内染料行业也应加大力度 ,加紧开 发替代产品。这一切并非说偶氮染料已被淘

4、汰，不可以再使用。相反。偶氮染料在高速光通 信、光信息处理、生命科学等科学技术领域地位日益提高，在化工染色和印染等 领域依然占据首席地位。为了改善颜色和提高染色效果，偶氮染料必须含有成盐的基团如酚羟基、 氨基、磺酸基和羧基。偶氮染料可通过重氮基与酚类或芳胺发生偶联反应来进行制备，反应速率受 溶液PH值影响颇大。重氮盐与芳胺偶联时，在高PH介质中，重氮盐易变成重氮 酸盐；而在低PH介质中，游离芳胺则容易变成铵盐，二者都会降低反应物的浓 度。Ar +H O 匸二 ArN二N-0-+2H+2 2ArH+H+ 匸二rNH23只有溶液的PH值某一范围内使两种反应物都有足够的浓度时，才能有效地发 生偶联反

5、应。胺的偶联反应与胺相似，为了合酚成为更为更活泼的酚氧基负离子 与重氮盐发生偶联，反应需在中性或弱碱性介质（PH7-9）中进行1。本实验是通过重氮反应、偶合反应来合成甲基橙，通过甲基橙的性质及用途 来了解来了解偶氮染料的性质和用途。1.2甲基橙的研究1.2.1甲基橙的名称甲基橙亦称“金莲橙-D”。学名“对二甲氨基偶氮苯磺酸钠”，或4-4-（二甲氨基）苯偶氮苯磺酸钠盐 英文名称：Methyl Orange，化学式 二腔三曲门3门尬二乜鸡，分子量为327.33。甲基橙为橘黄色粉末。溶于热水, 微溶于冷水，几乎不溶于乙醇。甲基橙在中性或碱性介质中呈现黄色，在酸 性介质中磺酸钠盐变成对二甲氨基苯基偶氮

6、苯磺酸的内盐型式（成对醌结 构），呈现红色。1.2.2甲基橙的性质1：物理性质：密度为：1.28 g/cm3，熔点：300 C沸点:分解，橙黄色 粉末或鱼鳞状晶体，溶于水，不溶于乙醇等有机溶剂。2：化学性质：甲基橙本身为酸性，变色范围为pH:3.14.4，在酸性环境 中呈红色，在碱性环境中呈橙黄色,甲基橙吞食有毒，发生事故时或感觉不适时， 立即求助于医生（可能时出示标签），甲基橙与皮肤接触后，立即用大量水冲洗.甲基橙是酸碱指示剂，pH值变色范围3.1（红）-4.4（黄），测定多数矿酸、 强碱和水的碱度。容量测定锡（热时Sn2+（2+上标）使甲基橙褪色）。强还原剂 （Ti3+（3+上标）、Cr2

7、+（2+上标）和强氧化剂（氯、溴）的消色指示剂。分光光度测 定氯、溴和溴离子。可与靛蓝二磺酸钠或溴甲酚绿组成混合指示剂，以缩短变色 域和提高变色的锐灵性。氧化还原指示剂，如用于溴酸钾滴定三价砷或锑。也可 用作酸碱滴定的指示剂和测定水的碱度。0.1%的甲基橙水溶液是常用的测定pH的指示剂，变色范围是pH3.1 4.4，及具体颜色变化分别是3.1以下红色, 3.1-4.4橙色,4.4以上黄色。1.2.3甲基橙的贮存方法 贮存方法：储存于阴凉、通风仓间内。远离火种、热源。保持容器密封。防 止阳光曝晒。应与氧化剂、食用化工原料分开存放。操作现场不得吸烟、饮水、 进食。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损

8、坏。13甲基橙的应用甲基橙是重要的酸碱指示剂和生物染料。目前，以广泛应用于生产和科学 研究中。现作重介绍在分析化学中的应用。13.1在酸碱滴淀中的应用。甲基橙在酸碱滴淀中主要作酸碱指示剂。肖晓辉2辉采用了氢氧化钠溶液吸 收，用酚酞，甲基橙双指示剂法，以盐酸标准溶液滴定了窑渣中的碳。张娟3 等以甲基橙为指示剂，通过非水滴定测定了酰胺缩醛。1.3.2 在氧化还原中的应用。甲基橙也用作氧化还原指示剂：如陈彩霞4用溴酸钾法测定异烟肼片的含 量。张飞跃5等将常量硫酸铈法改为微量硫酸铈法测定了水合锑酸钠中微量的三 价锑。董亦斌6利用剩余的二氯化锡还原甲基橙并使其褪色，在盐酸介质用二氯 化锡法测定了 Fe(

9、III)。甲基橙也用作氧化还原预处理剂，尹晓芳用铈量法测定 了矿石中全铁含量。李柏林8等用亚甲基蓝-甲基橙混合指示剂，采用两相滴定 法，测定了三次采油用石油磺酸盐中有效物的含量。1.3.3 在氧化还原光度分析法中的应用甲基橙在氧化还原原光度分析法中主要用作还原剂，黄曲文9等利用溴酸钾 在溴化钾存在的强氧化性下使Ar(III)氧化成Ar(V),余下的溴酸钾使甲基橙褪 色的氧化还原反应测定了淤泥中微量的Ar(III)。李季苹a等基于氯气置换出溴 化钾中的溴，溴氧化甲基橙褪色原理，提出了甲基橙分光光度法测定了大气中的 氯气。1.3.4 在配合物水相光度分析中的应用以甲基橙作配位剂的水相胶束多元配合物

10、体系的光度法也有报道。侯明11 等在PH=3.5-4.5邻苯二甲酸氢钾-盐酸缓冲介质中，用Sb(III )与甲基橙、溴化 十六烷基三甲铵形成有色胶束配合物，借分光光度法测定铜合金中微量的锑。陈 莉化12利用甲基橙与Cu(II )在PH=3.6时与溴化十六烷基三甲铵形成三元胶束配 合物增溶于聚乙烯醇体系中，建立了三元配合物分光光度法人发中的铜。1.3.5 在萃取光度分析法中的应用甲基橙在萃取光度法中也有广范应用王洪英1等利用PH=3.9时季铵脂类 化合物与甲基橙形成离了形缔合物，用氯仿萃取测定农药中季铵脂类的含量。三：实验部分:1、实验原理ho3s- x29话飞际阻N心卜匕+H2Och3HOAc

11、H_ CH3tF-lFCH3OAc-原孑迁移甲基磴a NaO3SQH32SFCH32、实验所使用到的仪器及药品(1) 仪器：100mL烧杯一个，500mL烧杯一个，电炉，胶头滴管，玻棒，天 平(2) 药品：2.1g (0.01mol)对氨基苯磺酸晶体,0.8g(0.11mol)亚硝酸钠,1.2g (约1.3ml,0.0mol) N,N-苯二苯胺，盐酸，氢氧化钠，乙醇，乙醚， 冰醋酸，淀粉-碘化钾试纸所有仪器均为分析纯。3、实验步骤1、5%的氢氧化钠的制备称取5g氢氧化钠固体，溶于95g蒸溜水中，加热使之溶解。2、甲基橙的制备一、低温下合成甲基橙（1）重氮盐的制备14-16在烧杯中放置10mL5

12、%氢氧化钠溶液2.1g （O.Olmol）对氨基苯磺酸晶体，温 热使溶。另溶 0.8g 亚硝酸钠于 6mol 水中，加入上述烧杯内，用冰盐浴冷至 05C.在不断搅拌下，将3mL浓盐酸与10mL水配成的溶液滴加到上述混合 溶液中，并控制温度在5C以下。滴加完后用淀粉一碘化钾试纸。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1.2gN, N-二甲苯胺和ImL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lOmin,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， 粗制的甲基橙呈细状沉淀析出，将反应物在沸水浴

13、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。抽滤收集结晶，依次用少 量水、乙醇、乙醚洗涤，压干。若要得到较纯产品，可用溶有少量氢氧化钠（约0.1g0.2g）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 淀依次用小量乙醇、乙醚洗涤。得到橙色的小叶片甲橙结晶，产量估计2.8 克。二、常温下合成甲基橙l7-23对氨基苯磺酸的制备，称取 2.5g 对氨基苯磺酸，在 500mL 烧杯中与 1.5mLN,N-二甲苯胺混合均匀，加入60mL水在强搅拌下加入20%亚硝酸钠 15mL滴加完后使反应完全继续搅拌25min，调PH值至碱性，加热至沸，冷 却，

14、过滤得甲基橙粗品。若要得到较纯产品，可用溶有少量氢氧化钠（约0.1g0.2g）的沸水 （每克粗产物约需25mL）进行重结晶。得到纯甲基橙结晶3.9g。四、操作重点及注意事项1、对氨基苯磺酸是两性化合物酸性比碱性强以酸性内盐形成存在。但重氮时， 又要在酸性溶液中进行，因此生氨时，首先将对氨基苯磺酸与碱作用变成水溶性 较大的细盐。2、在低温下合成甲基橙时，在重氮化过程中，严格控制温度很重要，反应温度高于5C则生成的重氮盐易水解用的酚，降低产率，导致失败。3、用淀粉碘化钾试纸检验时，若试纸不显蓝色，尚需补充亚硝酸钠溶液。4) 制备重氮盐冷却时，往往析出对氨基苯磺酸的重氮盐。这是因为重氮盐在水 中可以

15、电离，形成中性内盐，在低温时难溶于水而形成细小晶体析出。5) 耦合反应时，若反应物中含有未作用的N, N-二甲基苯胺醋酸盐，在加入氢 氧化钠后，就会有难溶于水的N,N-二甲基苯胺析出，影响产物的纯度。6) 湿的甲基橙在空气中受光的照射后，颜色很快变深，所以一般得紫红色粗产 物。7) 重结晶操作应迅速，否则由于产物呈碱性，在温度高时易使产物变质，颜色 变深。用乙醇、乙醚洗涤的目的是使其迅速干燥8、粗产品呈碱性，温度稍高，易使产物变质，颜色变深，温的甲基橙受日光照 射，亦会颜色变淡，通常在55-78C烘干。五、结果与讨论产率的计算1：低温下合成甲基橙的计算CH ONS C H N3NaOS6 13 3 14 14 31793272.1XX=(327X2.1)/179X=3.8g甲基橙的产率=2.8/3.8X100%=73.6%常温下合成甲基橙的计算CH ONSC H N3NaOS6 13 314 1431793272.5XX=(327X2.5)/179X=4.6甲基橙的产率=3.9/4.6X100%=84.7%