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1. 仪器
电子天平、电热套、普通玻璃仪器、布氏漏斗、吸滤瓶、循环真空水泵。
2. 试剂
对氨基苯磺酸、氢氧化钠溶液(5%、10%)、亚硝酸钠、浓盐酸、N,N二甲基苯胺、冰醋酸、饱和氯化钠溶液、乙醇、乙醚。
四、实验步骤
1. 对氨基苯磺酸重氮盐的制备
在100mL烧杯中,加入2.1g(0.01mol)对氨基苯磺酸晶体和10mL(0.013mol)5%NaOH溶液,在热水浴中温热使之溶解[1]。
冷至室温后,加0.8g(0.11mol)亚硝酸钠,溶解后,在搅拌下将该混合溶液分批滴入装有13mL冰水和2.5mL浓盐酸的烧杯中[2],使温度保持在5℃以下(冰水浴冷却)[3],很快就有对氨基苯磺酸重氮盐的细粒状白色沉淀[4],为了保证反应完全,继续在冰浴中放置15min。
2. 偶合
在一支试管中加入1.3mLN,N二甲基苯胺和1mL冰醋酸,振**使之混合。
在搅拌下将此溶液慢慢加到上述冷却的对氨基苯磺酸重氮盐溶液中,加完后,继续搅拌10min,此时有红色的酸性黄沉淀,然后在冷却下搅拌,慢慢加入15mL10%NaOH溶液。
反应物变为橙色,粗的甲基橙呈细粒状沉淀析出。
将反应物加热至沸腾,使粗的甲基橙溶解后,稍冷,置于冰浴中冷却,待甲基橙全部重新结晶析出后,抽滤收集结晶。
用饱和氯化钠水溶液冲洗烧杯2次,每次用10mL,并用这些冲洗液洗涤产品。
3. 纯化
如需进一步纯化产品,可将滤饼连同滤纸转移到盛有75mL热水的烧杯中,微微加热并且不断搅拌,滤饼几乎全溶后,取出滤纸让溶液冷却至室温,然后在冰浴中再冷却,待甲基橙结晶全析出后,抽滤。
依次用少量乙醇、乙醚洗涤产品[5]。
产品干燥后称量,约2.5g。
产品性能检测试验,可溶解少许合成的甲基橙于水中,加几滴稀盐酸,然后用稀氢氧化钠溶液中和,观察溶液的颜色有何变化。
本实验约需4h。
【注释】
[1] 对氨基苯磺酸是一种两性有机化合物,其酸性比碱性强,它能与碱作用生成盐,但不溶于酸。
由于重氮化反应需要在酸性溶液中完成,因此,进行重氮化反应前,首先将对氨基苯磺酸与碱作用,变成水溶性较大的对氨基苯磺酸钠。
[2] 在重氮化反应中,亚硝酸钠经酸化生成亚硝酸,同时,对氨基苯磺酸钠转变为对氨基苯磺酸从溶液中以细粒状沉淀析出,并立即与亚硝酸作用,发生重氮化反应,生成粉末状的重氮盐。
为了使对氨基苯磺酸完全重氮化,反应过程必须不断搅拌。
[3] 重氮化反应过程中,控制温度很重要,反应温度高于5℃,则生成的重氮盐易水解成酚类化合物,降低产率。
[4] 反应终点可用淀粉碘化钾试纸检验,若试纸显蓝色表明亚硝酸过量。
析出的碘遇淀粉就显蓝色。
2HNO2+2KI+2HO+2H2O+2KCl
这时应加入少量尿素除去过多的亚硝酸,因为亚硝酸能起氧化和亚硝基化作用,其用量过多,会引起一系列副反应。
[5] 用乙醇、乙醚洗涤的目的是使产品迅速干燥。
五、思考题
(1) 本实验中,重氮盐的制备为什么要控制在0~5℃中进行?偶合反应为什么在弱酸性介质中进行?
(2) 在洗涤粗产品时为什么要用饱和氯化钠水溶液?
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