對(duì)羥基偶氮苯甲酸

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1、對(duì)羥基偶氮苯甲酸的合成及結(jié)構(gòu)表征作者：楊杰0908024114劉元霄0908024102化學(xué)與化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)摘要：對(duì)羥基偶氮苯甲酸作為偶氮型材料合成的一個(gè)重要的中間體，對(duì)偶氮型化合物的合成及應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。本文通過多次的實(shí)驗(yàn)，對(duì)羥基偶氮苯甲酸的合成方法進(jìn)行了研究討論，并對(duì)化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。關(guān)鍵詞：對(duì)羥基偶氮苯甲酸；重氮化反應(yīng)；偶聯(lián)反應(yīng)；質(zhì)譜；紅外光譜近年來，隨著材料科學(xué)的發(fā)展，偶氮型材料因其具有良好的光學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、溶解性，特別是偶氮苯結(jié)構(gòu)在光作用下會(huì)發(fā)生可逆的順反異構(gòu)過程，具有獨(dú)特的光致取向特性，在光存儲(chǔ)、光全

2、息技術(shù)及光信息處理等許多方面具有巨大的潛在應(yīng)用性，因而受到了廣泛的關(guān)注[1-2]。對(duì)羥基偶氮苯甲酸作為偶氮型材料合成的一個(gè)重要的中間體，對(duì)偶氮型化合物的合成及應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。對(duì)羥基偶氮苯甲酸的合成主要分為重氮鹽的制備和偶合兩個(gè)過程。重氮鹽的制備是利用：一級(jí)胺在冷的強(qiáng)酸存在的條件下和亞硝酸鈉作用下生成重氮化合物[3]，由于大多數(shù)重氮鹽不穩(wěn)定，在室溫即會(huì)分解放出氮?dú)?，因此低溫才有利于重氮化反?yīng)的進(jìn)行，通常溫度為0～5℃[4]。偶合反應(yīng)是制備偶氮型材料的關(guān)鍵步驟，主要通過重氮鹽在弱酸性、中性或弱堿性條件下，與芳胺或酚類化合物作用，由偶

3、氮基將兩個(gè)分子偶聯(lián)起來，生成偶氮化合物[5]。其中重氮陽離子是弱的親電試劑，它將進(jìn)攻苯環(huán)上電子云密度較大的碳原子。1試驗(yàn)部分1.1試劑和原料有機(jī)蒸餾水，亞硝酸鈉（分析純），濃鹽酸（分析純），對(duì)氨基苯甲酸（分析純），苯酚（分析純），無水乙醇（分析純），5%NaOH溶液，20%NaOH溶液，淀粉-碘化鉀試紙。1.2儀器85-2恒溫磁力攪拌器（國華企業(yè)生產(chǎn)），SHB-ⅢA循環(huán)水式多用真空泵（鄭州長城科工貿(mào)有限公司），LGJ-12冷凍干燥機(jī)（寧波新芝生物科技股份有限公司），氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC/MS）,紅外分光光度計(jì)（IR），燒杯，量筒等

4、。1.3樣品的制備1.3.1對(duì)氨基苯甲酸的重氮化反應(yīng)在燒杯中放置10mL5%的氫氧化鈉溶液及1.37g對(duì)氨基苯甲酸晶體，微熱使其溶解。另溶0.8g亞硝酸鈉于6mL水中，加入上述燒杯內(nèi)，用冰鹽浴冷卻至0-5℃。在不斷攪拌下將3mL濃鹽酸與10mL水配成的溶液用常壓滴液漏斗緩緩滴加到上述混合溶液中，控制溫度在5℃以下，滴加完后，用淀粉-碘化鉀試紙檢驗(yàn)亞硝酸鈉是否過量。然后在冰鹽浴中繼續(xù)攪拌15min以保證反應(yīng)完全。1.3.2偶氮產(chǎn)物的制備在試管內(nèi)混合0.94g苯酚與5%的氫氧化鈉溶液，在不斷攪拌下，將此溶液緩慢滴加到上述冷卻的重氮鹽溶液中。

5、加完后，繼續(xù)攪拌10min，然后加入適量的20%的氫氧化鈉溶液至pH=8~10。將上述溶液放置于水浴中加熱至全溶，然后放置于室溫中冷卻待晶體析出。抽濾得橙紅色疏松針狀結(jié)晶。將上述晶體酸化并用無水乙醇重結(jié)晶，然后置于冷凍干燥機(jī)中干燥得橙黃色粉末。2結(jié)果與討論2.1結(jié)構(gòu)表征2.1.1質(zhì)譜(MS)分析圖1產(chǎn)品質(zhì)譜圖以甲醇為溶劑用GC/MS測定該產(chǎn)品，得到如圖1所示的質(zhì)譜圖。對(duì)羥基偶氮苯甲酸的相對(duì)分子質(zhì)量為242，而圖1中的分子離子峰也是242，兩者恰好吻合，所以242為對(duì)羥基苯甲酸的分子離子峰。圖1中基峰的相對(duì)分子質(zhì)量93，的相對(duì)分子質(zhì)量為9

6、3，則可確定93為該離子的離子峰。圖1中，又一較強(qiáng)峰為121，，的相對(duì)分子質(zhì)量都為121，則121離子峰是，的離子峰。2.1.2產(chǎn)物紅外（IR）分析：圖2產(chǎn)品紅外圖如圖2，該產(chǎn)品在3500～2500cm-1有強(qiáng)吸收峰，-OH的特征吸收在3400～3500cm-1，羧羥基的紅外特征吸收在3335～2500cm-1，苯環(huán)上的C-H的特征吸收在3010cm-1左右，而該產(chǎn)品目標(biāo)結(jié)構(gòu)中含酚羥基和羧羥基兩種羥基，因而羥基具有較強(qiáng)的且寬度較大的吸收峰；所以該吸收峰是由和苯環(huán)上的C-H引起的；在1635cm-1處有吸收，N=N的特征吸收在1630～1

7、535cm-1，則該吸收峰是N=N的吸收峰；在1490cm-1處有吸收，該吸收是苯環(huán)的吸收峰；在1683cm-1，1734cm-1處有吸收峰，該吸收為羰基的吸收。由以上數(shù)據(jù)可知，該化合物中存在-OH，N=N，C=O，苯環(huán)四種官能團(tuán)。2.1.3化合物紫外（UV）分析圖3產(chǎn)品紫外圖如圖3，以甲醇為溶劑，配制0.0525mg/L的溶液進(jìn)行紫外分析，得到圖3所示的紫外圖。在204nm處，吸光度為0.4817，為-COOH吸收峰；在253nm處,吸光度為0.32，為苯環(huán)吸收峰；在360nm處，吸光度為0.7933，為N=N吸收峰。2.2討論2.2

8、.1重氮化反應(yīng)中酸的作用酸的用量為3mL,其中1mL酸與亞硝酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生亞硝酸，1mL酸生成重氮鹽，余下的過量的酸是為了維持溶液一定的酸度，防止重氮鹽與未起反的對(duì)氨基苯甲酸發(fā)生下述偶聯(lián)反應(yīng)[6]。2.2.2