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1、對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化學與化工學院應用化學專業(yè)摘要：對羥基偶氮苯甲酸作為偶氮型材料合成的一個重要的中間體，對偶氮型化合物的合成及應用起著至關重要的作用。本文通過多次的實驗，對羥基偶氮苯甲酸的合成方法進行了研究討論，并對化合物的結(jié)構(gòu)進行了表征。關鍵詞：對羥基偶氮苯甲酸；重氮化反應；偶聯(lián)反應；質(zhì)譜；紅外光譜近年來，隨著材料科學的發(fā)展，偶氮型材料因其具有良好的光學性能、熱穩(wěn)定性、溶解性，特別是偶氮苯結(jié)構(gòu)在光作用下會發(fā)生可逆的順反異構(gòu)過程，具有獨特的光致取向特性，在光存儲、光全息技術(shù)及光信息處理等許多方面具有巨大
2、的潛在應用性，因而受到了廣泛的關注[1-2]。對羥基偶氮苯甲酸作為偶氮型材料合成的一個重要的中間體，對偶氮型化合物的合成及應用起著至關重要的作用。對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過程。重氮鹽的制備是利用：一級胺在冷的強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，在室溫即會分解放出氮氣，因此低溫才有利于重氮化反應的進行，通常溫度為0～5℃[4]。偶合反應是制備偶氮型材料的關鍵步驟，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，由偶氮基將兩個分子偶聯(lián)起來，生成偶氮化合物[5]。其中重氮陽離子是弱的親電試
3、劑，它將進攻苯環(huán)上電子云密度較大的碳原子。1試驗部分1.1試劑和原料有機蒸餾水，亞硝酸鈉（分析純），濃鹽酸（分析純），對氨基苯甲酸（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（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（IR），燒杯，量筒等。1.3樣品的制備1.3.1對氨基苯甲酸的重氮化反應在燒杯中放置10mL5%的氫氧化鈉溶液及1.37g對氨基
4、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。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
5、。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。對羥基偶氮苯甲酸的相對分子質(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為對羥基苯甲酸的分子離子峰。圖1中基峰的相對分子質(zhì)量93，的相對分子質(zhì)量為93，則可確定93為該離子的離子峰。圖1中，又一較強峰為121，，的相對分子質(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
6、3500～2500cm-1有強吸收峰，-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1630～1535cm-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，
7、苯環(huán)四種官能團。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2.2.1重氮化反應中酸的作用酸的用量為3mL,其中1mL酸與亞硝酸鈉反應產(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氨基苯甲酸發(fā)生下述偶聯(lián)反應[6]。2.2.2
