Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie
Friedrich-Schiller-Universität Jena
Humboldtstraße 10, D-07743 Jena
Organisch-chemisches Praktikum
Für Studierende der Biochemie
Praktikumsanleitung
1
Inhaltsverzeichnis
1. Literatur ................................................................................................................. 4 2. Verhalten im Laboratorium .................................................................................. 5 3. Apparaturen für die organische Synthese ......................................................... 7 4. Arbeitsmethoden in der Organischen Chemie ................................................. 10 4.1 Umkristallisation........................................................................................ 10 4.2 Extrahieren ................................................................................................. 11 4.3 Trocknen von organischen Phasen ......................................................... 12 4.4 Destillation ................................................................................................. 12 4.5 pH-Wert messen ........................................................................................ 13 4.6 Dünnschichtchromatographie (DC) ......................................................... 14 5. Ansatzberechnung ............................................................................................. 15 6. Synthesevorschriften ......................................................................................... 16 6.1 Nucleophile Substitution – Williamson-Ethersynthese ............................. 16 6.2 Nucleophile Substitution – Alkylhalogenide .............................................. 18 6.3 Dehydratisierung von sek- und tert-Alkoholen .......................................... 20 6.4 Addition von Brom ........................................................................................ 21 6.5 cis-Cyclohexan-1,2-diol ................................................................................ 22 6.6 Cyclopropanierung ....................................................................................... 23 6.7 Friedel-Crafts-Reaktionen ............................................................................ 24 6.8 Nitrierung von Aromaten .............................................................................. 26 6.9 Bromierung von Aromaten ........................................................................... 28 6.10 Acetylsalicylsäure (Aspirin) ....................................................................... 29 6.11 Acetalisierung ............................................................................................. 30 6.12 Diels-Alder-Reaktionen ............................................................................... 31 6.13 o-Iodbenzoesäure ....................................................................................... 32 6.14 Verseifung von Carbonsäureestern .......................................................... 33 6.15 Carboxylierung von Phenolen ................................................................... 34 6.16 Veresterung von Carbonsäuren................................................................. 35 6.17 Oxidationen von Alkylaromaten mittels KMnO4 ....................................... 37 6.18 Wolff-Kishner-Reduktionen ........................................................................ 38 6.19 Aldol-Reaktionen......................................................................................... 39 6.20 Knoevenagel-Reaktionen ........................................................................... 40 6.21 Azofarbstoffe ............................................................................................... 41 6.22 p-Anissäure (4-Methoxybenzoesäure) ...................................................... 43 6.23 Paracetamol ................................................................................................. 44 6.24 p-Chlorbenzylalkohol.................................................................................. 45 6.25 Cyclopentanon-2-carbonsäureethylester ................................................. 46 6.26 Hippursäure ................................................................................................. 47 6.27 Reduktion mit Natriumborhydrid .................................................................... 48 7. Musterprotokoll ..................................................................................................... 49 8. Betriebsanweisung ............................................................................................. 51 9. H- und P-Sätze .................................................................................................... 53 9.1 Gefahrenhinweise (H-Sätze) ......................................................................... 54 9.2 Sicherheitshinweise (P-Sätze) ..................................................................... 57 2
Anmerkung:
Die Vorschriften stammen zum größten Teil aus dem Organikum.
Autorenkollektiv, Organikum (2004), 22. Auflage, Wiley-WCH, Weinheim.
Tietze, Eicher, Reaktionen und Synthesen, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York
3
1. Literatur
1)
K. Schwetlick, "Organikum" Wiley-VCH, 22. Ausgabe, 2004 ISBN 3-527-31148-3
(wichtiges Praktikums-Buch in der Organischen Chemie mit theoretischen Aspekten)
2)
S. Hünig; P. Kreitmeier, G. Märkl; J. Sauer "Arbeitsmethoden in der organischen
Chemie mit Einführungsprogramm "Lehmanns Media - LOB.de, Berlin 2008 ISBN 386541-234-3 (wertvoller, sehr praxisnaher Überblick über die grundsätzlichen Arbeitsmethoden in der Organischen Synthese); http://www.ioc-praktikum.de/
3)
Felderhoff, Hünig, Kemmerer, Kreitmeier, Märkl, Sauer, Seifert, Sustmann, Troll,
Wenner, Zeppenfeld "Integriertes Organisch-Chemisches Praktikum I.O.C.Praktikum), m. CD-ROM" Lehmanns Media LOB.de; Berlin 2007 ISBN 3-86541-1495 (Praktikumsbuch mit umfangreicher Literatursammlung, Praktikumsversuche nach
Reaktionsklassen gegliedert)
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2. Verhalten im Laboratorium
(1)
Jeder Student/ jede Studentin ist für die Ordnung und Sauberkeit seines/ihres Arbeitsplatzes und der Ausrüstung selbst verantwortlich. Es ist grundsätzlich verboten, Lebensmittel in den Praktikumssaal mitzubringen. Es gilt ein absolutes Rauchverbot im
gesamten Institut. Jacken, Mäntel und Taschen sind außerhalb der Praktikumsräume
in der Garderobe zu deponieren. Es ist festes, geschlossenes Schuhwerk zu tragen.
Beim Arbeiten mit aggressiven oder giftigen Substanzen sind Schutzhandschuhe zu
verwenden.
(2)
Im Laboratorium muss ständig eine Schutzbrille getragen werden. Es wird empfohlen,
im Praktikumsaal einen Arbeitsschutzkittel aus Baumwolle oder Leinen (Arbeitskittel
aus synthetischem Material sind nicht erlaubt!) zu tragen. Jeder hat sich vor Versuchsbeginn über das Gefahrenpotential der Stoffe (H-Sätze) und die notwendigen Schutzmaßnahmen (P-Sätze) zu informieren. Wenn möglich sollten alle Versuche im Abzug
durchgeführt werden.
(3)
Am ersten Praktikumstag werden alle Praktikanten über die Absperrhähne für
Gas/Wasser sowie die Notschalter für Elektroenergie und den Standort von Feuerlöschern/Löschsand, Verbandskasten sowie Telefon für den Notruf informiert. Die Standorte und die Funktionsweise der Augenduschen und Feuerlöschbrausen werden bekannt gegeben. In einem schweren Havariefall wird der Praktikumssaal auf Anweisung
des Praktikumsleiters auf den ausgewiesenen Fluchtwegen verlassen. Der Sammelplatz bei einer Evakuierung ist die Freifläche vor dem Döbereiner Hörsaal.
(4)
Aus Sicherheitsgründen dürfen grundsätzlich nur die im Skript angegebenen Experimente und nur unter Aufsicht von Lehrkräften durchgeführt werden. Chemikalien und
insbesondere Lösemittel sind sparsam zu verwenden. Das unbeaufsichtigte Betreiben
von Heizquellen ist untersagt. Brennbare Stoffe dürfen nicht mit offener Flamme erhitzt
werden. Es sind Vorkehrungen zum Verhindern von Siedeverzügen zu treffen (Siedestein, Rührmagnet).
(5)
Die aufgestellten Chemikalienflaschen sind nach Entnahme der Reagenzien wieder an
ihren ursprünglichen Standort zurückzubringen. Abgefüllte Reagenzien dürfen nicht
mehr in die Vorratsflaschen zurück gegossen werden! Werden Lösungen mit einer
Tropfpipette entnommen, ist darauf zu achten, dass Originallösungen nur mit einer
sauberen und trockenen Pipette entnommen werden dürfen. Nur so können Verunreinigungen der Lösungen vermieden werden.
(6)
Man vermeide jeden Hautkontakt mit Chemikalien. Informieren Sie sich über die Eigenschaften verwendeter Substanzen. Beachten Sie unbedingt die Gefahrensymbole
auf den Chemikalienflaschen. Entsprechend der Gefahrstoffverordnung (GefStoffV)
bzw. den EU-Rechtsvorschriften sind die entsprechenden H- und P-Nummern der ver-
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wendeten Chemikalien am Anfang jedes Versuches in einer Betriebsanweisung notiert.
Vor dem Arbeitsbeginn muss die Betriebsanweisung vom Assistenten unterzeichnet
werden. Entsorgungshinweise werden ebenfalls in die Betriebsanweisung aufgenommen.
(7)
Beachten Sie Aspekte des Umweltschutzes, insbesondere bei der sachgerechten Entsorgung von Chemikalien. Sämtliche Chemikalienrückstände, auch Probelösungen,
werden in spezielle Sammelbehälter entsorgt. Dabei ist zu unterscheiden in:
- organische halogenfreie Lösemittel,
- organische halogenhaltige Lösemittel
- Schwermetalle (Kupfer, Mangan)
- feste Rückstände (Chemikalien, kontaminierte Handschuhe, Filter)
- Glasbruch.
Keinesfalls dürfen Chemikalien in den Ausguss gelangen. Die gesammelten Lösungen
werden dann als Sondermüll durch unsere Mitarbeiter ordnungsgemäß entsorgt.
(8)
Sachbeschädigungen, Brände und Unfälle sind sofort Ihrem Assistenten zu melden!
Bei Unfällen, bei denen ärztliche Hilfe in Anspruch genommen wird, muss eine Unfallmeldung an den Sicherheitsbeauftragen des IOMCs erfolgen. Nicht anzeigepflichtige
Unfälle sind in das Verbandsbuch einzutragen.
(9)
Hantieren Sie vorsichtig mit den Glasgeräten (auch bei deren Reinigung); sie sind eine
Quelle für Schnittverletzungen und außerdem sehr teuer! Vorsicht ist auch beim Umgang mit Quecksilberthermometern geboten. Durch Glasbruch freigesetztes Quecksilber wird vom Assistenten mit speziellen Absorbentien aufgenommen und gesondert
entsorgt.
(10) Nach Beendigung des Praktikumstages ist der Arbeitsplatz zu säubern, alle verwendeten Geräte sind zu reinigen, Gas- und Wasserhähne zu schließen (Wasserwächter beachten) sowie die Stromzufuhr zu unterbrechen (Stecker ziehen).
(11) Bei einem Verstoß gegen diese Bestimmungen erfolgt zunächst eine Verwarnung und bei wiederholtem Verstoß ein Ausschluss vom
Praktikum. Die zu erbringenden Leistungen müssen zu einem späteren Zeitpunkt nachgeholt werden. Dies kann schlimmstenfalls erst
im darauf folgenden Jahr möglich sein.
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3. Apparaturen für die organische Synthese
Standardapparaturen I
1)
Rundkolben
2)
Rückflusskühler (Dimroth)
3)
Magnetrührstab (Siedeglocke, Siedesteine)
4)
Stativklammer
5)
Heizbad
6)
Heizplatte (Magnetrührer)
7)
Hebebühne
8)
Thermometer
9)
Blasenzähler
10)
Trockenrohr (z.B. CaCl2)
Bei der Synthese oder beim Umkristallisieren unter Rückfluss ist folgendes zu
beachten:
(1)
Die Normschliffe an Rundkolben und Kühler sind so ineinander zu stecken, dass die
Verbindung dicht ist. Eine zusätzliche Abdichtung kann durch Silikonfett erfolgen (geringe Mengen einsetzen).
(2)
Keinesfalls darf der Kühler mit einem Stopfen verschlossen werden.
(3)
Sowohl Kolben als auch Kühler werden mittels Klammern und Muffen am Stativsta
spannungsfrei, jedoch sicher befestigt.
(4)
In den Kolben gehört ein Rührmagnet (bei Suspensionen, dann muss ein Ölbad auf
einem Magnetheizrührer verwendet werden) oder ein Siedeglocke (bei Erhitzen von
klaren Flüssigkeiten im Heizpilz), um beim Erhitzen das Verspritzen des Kolbeninhalts infolge von Siedeverzügen zu vermeiden.
(5)
Der Kühler darf erst vom Kolben genommen werden, wenn der Kolbeninhalt nichtmehr siedet.
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Standardapparaturen II
1)
Dreihalskolben
2)
Stockthermometer
3)
Schliffstopfen
4)
Pulvertrichter
Standardapparaturen III
1)
Dreihalskolben
2)
Rückflusskühler (Dimroth)
3)
KPG-Rührer mit Halbmondrührblatt (Rührhülse, Zylinderschliff)
4)
Stativklammer
5)
Heizbad
6)
Heizplatte
7)
Hebebühne
8)
Thermometer
9)
Tropftrichter (Zugabe von Flüssigkeiten)
10)
Trockenrohr (z.B. CaCl2)
11)
Rührmotor
12)
Stativ
Standardapparaturen IV
d)
Zutropfen eines Edukts während der Reaktion, mechanisches Rühren, Rückfluss, Beobachtung der Gasentwicklung mit dem Blasenzähler
e)
Zutropfen einer Reaktionskomponente, das Reakti ons
gemisch enthält flüchtige Komponenten
und
ist
feuchtigkeitsempfindlich; Anschütz-Aufsatz
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f)
Gas
wird
als
Schutzgas
oder
als
Reaktions-
partner eingeleitet
g)
Entweichende aggressive Gase werden in einer
nachgeschalteten Waschflüssigkeit absorbiert
Standardapparaturen V
Bei Reaktionen, bei denen während der Umsetzung Wasser
gebildet wird, lassen sich die Ausbeuten wesentlich verbessern, indem man das Reaktionswasser kontinuierlich aus
dem Gleichgewicht entzieht (Le-Chatelier-Prinzip!)
⇒ Azeotrope Destillation
⇒ Wasserabscheider
⇒ Schlepper
Standardapparaturen VI
¾
Destillationskolben (maximal ¾ gefüllt)
¾
absteigender Kühler (Claisen-Brücke) mit Vorstoß und Vorlagekolben (Spinne)
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4. Arbeitsmethoden in der Organischen Chemie
4.1
Umkristallisation
Unter Umkristallisieren versteht man, dass ein Feststoff in der Siedehitze in einem geeigneten Lösemittel gelöst wird und dann in Form von Kristallen beim Abkühlen wieder ausfällt.
Die Verunreinigungen verbleiben dabei entweder vollständig in Lösung oder werden aus der
noch heißen Lösung durch Heißfiltration zügig abfiltriert. Das ideale Lösungsmittel löst dabei
das Rohprodukt bei Raumtemperatur nur wenig, in der Siedehitze jedoch sehr gut. Im Praktikum wird ausschließlich ein Lösungsmittel zum Umkristallisieren verwendet.
Wichtig ist hier, den Feststoff bei Raumtemperatur in einer möglichst kleinen Lösungsmittelmenge zu suspendieren1 und zum Rückfluss zu erhitzen. Erst in der Siedehitze wird dann
langsam!2 so lange weiter Lösungsmittel zugetropft bis sich alles gelöst hat. In der Laborpraxis verwendet man gerne zwei verschiedene Lösungsmittel nach dem Löser/Nicht-LöserPrinzip3.
Dabei ist das Produkt im Idealfall im Löser sehr gut, im Nicht-Löser überhaupt nicht löslich.
Das Rohprodukt wird im Nicht-Löser suspendiert und zum Rückfluss erhitzt. Nun wird in der
Siedehitze langsam der Löser zugetropft bis sich alles löst. Unabhängig vom verwendeten
Lösungsmittel(gemisch) lässt man die heiße Reaktionslösung langsam auf Raumtemperatur
abkühlen. Es ist sehr wichtig, die Reaktionslösung nicht zu schnell ab zu kühlen, da sonst
der Reinigungseffekt komplett verloren geht und der Stoff nur amorph und nicht kristallin ausfällt. Je nachdem wie viel vom Produkt bei Raumtemperatur auskristallisiert ist, kann noch
weiter mit Eis gekühlt werden. Anschließend wird abfiltriert und mit wenig kaltem Lösungsmittel gewaschen um den Dreck von den Kristallen zu spülen. Die Verbindung kann mehrere
Male umkristallisiert werden um den gewünschten Reinheitsgrad zu erhalten. Zu beachten ist
allerdings, dass mit jedem Umkristallisieren auch ein, wenn man ordentlich gearbeitet hat,
kleiner Teil des Produktes verloren geht.
___________________________________________________________________
1
Wenig Lösungsmittel ist deshalb wichtig, da der Feststoff der bereits bei Raumtemperatur gelöst ist, auch nicht wieder bei
Raumtemperatur ausfällt und somit die Ausbeute mit unter deutlich verringert.
2
Eine langsame Zugabe in kleinen Mengen ist deshalb wichtig, da sich der Feststoff nicht sofort im Lösungsmittel löst sondern
einen kurzen Moment benötigt. Auch hier gilt wieder, wer zu schnell und ungenau arbeitet schmälert die Ausbeute erheblich. Im
schlimmsten Fall fällt das Produkt nicht mehr aus.
3
Beide Lösungsmittel müssen vollständig miteinander mischbar sein.
10
Sollte nichts ausgefallen sein, kann man folgende „Tricks“ versuchen
(1)
Man stellt das Gefäß (Kolben oder Reagenzglas) mit der Lösung in ein mit Eis gefülltes Becherglas und reibt zusätzlich mit einem Glasstab an der Innenwand des Gefäßes. Dabei werden kleinste Glaspartikel abgeschabt, die als Kristallisationskeime in
der Lösung dienen können.
(2)
Fällt trotzdem nichts aus, löst sich der umzukristallisierende Stoff im verwendeten
Lösemittel (z.B. Ethanol) zu gut. Dann wird die gesamte Lösung nochmals zum Sieden erhitzt und tropfenweise ein „schlechteres“ Lösemittel (z.B. Wasser) zugegeben,
bis sich unter weiterem Sieden eine Trübung der Lösung einstellt. Danach wird abgekühlt.
(3)
Führt auch dieses Verfahren nicht zum Erfolg (oder ist die ausgefallene Kristallmenge
deutlich zu gering), muss ein Teil des Lösemittels am Rotationsverdampfer wieder
entfernt werden.
4.2
Extrahieren
Unter einer Extraktion versteht man ein Herauslösen eines oder mehrerer Stoffe mit Hilfe
eines Extraktionsmittels aus einem Feststoff oder einem flüssigen Gemisch. Bei letzterem
muss der herauszulösende Stoff besser im Extraktionsmittel löslich sein als im ursprünglichen Gemisch. In der Laborpraxis werden vor allem wässrige Phasen mit einem organischen
Lösungsmittel ausgeschüttelt. Gängige organische Lösungsmittel sind dabei Methylenchlorid
und Chloroform (beide sind schwerer als Wasser) sowie Diethylether und Ethylacetat (beide
sind leichter als Wasser). Wie dabei vorgegangen wird, soll im Folgenden kurz erläutert werden.
Extraktionsproblem 1: Die Zielverbindung befindet sich im Wasser. Das die Zielverbindung
enthaltene Gemisch wird in den Scheidetrichter überführt. Dann wird das organische Lösungsmittel (z.B. Diethylether, kurz Ether) und der Scheidetrichter mit einem Stopfen fest
verschlossen. Nun wird der Scheidetrichter aus der Halterung genommen und umgedreht
(Stopfen gut festhalten!). Es wird leicht geschüttelt, wobei ein Überdruck im Scheidetrichter
entsteht, der vorsichtig über das Küken entlassen
wird.1 Dies wird solange wiederholt bis kein Überdruck mehr im Scheidetrichter entsteht. Anschließend kann kräftig geschüttelt werden (eine intensive Durchmischung der Phasen ist
essentiell). Bevor der Scheidetrichter wieder in die Halterung gestellt wird, muss noch einmal
entlüftet werden. Nun wird kurz gewartet bis sich die Phasen trennen und die untere wässrige Phase abgetrennt.2 Die obere Etherphase, die das Produkt enthält, kann separat abgetrennt werden. Jetzt wird die wässrige Phase erneut in den Scheidetrichter überführt und wie
eben beschrieben mit Ether erneut extrahiert. Der Vorgang wird so oft wiederholt wie beschrieben; meist drei Mal.
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Extraktionsproblem 2: Die organische Phase soll mit Wasser gewaschen werden. Dies ist
zum Beispiel dann sinnvoll, wenn ein Nebenprodukt wasserlöslich ist, das somit leicht abgetrennt werden kann. Hierzu wird die organische Phase in den Scheidetrichter überführt und
dann mit Wasser extrahiert. Die Vorgehensweise ist dabei analog der oben beschriebenen,
nur mit dem Unterschied, dass nach der Phasentrennung die organische Phase in den
Scheidetrichter überführt wird um erneut mit Wasser extrahiert zu werden. In beiden Fällen
muss die „nasse“ organische Phase anschließend getrocknet werden.
___________________________________________________________________
1
ACHTUNG: Niemals den Überdruck in Richtung einer Person entlassen!!!
2
Sollte man die Phasengrenze nicht gleich sehen, hilft vorsichtiges schwenken des Scheidetrichters.
4.3
Trocknen von organischen Phasen
Bei der Extraktion fallen organische Gemische an, die noch einen Teil Wasser enthalten,
welcher für die spätere Aufarbeitung entfernt werden muss. Zu der organischen Phase, vorzugsweise in einem Erlenmeyerkolben mit Schliff, wird eine Portion Trockenmittel (z.B.
MgSO4 oder CaCl2 ) gegeben, der Erlenmeyerkolben mit einem Stopfen verschlossen und
intensiv geschüttelt oder gerührt (Vorsicht! Es kann ein Überdruck entstehen). Dabei bindet
das Trockenmittel das Wasser als Kristallwasser. Es wird solange Trockenmittel in kleinen
Portionen zugegeben bis die organische Phase nach dem Absetzen des Trockenmittels klar
ist. Nun wird die organische Phase über einen Faltenfilter abgetrennt. Nachdem das
Gemisch abgelaufen ist wird noch ein paar Mal mit wenig Lösungsmittel nachgespült um den
Verlust an anhaftendem Produkt zu verringern. Das Ergebnis ist eine getrocknete organische
Phase.
4.4
Destillation
Unter einer Destillation versteht man ein thermisches Verfahren, welches dem Zweck hat,
ein Gemisch von Flüssigkeiten zu trennen. Alle Verbindungen dieses Gemisches sollten dafür möglichst weit auseinander liegende Siedepunkte haben um eine einfache Trennung zu
ermöglichen. Wichtig bei einer Vakuumdestillation ist: Erst Vakuum anlegen, dann erhitzen!
Weiterhin wichtig ist, dass alle Schliffe gut gefettet sind (erkennbar daran das sie durchsichtig sind). Das Gemisch wird in den Destillationskolben überführt und bei Raumtemperatur
gerührt. Die eingekühlte Pumpe wird an die Destillationsapparatur angeschlossen, das Regelventil der Pumpe geöffnet und die Pumpe gestartet. Nun wird langsam das Regelventil für
den Druck geschlossen bis ein stabiles Vakuum erreicht wird.1 Erst jetzt wird das Ölbad erhitzt und die eigentliche Destillation beginnt.
2
Der Destillationskolben erwärmt sich nun auf
die Siedetemperatur der am niedrigsten siedenden Verbindung. Die Temperatur am Ther-
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mometer steigt an und die erste Komponente geht über. Ist die am leichtesten siedende Verbindung vollständig überdestilliert, fällt die Temperatur ab.3 Hat sich der Destillationskolben
auf die nächste Siedetemperatur erhöht, steigt die Temperatur am Thermometer abermals
an. Dieser Vorgang wiederholt sich so oft bis alle Komponente übergegangen sind. Dabei
wird die Fraktion als „rein“ angesehen, bei der die Temperatur beim Übergang der Komponente konstant ist. Die Flüssigkeit, die übergeht während die Temperatur ansteigt, wird als
Vorlauf bezeichnet und diejenige, die übergeht während die Temperatur wieder abfällt Nachlauf.4 Auch die Destillation ist, wie das Umkristallisieren, mit einem Verlust an Produkt verbunden, da stets ein kleiner Rest Flüssigkeit im Destillationskolben verbleibt, welcher nicht
destillierbar ist und Vorlauf und Nachlauf verworfen werden.
4.5
pH-Wert messen
Zum Messen des pH-Wertes werden ein Glasstab und kleine Stücke eines pH-Testpapieres
(Unitest) benötigt. Der Glasstab wird in die zu testende Lösung getaucht und dann die anhaftende Flüssigkeit auf das pH-Papier gegeben. Der Vergleich mit der Farbskala zeigt den pHWert an.
Weitere Informationen zu den Themen Umkristallisation, Destillation und Vakuumdestillation
siehe Gerätekunde sowie Broschüre “Sicheres Arbeiten in chemischen Laboratorien”, Kapitel
4.
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1
Hierbei ist stets der Destillationskolben im Auge zu behalten, da leichtflüchtige Verbindungen bereits bei Raumtemperatur unter
verminderten Druck sieden und zu einem schlagartigen Aufschäumen des Reaktionsgemisches führen können, wodurch es zu
einem mitreißen des Gemisches in die Auffangkolben kommen kann.
2
Wer den Destillationskolben in ein bereits 200°C heißes Ölbad taucht, läuft Gefahr, dass es zu einer Überhitzung im Kolben
kommt und die Reaktionslösung mit einmal übergeht.
3
Das Abfallen der Temperatur erklärt sich dadurch, dass sich die Gasphase wieder abkühlt (es siedet ja nichts mehr und der
Destillationskolben muss sich erst auf die nächste Siedetemperatur erwärmen), und ist damit ein sicheres Zeichen, dass nun
eine neue Komponente übergeht.
4
Vorlauf und Nachlauf sind mit der davor bzw. danach übergehenden Verbindung verunreinigt.
13
4.6
Dünnschichtchromatographie (DC)
Für die Dünnschichtchromatographie wird als stationäre Phase häufig Kieselgel auf Plastikoder Aluminiumfolie verwendet. Vorteilhaft nutzt man handelsübliche vorgefertigte Schichten.
Für die aufsteigende Chromatographie schneidet man sich mit einer Schere aus einer beschichteten Folie Streifen geeigneter Breite (ca. 1 cm je Probe) und maximal 10 cm Höhe.
Die Startlinie wird etwa 1 cm oberhalb des unteren Randes vorsichtig mit einem weichen
Bleistift markiert und auf diese Linie die verdünnten Substanzlösungen (ca. 1 %ig bzw. 1 bis
10 mg/ml) mittels einer dünnen Kapillare im Abstand von ca. 10 mm auftragen. Die entstehenden Substanzflecken sollen einen Durchmesser von 3 mm nicht überschreiten, um eine
optimale Wanderung zu erreichen. Keinesfalls darf die Kieselgelschicht zerkratzt oder beschmutzt werden! Nach dem Trocknen der Flecken an der Luft stellt man die DC-Folie senkrecht in ein geeignetes Gefäß (Chromatographie-Gefäß oder ein Becherglas mit Uhrglas als
Deckel), dessen Boden etwa 5 mm hoch mit dem jeweiligen Laufmittel bedeckt ist, und lässt
das Chromatogramm sich entwickeln. Kurz bevor die Laufmittelfront den oberen Rand der
Folie erreicht hat, entnimmt man die Folie mittels Pinzette und markiert die Front mit dem
Bleistift. Die DC-Folie kann an der Luft (Abzug), oder auf einer lauwarmen (nicht heißen!)
Heizplatte getrocknet werden. Falls die Substanzflecken keine Eigenfärbung aufweisen,
werden sie durch Anfärben mit geeigneten Reagenzien (manchmal reicht Erwärmen der DCFolie) oder mittels UV-Lampe (Löschung der Fluoreszenz des dem Kieselgel beigemengten
Fluoreszenzindikators) detektiert. Die Lage der Substanzflecken nach der Entwicklung
wird durch den RF-Wert (engl. ratio of fronts) charakterisiert.
Laufmittelfront
Rf =
Strecke Startlinie bis Substanzfleck (Mitte)
Strecke Startlinie bis Lösungmittelfront
Substanz
Startlinie
Der Rf-Wert ist somit stets kleiner als 1 und ist umso kleiner, je langsamer die Substanz
wandert. Er ist eine für jede Verbindung charakteristische Größe. Die Reproduzierbarkeit von
Rf-Werten hängt stark von verschiedenen Faktoren ab wie Umgebungstemperatur, Zusammensetzung der mobilen Phase, Schichtdicke der stationären Phase. Deshalb werden in der
Regel authentische Substanzen als Referenzverbindungen benötigt und zusammen mit der
Probe nebeneinander chromatographiert.
14
5. Ansatzberechnung
Falls nichts anderes vorgegeben (s. Anmerkungen) ist,
sollen von jedem Feststoff 5 g und von jeder Flüssigkeit
10 g synthetisiert werden.
Beispiel für eine Ansatzberechnung:
A + B → C
Ausbeute soll 80% betragen
Molare Masse M(A) in g/mol
Molare Masse M(B) in g/mol
Molare Masse M(C) in g/mol
Es sollen 10 g hergestellt werden:
Einbeziehung der Literaturausbeute
Masseberechnung von B
10 g
= x mol
M (C ) g * mol −1
x mol
= 1,25 x mol
0,8
m( B) = 1,25 x mol ⋅ M ( B) g ⋅ mol −1
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6. Synthesevorschriften
6.1 Nucleophile Substitution – Williamson-Ethersynthese
Kp. [°C]
Produkt
Butoxybenzen
p-Nitrophenetol
4-Ethoxyacetanilid
n
D
20
84-87 18-12 mbar
1,4969
F 60
(EtOH/Wasser)
F 133-135
(Isopropanol)
Ausgangs-
Alkylie-
Ausbeute
verbindung
rungsmittel
[%]
Phenol
C4H9-Br
73
p-Nitrophenol
C2H5-Br
60
Paracetamol
C2H5-Br
85
Butoxybenzen
In einem 100 ml-Rundkolben mit Magnetrührstab werden 0,10 mol Natriumhydroxid und 0,10
mol Phenol in 25 ml Wasser gelöst. Nach Zusatz von 0,12 mol 1-Brombutan und 0.5 g
Adogen 464 (Methyltrioctylammoniumchlorid, Phasentransferkatalysator) wird ein Rückflusskühler aufgesetzt und die Mischung 3-4 h unter Rückfluss (Badtemperatur 100 °C) zum Sieden erhitzt.
Isolierung und Reinigung
Man lässt die Reaktionsmischung erkalten und gießt sie mit Hilfe eines Trichters in einen 100
ml-Scheidetrichter. Die wässrige Phase wird abgetrennt und verworfen. Die organische Phase wird mit 20 ml 5proz. Natronlauge (1 g Natriumhydroxid auf 20 ml Lösung auffüllen) ausgeschüttelt. Nach dem Abtrennen der wässrigen Phase wird die organische Phase nochmals
mit 20 ml Wasser gewaschen, die wässrige Phase abgetrennt und die organische Phase
über Natriumsulfat getrocknet (Organische Phase sollte dann klar sein!). Das Trockenmittel
wird abgesaugt und das Rohprodukt im Vakuum destilliert.
16
p-Nitrophenetol
250 mmol Natrium werden in 300 ml wasserfreiem Ethanol gelöst. Die NatriumethanolatLösung wird im Eisbad abgekühlt und mit 0,20 mol p-Nitrophenol, 0,80 mol Ethylbromid und
ca. 1 g Kaliumiodid (feinpulverisiert) versetzt. Die breiartige Suspension wird unter intensivem Rühren (großer Rührfisch) 8h unter Rückfluss erhitzt, dabei scheidet sich feinkörniges
Natriumbromid ab und die orange Farbe des Reaktionsgemisches hellt sich nach gelb auf.
Das Ethanol wird zum größten Teil abdestilliert (Rotationsverdampfer möglich) und der
Rückstand unter Rühren in 800 ml 5 proz. Natronlagegeben. Die resultierende Suspension
wird mit 500 ml Ether extrahiert, wobei darauf geachtet werden sollte, dass es unter Umständen einige Stunden dauern kann, bis sich die gelbe etherische Phase von dem dunkelroten Rückstand im Scheidetrichter abtrennt. Man trennt die Phasen und trocknet die vereinigten organischen Phasen über Na2SO4. Man filtriert das Trockenmittel ab (mit Ether nachwaschen) und destilliert die vereinigten Etherphasen im Rotationsverdampfer soweit ab, bis im
Kolben eine tieforange viskose Lösung verbleibt, die nach kurzer Zeit und eventueller
Druckminderung im Rotationsverdampfer (vorher natürlich den Diethylether aus der Vorlage
entfernen!) als gelbes Pulver zurück bleibt.
4-Ethoxyacetanilid
70,0 mmol Natrium werden in 40 ml wasserfreiem Ethanol gelöst. Die so erhaltenen
Natriumethanolat-Lösung wird im Eisbad gekühlt und nacheinander mit 66,1 mmol Paracetamol, 1g Kaliumiodid (feinpulverisiert) und 0,21 mol Ethylbromid versetzt. Man erhitzt 2,5 h
unter Rühren zum Rückfluss, dabei scheidet sich ein körniger Niederschlag von Natriumbromid ab. (Die Temperatur des Ölbads ist sukzessive zu erhöhen, um das Sieden unter
Rückfluss aufrecht zu erhalten).
Nach Abkühlen werden 100 ml Wasser zugesetzt; man erhitzt gelinde, bis das NaBr sich
vollständig gelöst hat. Die Reaktionslösung wird im Eisbad abgekühlt, wobei 4Ethoxyacetanilid auskristallisiert. Es wird abgesaugt, mit wenig Wasser gewaschen und im
Vakuum im Exsikkator getrocknet.
Mögliche DC-Kontrolle: (SiO2/Essigester): Rf ~ 0,55.
17
6.2 Nucleophile Substitution – Alkylhalogenide
tert-Butylchlorid
In einem 500 ml Rundkolben mit Rückflusskühler werden 0,50 mol tert-Butylalkohol und
1,5 mol konz. Salzsäure 40 min kräftig gerührt (Abzug!). Es bilden sich zwei Phasen. Die
Phasen werden getrennt (bei kleinen Ansätzen am besten mit einer Pasteurpipette), die organische Phase mit gesättigter NaHCO3-Lösung neutral gewaschen (Vorsicht, Gasentwicklung!), danach zunächst mit ges. Natriumchlorid-Lösung und dann über Calciumchlorid getrocknet. Das Calciumchlorid wird abfiltriert. Destillation unter Normaldruck ergibt das Chloralkan als farblose Flüssigkeit vom Sdp.760 51 °C. Es empfiehlt sich dabei, die Vorlage mit Eis
zu kühlen! Das Ausschütteln mit einem Scheidetrichter führt aufgrund des geringen Siedepunkts zu enormen Ausbeuteverlusten. Am besten schwenkt man den Scheidetrichter nur
gründlich, statt „auszuschütteln“.
Unter dem Abzug arbeiten!
Kp. [°C]
Produkte
tert-Butylchlorid
n
D
20
51
1,3848
Ausgangsverbindung Ausbeute
tert-Butanol
70
18
1-Iod-3-methylbutan
In einem 250 ml Mehrhalskolben wird zu einer Lösung von 0,11 mol NaI in 100 ml wasserfreiem Aceton unter Rühren innerhalb von 30 Minuten eine Lösung von 0,1 mol 1-Brom-3methylbutan in 30 ml Aceton zugetropft und anschließend 1 Stunde unter Rückfluss gerührt.
Der entstandene Niederschlag wird abfiltriert und mit 50 ml Aceton gewaschen (Rückstand
entsorgen). Die vereinigten Lösungen werden am Rotationsverdampfer eingeengt. Der
Rückstand mit je 50 ml Ether und verdünnter Natriumthiosulfat-Lösung versetzt und in einem
Scheidetrichter durchgeschüttelt, wobei sich die obere Phase entfärbt. Die untere Wasserphase wird abgelassen und der Ether dann noch zweimal mit je 25 ml Wasser gewaschen.
Man trocknet die organische Phase über MgSO4 und destilliert im Vakuum den Rückstand
über eine Mikrodestille.
Kp. [°C]
Produkte
n
D
20
Ausgangsverbindung Ausbeute
146-148
1-Iod-3-methylbutan 51°C 41mbar
1-Brom-3-methylbutan
70
1,4923
19
6.3 Dehydratisierung von sek- und tert-Alkoholen
1 mol sekundärer Alkohol wird mit 0,5 mol 85%iger Phosphorsäure unter Rühren versetzt,
wobei sich die Reaktionsmischung erwärmt.
Anschließend erhitzt man dieses Gemisch in einer Destillationsapparatur im Ölbad auf 120
bis 160 °C, so dass das gebildete Olefin ständig abdestilliert. Das entstehende Olefin destilliert als Azeotrop mit Wasser ab. Bei tiefsiedenden Olefinen muss eine 20-cm-VigreuxKolonne verwendet und die Vorlage zusätzlich mit Eiswasser gekühlt werden.
Das Destillat wird im Scheidetrichter von der wässrigen Phase abgetrennt, mit Natriumsulfat
getrocknet und fraktioniert destilliert.
Anmerkung: Ohne Vigreux-Kolonne destillieren! Phasenabtrennung am besten mit Pipette!
Die Methode ist in der beschriebenen Form für Halbmikropräparationen geeignet.
Arbeiten müssen unter dem Abzug durchgeführt werden, da Olefine sehr übelriechend sind.
Kp. [°C]
Produkte
Cyclohexen
Cyclopenten
n
20
D
83
1,4464
45
1,4223
Ausgangsverbindung
Ausbeute
[%]
Cyclohexanol
60
Cyclopentanol
60
.
20
6.4 Addition von Brom
Vorsicht beim Arbeiten mit Brom Abzug benutzen, Gummihandschuhe tragen! Allylbromid ist
ein flüchtiges Alkylans und als krebserregend einzustufen!
trans-1,2-Dibromcyclohexan
In einem Dreihalskolben mit Rührer, Tropftrichter und Innenthermometer wird eine Lösung
von Cyclohexen (360 mmol), in Chloroform (200 ml) auf 0 °C gekühlt. Unter Rühren wird eine
Lösung von Brom (300 mmol) in Chloroform (100 ml) so zugetropft, dass die Innentemperatur 0-5 °C beträgt und keine nennenswerte Konzentration an unverbrauchtem Brom auftritt.
Danach wird die Lösung weitere 30 Minuten gerührt.
Isolierung und Reinigung
Die Lösung wird mit wasserfreiem K2CO3 (10 g) versetzt, 10 Minuten bei Raumtemperatur
gerührt und der Niederschlag abfiltriert. Das Lösungsmittel wird mit einer Destillationsapparatur bei Atmosphärendruck abdestilliert und der Rückstand über eine kurze VigreuxKolonne im Vakuum fraktionierend destilliert (Kp.25 mbar 109-110 °C).
aus R. Brückner et al., Praktikum Präparative Organische Chemie
1,2,3-Tribrompropan
In einem Dreihalskolben mit Rührer, Tropftrichter und Innenthermometer wird die ungesättigte Verbindung in der 2- bis 3-fachen Menge Chloroform auf 0 °C gekühlt. Bei 0 bis 5 °C tropft
man die äquimolare Menge Brom in etwa dem doppelten Volumen des gleichen Lösungsmittels unter gutem Rühren so zu, dass die Temperatur in den angegebenen Grenzen gehalten
wird und keine größere Konzentration unverbrauchten Broms auftritt (Farbe!). Im Falle einer
verbleibenden Braunfärbung wird mit wenig NaHSO3 Lösung gewaschen. Anschließend destilliert man das Lösungsmittel ab und reinigt den Rückstand durch Destillation.
Kp. [°C]
Produkt
trans-1,2-Dibrom-cyclohexan
1,2,3-Tribrompropan
n
20
D
11018 mbar
1,5540
100 24 mbar
1,5868
Ausgangsverbindung
Ausbeute
[%]
Cyclohexen
85
Allylbromid
80
21
6.5 cis-Cyclohexan-1,2-diol
In einem 500 ml Dreihalskolben mit Innenthermometer, Tropftrichter und Rührer werden 0,1
mol Cyclohexen in 180 ml Ethanol gelöst und mit einer Eis/Kochsalz-Mischung auf -10 °C
abgekühlt. Man lässt die Lösung von 0,09 mol Kaliumpermanganat und 10 g Magnesiumsulfat in 250 ml Wasser so zu tropfen, dass die Innentemperatur zwischen 0 und 5 °C bleibet
(Zeitbedarf ca. 1,5 – 2 h). Nach beendeter Zugabe rührt man weitere 30 Minuten im Eisbad.
Der gebildete Braunstein-Niederschlag wird im Abzug (Cyclohexengeruch!) bei schwachem
Vakuum über eine Schicht Celite abgesaugt und der Filterkuchen dreimal mit 60 ml Aceton
gewaschen. Ist das Filtrat nicht klar, so wird nochmals abgesaugt. Anschließend wird das
Filtrat im Vakuum auf etwa 120 ml eingeengt (Membranpumpe!), mit NaCl gesättigt und
fünfmal mit je 40 ml Chloroform extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über
Magnesiumsulfat getrocknet; im Anschluss wird das Lösungsmittel abdestilliert. Der ölige
Rückstand kristallisiert innerhalb weniger Minuten durch. Man saugt ab und wäscht mit Petrolether nach. Das Rohprodukt kann aus Cyclohexan umkristallisiert werden.
Produkt
cis-Cyclohexan-1,2-diol
Fp. [°C]
Kp. [°C]
101
118 19mbar
Ausgangsverbindung
Cyclohexen
Ausbeute
[%]
65
22
6.6 Cyclopropanierung
7,7-Dichlor-bicyclo[4.1.0]heptan
Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Addition von Dichlorcarben an Olefinen
0,1 mol Olefin und 1 mmol Benzyltriethylammoniumchlorid werden in 0,4 mol Chloroform
unter Zusatz von 1 mL Ethanol gelöst. Nach der Zugabe von 0,4 mol eiskalter, frisch bereiteter 50 %iger Natronlauge setzt eine stark exotherme Reaktion ein. Man rührt intensiv 1 Stunde bei Raumtemperatur, danach 5 Stunden bei 50 °C. Das erkaltete Gemisch wird in 500 mL
Wasser eingegossen, die organische Phase abgetrennt und die wässrige Schicht mit 100 mL
Chloroform ausgeschüttelt. Nach dem Trocknen der vereinigten organischen Phasen über
Na2SO4 dampft man das Lösungsmittel im Vakuum ab und destilliert den Rückstand.
Kp. [°C]
Produkt
7,7-Dichlor-bicyclo[4.1.0]heptan
n
D
20
78…79 20mbar
1,5028
Ausgangsverbindung
Cyclohexen
Ausbeute
[%]
78
23
6.7 Friedel-Crafts-Reaktionen
Acetophenon, Propiophenon, p-Methylacetophenon und
p-Methoxyacetophenon
Achtung! Es entwickelt sich Chlorwasserstoff. Abzug!
In einem 1-l-Dreiholskolben mit Rührer, Tropftrichter und Rückflusskühler mit Calciumchloridrohr werden 400 mL 1,2-Dichlorethan mit 1,2 mol fein gepulvertem Aluminiumchlorid
versetzt und unter Rühren und Kühlen mit Eiswasser 1,05 mol des Säurechlorids zugetropft.
Anschließend gibt man aus dem Tropftrichter 1 mol des Aromaten unter Kühlung mit Wasser
so zu, dass die Innentemperatur stets bei etwa 20 °C bleibt. Dann wird noch 1 Stunde gerührt und über Nacht stehengelassen.
Zur Zerlegung des Keton-Aluminiumchlorid-Komplexes gießt man vorsichtig auf etwa 500 mL
Eis und bringt evtl. ausgeschiedenes Aluminiumhydroxid mit etwas konz. Salzsäure in Lösung. Dann wird die organische Schicht im Scheidetrichter abgetrennt und die wässrige
Phase noch zweimal mit 1,2-Dichlorethan extrahiert. Die vereinigten Extrakte werden sorgfältig mit Wasser, 2 %iger Natronlauge und wieder mit Wasser gewaschen. Nach dem Trocknen über Kaliumcarbonat destilliert man das Lösungsmittel und schließlich das Keton im Vakuum.
Kp. [°C]
Produkte
Acetophenon
Propiophenon
p-Methylacetophenon
p-Methoxyacetophenon
n
D
20
94 27mbar
1,5340
92 15mbar
1,5270
110 19mbar
1.532
139 20mbar
Fp. 39
Ausgangsverbin-
Acylierungs-
Ausbeute
dung
mittel
[%]
Benzen
Acetylchlorid
70
Benzen
Propionylchlorid
70
Toluen
Acetylchlorid
70
Anisol
Acetylchlorid
75
24
tert-Butylbenzen
0,50 mol wasserfreies Aluminiumchlorid werden in 2,50 mol wasserfreiem Benzen suspendiert. Unter intensivem Rühren werden innerhalb von 45 Minuten 0,50 mol tert-Butanol so
zugetropft, dass eine Innentemperatur von +45 °C nicht überschritten wird. Es findet eine
lebhafte Gasentwicklung statt (Chlorwasserstoff, Vorsicht, Abzug!). Man rührt bei RT nach,
bis die HCl-Entwicklung zum Stillstand gekommen ist (ca. 2-4 h).
Das Reaktionsgemisch wird auf 300 g Eis gegossen, die organische Phase wird abgetrennt
und sukzessive mit Wasser, verdünnter wässriger Na2CO3-Lösung und wieder mit Wasser
gewaschen und anschließend über Mg2SO4 getrocknet. Das Benzen wird abdestilliert und
der verbleibende Rückstand im Vakuum fraktioniert.
Produkte
tert-Butylbenzen
Kp. [°C] n
D
20
57-58 °C 15 mbar
1,4920
Ausgangsverbindung
Ausbeute [%]
Benzen, tert-Butanol
65
25
6.8 Nitrierung von Aromaten
Achtung! Vorsicht beim Arbeiten mit Salpeter- und Schwefelsäure, Schutzbrille, Abzug! Diund Polynitroverbindungen dürfen nicht destilliert werden, da hierbei Explosionen möglich
sind.
Zur Herstellung der Nitriersäure legt man die Salpetersäure vor und fügt unter Kühlen mit
Eiswasser und Rühren die Schwefelsäure langsam zu. Die Zusammensetzung der Nitriersäure richtet sich nach der Reaktivität des zu nitrierenden Aromaten.
Für einen Ansatz von 0,1 mol reaktionsträgen Aromat nimmt man an: 10 mL (0,23 mol)
100%ige Salpetersäure (D = 1,5), 14 ml konz. Schwefelsäure.
In einen 250-mL-Dreihalskolben mit Rührer, Tropftrichter und Innenthermometer (Lüftung
lassen!) legt man 0,1 mol Aromat (Brombenzen, Nitrobenzen) vor. Dann gibt man unter
gutem Rühren und Kühlen die vorher auf mindestens 10 °C gekühlte Nitriersäure langsam
aus dem Tropftrichter zu, wobei man die Temperatur auf 5 bis 10 °C hält (Eisbad). Nach beendeter Zugabe wird noch 2 bis 3 Stunden gerührt.
2,4-Dinitro-toluen
Nitriersäure bei 60 °C zutropfen, 30 Min. auf 80 °C erhitzen. DC: EE/Heptan 4:1
Aufarbeitung
Danach gießt man die Reaktionsmischung vorsichtig in etwa 300 ml Eiswasser und rührt gut
durch. Feste Produkte werden abgesaugt, gründlich mit Wasser gewaschen und weiter gereinigt (umkristallisiert).
Flüssige Nitroverbindungen trennt man im Scheidetrichter ab, die wässrige Lösung wird einmal ausgeethert, die vereinigten organischen Phasen werden mit Wasser, bis zur Neutralität
mit Natriumhydrogencarbonatlösung und nochmals mit Wasser gewaschen, über Calciumchlorid getrocknet und destillativ aufgearbeitet.
p-Brom-nitrobenzen: DC: Heptan / Ethylacetat 4:1
Produkte
Fp. [°C]
Ausgangsverbindung
Ausbeute [%]
m-Dinitrobenzen
90 (EtOH)
Nitrobenzen
80
2,4-Dinitrotoluen
71 (MeOH)
p-Nitro-toluen
80
p-Brom-nitrobenzen
126 (EtOH)
Brombenzen
80
4-Chlorbenzoesäure
90
Benzylcyanid
50
4-Chlor-3-nitrobenzoesäure 186-187 (EtOH)
(4-Nitrophenyl)acetonitril
115-116 (EtOH)
26
(4-Nitrophenyl)acetonitril
Zu 65 ml konz. Salpetersäure (65 proz.) gibt man bei 5 °C unter Rühren langsam 65 ml konz.
Schwefelsäure hinzu. Dann tropft man unter Rühren innerhalb von 30 min 0,20 mol
Benzylcyanid so hinzu, dass die Temperatur des Reaktionsgemisches 20 °C nicht überschreitet.
Nach beendeter Zugabe wird noch 1 h bei Raumtemperatur nachgerührt (Abzug!). Danach gießt man auf 250 ml Eis und saugt den ausgefallenen Niederschlag scharf ab. Umkristallisation aus ca. 120 ml Ethanol liefert das Produkt als hellgelbe Blättchen.
Bei
ungenügendem
Kühlen
besteht
die
Gefahr
der
Übernitrierung.
Dünnschicht-
chromatografisch können die Produkte aufgetrennt werden.
(4-Nitrophenyl)acetonitril DC: CHCl3 Rf~0,57; EE/Heptan 1:1 Rf~0,6 (Edukt 0,7-0,8)
4-Chlor-3-nitrobenzoesäure
0,30 mol 4-chlorbenzoesäure werden vorsichtig in kleinen Portionen in 3,6 mol 100 proz.
Salpetersäure eingetragen. Dabei erwärmt sich das Gemisch stark und es entstehen nitrose
Gase (Vorsicht, im Abzug arbeiten!).er Zugabe erhält man eine klare Lösung, die noch 1h
nachgerührt wird.
Das Reaktionsgemisch wird im Eisbad gekühlt und unter Rühren in 600 ml eines
Eis/Wasser-Gemisches eingegossen; dabei fällt das Produkt als farbloser Niederschlag aus.
Dieser wird abgesaugt, mit Eiswasser neutral gewaschen und im Trockenschrank bei +100
°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet.
Apparatur: 500ml-Dreihalskolben, Tropftrichter mit Druckausgleich, Innenthermometer, Rührer
Mögliche DC-Kontrolle: (SiO2/Ethanol): Rf ~ 0,70.
27
6.9 Bromierung von Aromaten
p-Brom-tert-butylbenzol
Zu 0,1 mol tert-Butylbenzol und 200 mg Eisenpulver lässt man 0,1 mol Brom unter gutem
Rühren bei Raumtemperatur zutropfen. Wenn nach Zugabe von wenig Brom und einer gewissen Induktionsperiode noch kein Bromwasserstoff entwickelt wird, kann vorsichtig auf 30
bis 40 °C erwärmt werden. Ist die Reaktion angesprungen, wird bei Raumtemperatur weiter
gearbeitet.
Wichtig: Gasableitung für HBr nicht vergessen und wenn HBr-
Entwicklung einsetzt mit Wasserbad kühlen, da Reaktion sehr heftig ablaufen kann.
Nach Stehen über Nacht wäscht man mit Wasser, das etwas Natriumhydrogensulfit enthält,
10%ige Natronlauge und wiederum mit Wasser und destilliert im Vakuum. Ölpumpe!
Kp. [°C]
Produkt
p-Brom-tert-butylbenzol
n
D
20
105 10mbar
1,5309
Ausgangsverbindung
Ausbeute [%]
tert-Butylbenzol
80
2,4,6-Tribromphenol
Zu einer Lösung von 52,0 mmol Phenol in 250 ml Wasser werden unter intensivem Rühren
157 mmol Brom (Vorsicht bei Arbeiten mit Brom! Abzug!) zugesetzt. Das Produkt fällt sofort
als farbloser, flockiger Niederschlag aus. Es wird abgesaugt, mit Wasser gewaschen und
aus Ethanol umkristallisiert.
Mögliche DC-Kontrolle: (SiO2/Toluen): Rf ~ 0,50
Produkt
2,4,6-Tribromphenol
Fp. [°C] Ausgangsverbindung
94-95
Phenol
Ausbeute [%]
85
28
6.10 Acetylsalicylsäure (Aspirin)
Allgemeine Arbeitsvorschrift für die Acetylierung von Salicylsäure
In einem 50-mL-Rundkolben werden 4,6 g Salicylsäure mit 7 mL Acetanhydrid versetzt (im
Abzug arbeiten). Man gibt mittels einer Tropfpipette 2 Tropfen konzentrierte Schwefelsäure
zu und schwenkt den offenen Kolben vorsichtig zur besseren Durchmischung mehrmals um.
Dann wird ein Magnetrührstäbchen vorsichtig in den Kolben eingebracht, und 30 min im Ölbad bei 110°C erhitzt. Man lässt abkühlen und gießt die erhaltene Mischung langsam unter
kräftigem Rühren auf 70 mL Eiswasser in ein 250 mL-Becherglas. Das als Feststoff ausgefallene Aspirin wird abgesaugt, mit reichlich destilliertem Wasser gewaschen und weitgehend
trocken gesaugt.
Das Rohprodukt wird aus Ethanol:Wasser = 1:2 umkristallisiert und im Vakuum getrocknet.
Produkt
Acetylsalicylsäure
Fp. [°C]
133-136 °C
unter Zersetzung
Ausgangsverbindung
Ausbeute [%]
Salicylsäure
85
29
6.11 Acetalisierung
Cyclohexanonethylenketal
0,1 mol (d = 0,95 g/ml) Cyclohexanon, 0,12 mol (d = 1,1 g/ml) Ethylenglykol, 50 ml Toluol
und 0,2 g p-Toluolsulfonsäure werden in einem Rundkolben mit Wasserabscheider und
Rückflusskühler (Siedeglocke nicht vergessen!) gegeben. Danach wird auf dem Ölbad (Badtemperatur max. 170 °C) erhitzt, bis sich kein Reaktionswasser im Wasserabscheider sammelt. Nach beendeter Reaktion (ca. 2 Std.) lässt man abkühlen, wäscht sorgfältig mit verdünnter Natronlauge und Wasser, trocknet mit Kaliumcarbonat und destilliert abschließend.
Kp. [°C]
Produkt
Cyclohexanonethylenacetal
n
D
20
73 17mbar
1,4583
Ausgangsverbindung
Ausbeute [%]
Cyclohexanon
90
4'-Nitrophenyl-1,3-dioxolan
In einer trockenen Apparatur aus 250 ml-Rundkolben mit Magnetrührstab, Wasserabscheider und Rückflusskühler werden 50.0 mmol 4-Nitrobenzaldehyd, 55.0 mmol Ethylenglykol
und 0.40 g 4-Toluolsulfonsäure-Monohydrat in 90 ml Cyclohexan vorgelegt und unter Rühren
solange am Wasserabscheider unter Rückfluss zum Sieden erhitzt, bis sich kein Wasser
mehr abscheidet (ca. 2 h).
Isolierung und Reinigung
Die noch heiße Reaktionsmischung wird sofort vom öligen Rückstand in einen 250 mlErlenmeyerkolben abdekantiert, der Erlenmeyerkolben wird mit einem Uhrglas abgedeckt.
Beim Abkühlen kristallisiert das Rohprodukt aus, zur Vervollständigung der Kristallisation
wird noch 30 Minuten im kalten Wasserbad (ca. 5-10 °C) gekühlt. Das Rohprodukt wird abgesaugt. Zur Reinigung wird das Rohprodukt aus Cyclohexan umkristallisiert und im Vakuumexsikkator bis zur Gewichtskonstanz getrocknet.
Produkt
4'-Nitrophenyl-1,3-dioxolan
Fp. [°C]
81-82
Ausgangsverbindung
Ausbeute [%]
4-Nitrobenzaldehyd
60
30
6.12 Diels-Alder-Reaktionen
3,6-Diphenyl-cyclohex-4-en-1,2-dicarbonsäureanhydrid
0,018 mol trans-trans-1,4-Diphenyl-1,3-butadien und 0,018 mol Maleinsäureanhydrid werden
mit 25 mL Xylen in einem mit Rückflusskühler und Siedeglocke versehenen 100 mL Rundkolben im Ölbad 8 h (Badtemperatur max. 170 °C) unter Rückfluss erhitzt. Nach dem Abkühlen scheidet sich das Additionsprodukt über Nacht kristallin ab.
Das Diels-Alder-Addukt wird über eine Fritte abgesaugt und aus Aceton ohne Filtration umkristallisiert.
Produkt
Fp. [°C]
Ausgangsverbindung
Ausbeute [%]
D-A-Adukkt
217
1,4-Diphenyl-1,3-butadien
90
cis-9,10-Dihydro-9,10-ethano-anthracen-11,12-dicarbonsäureanhydrid
In einem 50 ml Rundkolben mit Rückflusskühler werden 20 mmol Anthracen und 20 mmol
Maleinsäureanhydrid mit 20 ml Xylol (Xylol-Isomerengemisch!) versetzt. Das Gemisch wird
ca. 30 min unter Rückfluss erhitzt. Es wird etwas abkühlen gelassen, dann der Kolben in
Eiswasser gestellt und das auskristallisierte Produkt abgesaugt.
Das Rohprodukt wird aus ca. 80–100 ml Xylol (Xylol-Isomerengemisch!) umkristallisiert
und im Rotationsverdampfer bei maximalem Vakuum getrocknet.
Produkt
D-A-Adukkt
Fp. [°C] Ausgangsverbindung
262
Anthracen
Maleinsäureanhydrid
Ausbeute [%]
80
31
6.13 o-Iodbenzoesäure
Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Herstellung von Iodarenen
6,86 g (50,0 mmol) Anthranilsäure werden in 50 ml Wasser und 15 ml konz. HCl bis zur vollständigen Auflösung erwärmt. Danach kühlt man unter kräftigem Rühren (großer Rührfisch!)
auf 0-5 °C (Eis-Kochsalz-Bad); wobei die Anthranilsäure in einer feinen Suspension ausfällt.
Zu dieser Suspension tropft man unter Rühren 3,60 g (52,0 mmol) Natriumnitrit in 10 mL
Wasser hinzu. Nach weiteren 5 min Rühren wird eine Lösung von 8,60 g (52,0 mmol) Kaliumiodid in 15 ml Wasser zugegeben (Trübung). Man rührt 5 min bei Raumtemperatur, erwärmt 15 min auf 40-50 °C (Gasentwicklung, Abscheidung eines braunen Feststoffes) und
erhöht die Temperatur für weitere 15 min auf 80 °C. (Der Rührfisch muss kontinuierlich den
teilweise hochviskosen Ansatz durchmischen!)
Man kühlt im Eisbad ab, extrahiert das Rohprodukt mit CH2Cl2 und wäscht mit verd. NaHSO3
Lösung zur Zerstörung überschüssigen Iods. Die organische Phase wird abgetrennt, über
MgSO4 getrocknet und das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer entfernt. Der Rückstand
wird in einer Mischung aus 35 ml heißem Ethanol und 15 ml Wasser aufgekocht und zum
Auskristallisieren dann 50 ml eiskaltes Wasser hinzugegeben. Man lässt auf dem Eisbad
auskristallisieren, saugt das Produkt ab und trocknet im Vakuum. Bei starker Färbung kann
das Produkt mit Aktivkohle in EtOH gekocht werden und mit den angegeben Mengen an
Wasser auskristallisiert werden.
Produkt
o-Iodbenzoesäure
Fp. [°C] Ausgangsverbindung
159
Anthranilsäure
Ausbeute [%]
60
32
6.14 Verseifung von Carbonsäureestern
Benzoesäure
Allgemeine Arbeitsvorschrift für die Verseifung von Carbonsäureestern
0,05 mol Benzoesäureethylester werden in 50 ml Ethanol gelöst und unter Rühren zum Sieden erhitzt. Dann werden 15 ml 4-molare Natronlauge aus einem Tropftrichter langsam zugetropft. Nach beendeter Zugabe wird noch 30 Minuten unter Rückfluss erhitzt. Danach wird
solange destilliert, bis kein Ethanol mehr übergeht. (Kontrolle mit dem Thermometer.)
Der Rückstand wird nach dem Abkühlen mit 50 mL Wasser verdünnt und unter Eiskühlung
mit 15 ml 6 molarer Salzsäure (Vorsicht!) angesäuert (Kontrolle mit pH-Papier).
Das ausgefallene Produkt wird dann mit einem Büchnertrichter abgesaugt, mit Wasser gewaschen, trocken gesaugt und im Vakuumtrockenschrank bei 80°C über Nacht getrocknet.
Dabei sollte das Glas mit gelöcherter Alufolie abgedeckt werden.
Produkt
Kp. [°C] Ausgangsverbindung
Benzoesäure 122-123
Benzoesäureethylester
Ausbeute [%]
95
33
6.15 Carboxylierung von Phenolen
2,4-Dihydroxybenzoesäure
Allgemeine Arbeitsvorschrift für die Carboxylierung von Phenolen
Variante A. Leicht reagierende Phenole
1 mol des Phenols wird mit 5 mol Kaliumhydrogencarbonat in 1 l Wasser zwei Stunden unter
Rückfluss erwärmt. Nach dem Abkühlen fällt man die gebildete Säure mit konz. Salzsäure
aus, saugt nach dem Kühlen auf 0°C ab und kristallisiert aus Wasser unter Zusatz von Aktivkohle um.
Produkt
Fp. [°C]
2,4-
216-222 (Zerset-
Dihydroxybenzoesäure
zung)
Ausgangsverbindung
Ausbeute [%]
Resorcinol
50
34
6.16 Veresterung von Carbonsäuren
Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Veresterung von Carbonsäuren
A. Bindung des Reaktionswassers durch wasserentziehende Mittel
1 mol Carbonsäure (bei Dicarbonsäure 0,5 mol) und 5 mol des betreffenden Alkohols werden
mit 0,2 mol konz. Schwefelsäure versetzt und 5 Stunden unter Rückfluss und Feuchtigkeitsausschluss gekocht. Bei den empfindlicheren sekundären Alkoholen arbeitet man besser
nicht mit Schwefelsäure als Katalysator, sondern leitet in die siedende Mischung Chlorwasserstoff bis zur Sättigung ein und erhöht die Reaktionsdauer auf 10 Stunden. Danach wird
die Reaktionslösung in die 5-fache Menge Eiswasser gegeben. Man trennt die organische
Schicht ab und ethert noch dreimal aus. Die vereinigten organischen Schichten werden mit
gesättigter Sodalösung entsäuert, mit Wasser neutral gewaschen, über Calciumchlorid getrocknet und destilliert. Die Präparation ist auch für den Halbmikromaßstab geeignet.
Anmerkung: Der überschüssige Alkohol muss nicht abdestilliert werden, die Reaktionsmischung wird gleich auf Eis gegeben.
B. Azeotrope Veresterung
1 mol der Carbonsäure (bei Dicarbonsäure 0,5 mol) wird mit 1,75 mol Alkohol (braucht nicht
wasserfrei zu sein), 5 g konz. Schwefelsäure oder p-Toluensulfonsäure und 100 mL Chloroform versetzt und am Wasserabscheider unter Rückfluss erhitzt, bis sich kein Wasser mehr
abscheidet. Bei der Veresterung von Hydroxysäuren, α,β-ungesättigten Säuren und bei
Veresterungen mit sekundären Alkoholen arbeitet man besser nicht mit Schwefelsäure als
Katalysator, um Nebenreaktionen zurückzudrängen. Nach Beendigung der Reaktion lässt
man
abkühlen
und
wäscht
die
Katalysatorsäure
mit
Wasser,
wässriger
Hydrogencarbonatlösung und nochmals Wasser aus. Dann wird der Schlepper abdestilliert,
der zugleich die Reste des Waschwassers mitnimmt, und der Rückstand umkristallisiert bzw.
destilliert. Die Präparation ist im Halbmikro- bzw. Mikromaßstab durchführbar.
35
Kp. [°C]
Produkte
n
Variante
D
20
Ausbeute
[%]
Bemerkungen
Es kann kristallwasserhaltige
7415mbar
Oxalsäurediethylester
B
1,4100
70
Oxalsäure eingesetzt werden; Katalysatorzugabe ist
nicht notwendig
Bernsteinsäurediethylester
Adipinsäurediethylester
Benzoesäureethylester
103 19mbar
1,4201
138 27mbar
1,4275
95 23mbar
1,5057
A
90
-
A, B
90
-
A
90
-
Benzoesäureethylester: DC: Heptan / EE 4:1
Arbeitsvorschrift zur Synthese von Methylsalicylat durch in-situ-Veresterung von
Carbonsäurechloriden
In einem 250-ml Dreihalskolben, versehen mit Innenthermometer, Tropftrichter und Rückflusskühler mit Calciumchloridrohr und Gasableitungsschlauch, der auf die Oberfläche von
verdünnter Natronlauge führt, wird Salicylsäure (37 mmol) in 100 ml absolutem Methanol
gelöst und auf -10 °C gekühlt (Kältebad bestehende aus Eis-Kochsalz-Mischung). Zu dieser
Lösung wird unter Rühren Thionylchlorid (1,5 Äquivalente pro Carbonsäuregruppe) so zugetropft, dass die Innentemperatur nicht über -5 °C steigt. Nach beendeter Zugabe wird das
Kältebad entfernt und die Lösung langsam auf Raumtemperatur erwärmt. Zur Vervollständigung der Reaktion erhitzt man anschließend zwei Stunden unter Rückfluss. Danach wird das
Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt und das Lösungsmittel bei vermindertem
Druck am Rotationsverdampfer entfernt. Zur Reinigung wird der Rückstand destilliert.
Kp. [°C]
Produkt
Methylsalicylat
n
D
20
110 16 mbar
1,536
Ausgangsverbindung
Ausbeute [%]
Salicylsäure
90
36
6.17 Oxidationen von Alkylaromaten mittels KMnO4
Phthalsäure
Man gibt in einen 500-mL-Rundkolben mit Rückflusskühler 70 mL Wasser, 0,5 mL Aliquat
336 und 0,02 mol Natriumcarbonat. Weiter werden hinzugefügt 0,015 mol o-Xylol und 0,1
mol Kaliumpermanganat. Weil die Reaktion stark exotherm sein kann, wird das Permanganat
während der Umsetzung portionsweise zugegeben oder als Lösung bei entsprechend weniger vorgelegtem Wasser zugetropft. Das Gemisch wird nun bis zur Entfärbung des Permanganats oder 3-4 Stunden unter Rückfluss erhitzt, wobei mit einem großen Rührfisch für eine
gründliche Durchmischung gesorgt wird. Man saugt heiß vom Braunstein ab (evtl. Celite als
Filterhilfe verwenden!), wäscht zweimal mit wenig heißem Wasser und entfärbt gegebenenfalls mit Natriumhydrogensulfit- oder Natriumdisulfit-Lösung. Anschließend wird mit halbkonzentrierter Schwefelsäure angesäuert, gekühlt und nach beendeter Kristallisation abgesaugt.
p-Chlorbenzoesäure
0,1 mol 4-Chlortoluen, 5 mL Aliquat 336 und 0,15 mol Natriumcarbonat werden mit einer Lösung von 0,12 mol Kaliumpermanganat in 320 ml Wasser 2 h unter Rückfluss erhitzt. Dabei
tritt ein Niederschlag von Braunstein auf. Man fügt weitere 60,0 mmol Kaliumpermanganat
zur siedenden Lösung (Vorsicht, Aufschäumen!) hinzu, rührt 60 Minuten, setzt weitere 60,0
mmol Kaliumpermanganat zu und rührt wiederum 60 Minuten in der Siedehitze.
Danach werden ungefähr 50 ml Wasser (zusammen mit unumgesetzten 4-Chlortoluol, das
wasserdampfflüchtig ist) abdestilliert. (Wird zum Einbringen des Kaliumpermanganats mit
Wasser nachgespült, so ist entsprechend mehr aus der Reaktionsmischung ab zu destillieren!). Der ausgefallene Braunstein wird über einen Büchner-Trichter abgesaugt und mit 100
ml heißem Wasser gewaschen. Man säuert das nun klare Filtrat mit 25 ml konzentrierter
Schwefelsäure portionsweise an (Vorsicht, starkes Schäumen!). Dabei fällt die 4Chlorbenzoesäure als flockiger, farbloser Niederschlag aus. Dieser wird abgesaugt, mit Eiswasser gewaschen und im Trockenschrank bei 100 °C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet.
Produkte
Fp. [°C]
Ausgangsverbindung
Ausbeute [%]
o-Xylen
70
p-Chlortoluen
75
191 (Wasser,
Phthalsäure
im geschlossenen Röhrchen)
p-Chlorbenzoesäure
233-234 (EtOH/Wasser,
Sublimation)
37
6.18 Wolff-Kishner-Reduktionen
Ethylbenzen und Propylbenzen
1 mol des betreffenden Ketons wird mit 3 mol 85%iger Hydrazinhydratlösung1), 4 mol fein
gepulvertem Kaliumhydroxid (bei Oxosäuren 5 mol) und 1000 mL Triglycol 2 Stunden unter
Rückfluss gekocht. Danach versieht man den Kolben mit einem absteigenden Kühler (Destille), destilliert langsam ein Gemisch von Hydrazin und Wasser ab, bis die Temperatur im
Reaktionsgemisch 195 °C beträgt,2) und hält diese Temperatur, bis die Stickstoffentwicklung
beendet ist. (etwa 4 Stunden).3) Von den leichter flüchtigen Kohlenwasserstoffen befindet
sich schon ein großer Teil im Destillat. Nach dem Abkühlen wird mit dem gleichen Volumen
Wasser verdünnt und mit konz. Salzsäure angesäuert, sofern eine Oxocarbonsäure reduziert
wurde. Dann ethert man mehrfach aus, vereinigt mit evtl. schon während der Reduktion
abdestilliertem Produkt, wäscht mit verdünnter Salzsäure und mit Wasser und trocknet über
Calciumchlorid. Anschließend destilliert man den Ether ab und destilliert oder kristallisiert
den verbleibenden Rückstand. Ausbeute 80 bis 95 %.
Kp. [°C]
Produkte
Ethylbenzen
Propylbenzen
n
D
20
Ausgangsverbindung
136
1,4959
57 27mbar
1,4920
Acetophenon
Propiophenon
Anmerkungen: Für Ethylbenzen wird die Reaktionslösung so lange wie möglich azeotrop
abdestilliert, mit Diethylether versetzt, und die organische Phase über Na2SO4 getrocknet
und anschließend destilliert. Ethylbenzen eignet sich wegen seiner Flüchtigkeit nur schlecht
für DC Kontrollen! Die Synthese sollte an einem Tag durchgeführt werden, da sich die Reaktionslösung beim Stehen über Nacht in ein unlösliches gelartiges Produkt verwandelt, mit
dem nur schlecht weitergearbeitet werden kann.
________________
1) Der Verwendung von höher konzentriertem Hydrazinhydrat steht nichts im Wege.
2) Das Innenthermometer kann mit einer Metallhülse geschützt werden. Erhitzt man in einem Metallbad, in das
der Kolben tief eintaucht, genügt Temperaturmessung im Bad.
3) Um das Ende der Gasentwicklung zu erkennen, führt man vom Destillationsvorstoß einen Schlauch von Zeit zu
Zeit in ein wassergefülltes Gefäß. (Vorsicht, dass das Wasser bei eventuellem Abkühlen nicht zurück steigt!)
Voraussetzung sind Dichtigkeit der Apparatur sowie gleichmäßiges Erhitzen.
38
6.19 Aldol-Reaktionen
Arbeitsvorschrift für Aldolisierungen – Achtung! α,β-ungesättigte Ketone sind häufig stark
haut-und schleimhautreizend. Betroffene Stellen mit verdünntem Ethanol waschen.
Dibenzalaceton: In einen Dreihalskolben mit Rührer, Tropftrichter und Innenthermometer werden 150 mmol Benzaldehyd (frisch destilliert) und 75 mmol Aceton in 200 ml Methanol gelöst. Zu dieser Lösung tropft man unter gutem Rühren 75 mmol 15 %ige Kalilauge
zu (Temperaturanstieg ist zu beobachten!). Dann wird noch 3 Stunden gerührt und mit Eisessig neutralisiert. Fest abgeschiedene Reaktionsprodukte werden abgesaugt und mit
Wasser gewaschen (Tipp: der Kaugummi sollte zum Schluss ein Festprodukt sein; Filterkuchen auf Fritte richtig zusammendrücken, um eine fast vollständige Entwässerung zu
bekommen). Das Rohprodukt kristallisiert man aus wenig Aceton um. 80%EtOH in Wasser,
Petrolether soll auch gehen.
3,4-Dimethoxy-ω-nitrostyren:
Zu einer Lösung von 4.99 g (30.0 mmol) 3,4-
Dimethoxybenzaldehyd in 10 ml wasserfreiem Methanol gibt man bei RT 2.01 g (133.0
mmol)
Nitromethan
und
anschließend
unter
Rühren
546
mg
(3.00
mmol)
Ethylendiammonium-diacetat* als Kondensationskatalysator (Gelbfärbung). Das Reaktionsgemisch wird 14 h bei RT und 24 h im Kühlschrank belassen.
Aufarbeitung: Danach filtriert man die ausgefallenen, leuchtend gelben Kristalle ab und
wäscht dreimal mit wenig kaltem Ethanol.
Reinigung: Umkristallisation aus 120-150 ml Ethanol liefert 5.25 g (84 %) gelbe Blättchen
vom Fp. °C, DC: Si02/CH2Cl2.
* Zu einer Lösung von 12g (0.2 mol) Ethylendiamin in 100 mL wasserfreiem Diethylether
tropft man unter Rühren 24g (0,4mol) Eisessig in 20 mL Diethylether zu, lässt anschließend
14h im Kühlschrank stehen und filtriert die ausgefallenen Kristalle ab. Die Kristalle werden
mit Diethylether gewaschen und aus 50 mL Methanol umkristallisiert. Ausbeute: 83%, FP,
114°C.
Produkte
Dibenzylidenaceton
3,4-Dimethoxy-ωnitrostyren
Fp. [°C]
109-111
(Aceton)
Ausgangsverbindungen
Ausbeute [%]
Benzaldehyd, Aceton
70
3,4-Dimethoxy142-143 (80% Ethanol)
benzaldehyd,
80
Nitromethan
3,4-Dimethoxy-ω-nitrostyren: Aus Tietze-Eicher, Georg Thieme Verlag Stuttgart, New York
39
6.20 Knoevenagel-Reaktionen
Zimtsäure
In einem 500 mL-Rundkolben löst man 1,2 mol Malonsäure in etwa 180 mL trockenem Pyridin und fügt nach Abklingen der schwach exothermen Reaktion 1,0 mol des betreffenden
Aldehyds und 0,1 mL Piperidin zu. Dann wird unter Rückfluss bis zum Ende der Kohlendioxidentwicklung auf dem Ölbad (ca. 2-4 h Stunden!) erwärmt.
Nach dem Abkühlen gießt man auf Eis und gibt unter Rühren konz. Salzsäure zu, bis die
Reaktionsmischung etwa pH 3 hat damit das Pyridin und Piperidin herausgewaschen werden. Dabei scheidet sich die freie Carbonsäure fest ab, lässt man zur Vervollständigung der
Kristallisation einige Stunden im Kühlschrank stehen und saugt dann ab. Flüssige Produkte
werden mit Ether oder Toluen extrahiert. Auch bei sich fest abscheidenden Carbonsäuren
kann die Ausbeute häufig erhöht werden, wenn man die Mutterlauge zusätzlich extrahiert.
Nach dem Trocknen des Ether- bzw. Toluenextrakts mit Natriumsulfat wird das Lösungsmittel abdestilliert und der Rückstand destilliert oder umkristallisiert.
Wegen der geruchsbelästigenden Lösungsmittel muss unter dem Abzug gearbeitet
werden!
Isopropylidenmalononitril, Isobutylidenmalonsäurediethylester
In einem 500-ml Rundkolben mit Wasserabscheider und Rückflusskühler erhitzt man ein
Gemisch von 0,5 mol der Methylenkomponente, 0,6 mol der betreffenden Carbonylverbindung, 0,01 mol β-Alanin bzw. 0,02 mol Piperidin und 0,1 mol Eisessig in 150 ml Toluen
unter Rückfluss. Die Reaktion ist beendet, wenn sich kein Wasser mehr abscheidet (2 bis 6
Stunden). Man lässt abkühlen und wäscht die Toluenschicht viermal mit wenig halbkonzentrierter Kochsalzlösung, trocknet über Natriumsulfat und destilliert das Toluen ab. Der Rückstand wird destilliert.
Produkt
Zimtsäure
Produkt
Isopropylidenmalononitril
Isobutylidenmalonsäurediethylester
Ausgangsverbindungen
Fp. [°C]
135-136
(Wasser/EtOH 1:3)
Kp. [°C], n
D
20
101 16 mbar, 1,4262
136 27 mbar, 1,4398
Benzaldehyd, Malonsäure
Ausgangsverbindungen
Aceton, Malononitril, β-Alanin
Malonsäurediethylester,
Isobutyraldehyd, Piperidin
Ausbeute [%]
80
Ausbeute [%]
85
85
40
6.21 Azofarbstoffe
Natrium-4-[4-(dimethylamino)phenyldiazenyl]benzolsulfonat
(Methylorange)
In einem Dreihalskolben werden 0,1 mol Sulfanilsäure in 40 ml Natronlauge mit c(NaOH) = 2
mol/l suspendiert. Dazu gibt man eine Lösung von 0,1 mol NaNO2 in 60 ml Wasser. Das
Reaktionsgemisch wird anschließend mit Hilfe eines Eisbades auf 0-5 °C gebracht und unter
Beibehaltung der Temperatur werden 40 ml Salzsäure mit c(HCl) = 2mol/l zugetropft.
Anschließend wird, ebenfalls zwischen 0-5 °C, eine Lösung von 9,5 g Dimethylanilin (0,078
mol) in 80 ml Salzsäure c(HCl) = 2 mol/l unter Rühren (großer Rührfisch!) zugetropft.
Die gesamte Lösung überführt man in ein geeignetes Becherglas, wobei der Kolben mit wenig Wasser ausgespült wird.
Jetzt alkalisiert man mit 2m NaOH bis zur deutlichen alkalischen Reaktion (pH 11-12).
Der ausgefallene Farbstoff wird nach ½ Stunde Stehenlassen über einen Büchnertrichter
scharf abgesaugt.
Schließlich kristallisiert man aus wenig heißem Wasser um.
Nach dem Trocknen im Exsikkator über P2O5 wird der Azofarbstoff als orangefarbender
Feststoff mit einer Ausbeute von 75-80 % erhalten.
Charakterisierung
Orangegelbe Kristalle mit metallischem Glanz. Die verdünnte gelbe Lösung färbt sich nach
Zugabe von Säuren rot.2
__________________________________________________________________________
1
HCl gibt man nur zum Substrat, um es als Ammonium-Salz wasserlöslich zu machen (dem in einer Gleichge-
wichtsreaktion immer noch genügend freies N,N-Dimethylanilin gegenübersteht, um die Ar-SE-Reaktion zu ermöglichen)
2
Anstelle des Schmelzpunktes wird in der Literatur auf die charakteristische Färbung des Methylorange bei einem
pH-Wert von 3,0 bis 4,4 verwiesen. Eine saure Lösung von Methylorange färbt sich rot, während eine alkalische
Lösung gelb wird
aus R. Brückner et al., Praktikum Präparative Organische Chemie
41
1-(Phenyldiazenyl)-2-naphthol
Diazotierung von Anilin
In einem Erlenmeyer-Kolben wird Anilin (27,1 mmol, 1,0 Äquiv.) in halbkonz. HCl1 (16 ml)
gelöst und auf 0-5 °C gekühlt. Zu dieser Lösung wird eine gekühlte Lösung von NaNO2 (29,0
mmol, 1,07 Äquiv.) in Wasser (10 ml) unter intensivem Rühren zugetropft, dass die Innentemperatur +5 °C nicht überschreitet. 5 Minuten nach beendeter Zugabe der Nitrit-Lösung
wird auf überschüssige salpetrige Säure geprüft (KI-Stärke-Papier) und ggf. ein Überschuss
HNO2 durch Zugabe von Harnstoff zerstört.
In einem 250 ml-Becherglas wird 2-Naphthol (27,1 mmol) in 10 proz. NaOH-Lösung (2 M, 27
ml) gelöst (ggf. ist leicht zu erwärmen). Man kühlt dann die 2-Naphtholat-Lösung auf +5-10
°C ab (Eisbad). Unter Rühren (großer Rührfisch!) wird die zuvor bereitete, kalte
Diazoniumsalz-Lösung langsam zugetropft2, wobei die Innentemperatur zwischen 5-10 °C
gehalten wird. Anschließend wird die Lösung 30 Minuten unter weiterem Kühlen im Eisbad
gerührt.
Isolierung und Reinigung
Der entstandene Niederschlag3 wird abgesaugt, mehrmals mit Eiswasser gewaschen, trocken gesaugt und aus Ethanol umkristallisiert. Der Azofarbstoff wird als roter Feststoff in einer Ausbeute von 70-80 % erhalten
Charakterisierung
Fp. 130 °C
__________________________________________________________________________
1
HCl gibt man nur zum Substrat, um es als Ammonium-Salz wasserlöslich zu machen (dem in einer Gleichge-
wichtsreaktion immer noch genügend freies N,N-Dimethylanilin gegenübersteht, um die Ar-SE-Reaktion zu ermöglichen)
2
Entscheidend für die Kristallinität (und damit die Filtrierbarkeit) DES Farbstoffes ist die langsame Zugabe der
Diazonium-Salzlösung. Der pH-Wert der Lösung muss von Zeit zu Zeit kontrolliert werden. Sollte die Lösung nicht
mehr alkalisch sein, muss etwas Na2CO3 zugesetzt werden.
3
Die Ausfällung kann durch Aussalzen – z.B. mit NaCl – vervollständigt werden.
aus R. Brückner et al., Praktikum Präparative Organische Chemie
42
6.22 p-Anissäure (4-Methoxybenzoesäure)
Unter intensivem Rühren und Kühlen (Eisbad) tropft man zur Lösung von 1 mol NaOH in 200
ml Wasser 0,30 mol Brom so zu, dass die Innentemperatur unter +10 °C bleibt (Arbeiten mit
Brom finden unter dem Abzug statt!).1 Die Lösung wird auf 0 °C abgekühlt (Eis/KochsalzBad) und 0,10 mol p-Methoxyacetophenon in 100 ml Dioxan so zugetropft, dass die Temperatur des Reaktionsgemisches +10 °C nicht überschreitet. Anschließend wird noch 1 Stunde
bei RT gerührt.
Das gebildete Bromoform wird im Scheidetrichter abgetrennt, die alkalische wässrige Lösung
mit 10 g Natriumdisulfit (Na2S2O5) in 150 ml Wasser versetzt (Zerstörung von überschüssigem Brom) und dann mit konz. HCl angesäuert (Abzug, SO2-Entwicklung!). Die Carbonsäure
fällt aus. Diese wird dann abgesaugt, mit Eiswasser gewaschen und aus Ethanol/H2O 1:1
umkristallisiert.
Mögliche DC-Kontrolle: (SiO2/Essigester als Laufmittel): Rf ~ 0,80
Produkt
p-Anissäure
1
Fp. [°C]
183-184
(Wasser/EtOH 1:1)
Ausgangsverbindungen
Ausbeute [%]
p-Methoxyacetophenon
80
Apparatur: 500 ml-Dreihalskolben mit Rührer, Tropftrichter, Thermometer und Rückfluss-
kühler.
43
6.23 Paracetamol
In einem Kolben werden 1,0 mol p-Aminophenol in 300 ml Wasser suspendiert. Unter starkem Rühren wird portionsweise 1,27 mol frisch destilliertes Essigsäureanhydrid hinzugegeben. Hierbei erwärmt sich das Reaktionsgemisch und das p-Aminophenol löst sich auf. Die
Lösung wird 10 Minuten lang auf 80-90 °C erwärmt. Anschließend wird das Reaktionsgemisch mit Hilfe eines Eisbades abgekühlt, wobei nach einiger Zeit das Produkt auskristallisiert. Die Kristalle werden abgenutscht und mit ungefähr 100 ml Eiswasser gewaschen. Abschließend wird aus 750 ml Wasser umkristallisiert und unter Vakuum im Exsikkator getrocknet. Man erhält farblosen Nadeln in 90%iger Ausbeute mit einem Schmelzpunkt von
167-168 °C.
DC: CHCl3 / MeOH 9:1
Quelle: Th. Eicher und H. J. Roth; Synthese, Gewinnung und Charakterisierung von Arzneistoffen, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1986
44
6.24 p-Chlorbenzylalkohol
In einem Dreihalskolben mit Rührer, Innenthermometer, Rückflusskühler und Tropftrichter
wird eine Mischung aus 0,2 mol p-Chlorbenzaldehyd, 60 ml Methanol und 0,26 mol Formaldehyd (30proz. Lsg.) auf 65 °C erhitzt. Dann tropft man eine Lösung von 0,6 mol KOH in 25
ml Wasser unter Rühren so schnell hinzu, dass dabei durch Außenkühlung mit einem Wasserbad (Reaktion ist sehr exotherm!) die Innentemperatur zwischen 65-70 °C gehalten werden kann. Nach beendeter Zugabe wird noch 40 Minuten auf 70 °C erwärmt und anschließend weitere 20 Minuten unter Rückfluss gekocht. Dann kühlt man ab, gibt 100 ml Wasser
hinzu und nimmt das sich abscheidende Öl in Ether auf. Die organische Phase wird mit
Wasser gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und in einen 1L-Kolben überführt.
Nach Abdampfen des Lösungsmittels wird umkristallisiert.
Produkt
p-Chlorbenzylalkohol
•
Fp. [°C]
Ausgangsverbindungen
72
p-Chlorbenzaldehyd,
(Toluol)
Formaldehyd
Ausbeute [%]
70
Alternativ kann der Chlorbenzylalkohol auch durch Vakuumsublimation aufgereinigt
werden.
•
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Rückstand in wenig DMF zu lösen und
dann die Lösung unter Rühren in Wasser zu gießen.
•
Umkrist. aus EtOH / DMF /Wasser
45
6.25 Cyclopentanon-2-carbonsäureethylester
Wegen der Entwicklung von Wasserstoff wird die Apparatur im Abzug aufgebaut! In einem
100-ml-Dreihalskolben mit Tropftrichter, Rückflusskühler mit Blasenzähler und Trockenrohr
werden 50 ml trockenes Cyclohexan und 50 mmol Natriumhydrid als 60%ige Suspension in
Paraffinöl vorgelegt. Die Suspension wird anschließend zum Sieden erhitzt und innerhalb
von 1 h tropft man 50 mmol Adipinsäurediethylester zu. Anschließend wird noch 6 h (oder
über Nacht) unter Rückfluss erhitzt.
Isolierung und Reinigung
Nach dem Abkühlen gießt man die Reaktionslösung auf eine Mischung von etwa 20 g Eis
und 5 ml konz. Salzsäure. Die organische Phase wird abgetrennt und die wässrige Phase
zweimal mit je 25 ml Cyclohexan ausgeschüttelt. Die vereinigten organischen Phasen werden mit 20 ml 10-proz. Natriumhydrogencarbonatlösung und 20 ml Wasser gewaschen und
über Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abfiltrieren vom Trockenmittel wird das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer abdestilliert und der Rückstand in einer kleinen Destillationsapparatur mit tarierten Vorlagekölbchen bei vermindertem Druck fraktionierend destilliert.
Kp. [°C]
Produkt
n
D
20
Cyclopentanon-2-
109-110
carbonsäureethylester
1,4512 20mbar
Ausgangsverbindung
Ausbeute [%]
Adipinsäurediethylester
60
Angabe verminderter Druck: kPa (Torr) ⇒ 1 kPa = 7,6 Torr (10,13 mbar)
46
6.26 Hippursäure
In einem 250 ml-Dreihalskolben tropft man unter Rühren (Magnetrührer) zu einer Lösung von
50,0 mmol Glycin in 40 ml 10 proz. Natronlauge insgesamt 57,0 mmol Benzoylchlorid zu,
wobei jeweils das Verschwinden der entstehenden Trübung abgewartet wird (Dauer: ca. 30
min). Nach beendeter Zugabe wird noch 15 min gerührt.
Aufarbeitung und Reinigung
Die Lösung wird zusammen mit dem bereits ausgefallenen Feststoff in ein Becherglas überführt und mit 50 ml Eiswasser nachgespült. Man säuert mit konz. Salzsäure auf ca. pH 1-2
an, saugt den ausgefallenen Niederschlag scharf ab und wäscht mit Eiswasser nach.
Das Rohprodukt wird unter gelindem Erwärmen mit 50 ml Toluol digeriert, um die darin enthaltene Benzoesäure zu entfernen. Nach Absaugen wird aus ca. 80 ml Wasser umkristallisiert. Das Kristallisat wird im Eisbad gekühlt und abgesaugt. Das Produkt wird im Exsikkator
über CaCl2 getrocknet. Die Hippursäure fällt in farblosen Kristallen an.
Produkt
Fp. [°C]
Hippursäure 187-193
Ausgangsverbindung
Ausbeute [%]
Gylcin
80
47
6.27 Reduktion mit Natriumborhydrid
Benzhydrol
In einem 100 ml-Einhalskolben werden 5,5 mmol Benzophenon in 14 ml Ethanol gelöst und
anschließend im Eisbad auf 0-5 °C abgekühlt. Dazu tropft man unter intensivem Rühren eine
Lösung von 6 mmol Natriumborhydrid in 10 ml kaltem Wasser zu. Nach beendeter Zugabe
wird noch ca. 1 h nachgerührt (Ende der Reaktion kann über DC kontrolliert werden; SiO2 /
Hexan : Ethylacetat 6:1, Benzophenon als Referenz). Das Produkt kann hier schon als
gummiartig anfallen.
Isolierung und Reinigung
Die ethanolische Reaktionslösung wird vorsichtig in eine Eiswasser / konz. HCl-Lösung (25
ml / 5 ml) gegeben, um den Überschuss an Natriumborhydrid zu zerstören. Nach einigen
Minuten wird der gebildete Niederschlag durch Filtration über einen Büchnertrichter abgetrennt und zweimal mit jeweils 5 ml kaltem Wasser gewaschen. Das Rohprodukt wird auf
dem Büchnertrichter 10 Minuten trockengesaugt und dann umkristallisiert.
1,5-Diphenyl-1,4-pentadien-3-ol
In die Lösung von 10 mmol Dibenzalaceton in 10 ml Methanol gibt man unter kräftigem rühren und kühlen (Innentemperatur 10-20 °C) portionsweise 11 mmol Natriumborhydrid zu und
rührt noch ca. 1 Stunde bis sich alles Keton gelöst hat und Lösung farblos geworden ist. Danach versetzt unter Kühlung die Lösung man mit 1N NaOH (20 ml), wobei ein Niederschlag
anfällt. Dieser wird abgesaugt und mit kaltem Wasser gewaschen. Nach Umkristallisation
fallen farblose Kristalle an
Ausbeute
Produkt
Fp. [°C]
Ausgangsverbindung
Benzhydrol
66-68 (n-Hexan)
Benzophenon
80
Dibenzalaceton
?
1,5-Diphenyl-1,4-pentadien-3-ol
66-68 (Petrolether)
[%]
48
7. Musterprotokoll
Name:
Datum
Gruppe X
Versuchsnummer:
Herstellung von 1-(N-Pyrrolidino)-cyclohexen
1) Reaktionsgleichung
O
+
M = 98,14
N
H
p-CH3C6H4SO3H
N
+ H2O
Toluol, Δ
71,12
151,24
18,02 g/mol
P- und H-Sätze für die Edukte und Produkte heraussuchen und auflisten (nicht nur die Zahlen, sondern den Text mit aufschreiben), Ggf. besondere Gefahrenpotentiale hervorheben!!!
2) Darstellung des Reaktionsmechanismus (Gleichungen speziell auf das Präparat beziehen); Reaktionstyp angeben
Hier sollen die wichtigsten und/oder interessantesten Merkmale des Mechanismus der ablaufenden Reaktion kurz diskutiert werden. Bitte Strukturformeln verwenden, nur sehr wenig
Text!!! Die Länge dieses Abschnitts sollte in einem sinnvollen Verhältnis zur Gesamtlänge
des Protokolls stehen (s. Musterprotokoll).
3) Ansatzberechnung für die benötigten Mengen an Edukt bei gegebener Ausbeute und tabellarische Auflistung der Eckdaten.
Substanz
MW
Dichte
Äq
[mol]
[g] bzw. [ml]
Cyclohexanon
98,14
0.947
1
0,250
24,5 g
Pyrrolidin
71,12
0.866
1,2
0,300
21,3 g
p-Toluolsulfonsäure
172.2
---------
Kat.
0,0005
0,1 g
Calciumhydrid
42.09
---------
Tr.M
1g
4) Reaktionsdurchführung
Eine Lösung aus 24,5 g (0,250 mol) Cyclohexanon, 21,3 g (0,300 mol) Pyrrolidin und 0,1 g
(0,5 mmol) p-Toluolsulfonsäure in 120 mL Toluol wurde am Wasserabscheider unter Rückfluss erhitzt. Nach 2 h Stunden schied sich kein weiteres Wasser mehr ab, worauf die abgekühlte Reaktionslösung mit 1 g Calciumhydrid versetzt wurde. Nach Entfernen des Lö-
49
sungsmittels am Rotationsverdampfer wurde der ölige Rückstand im Vakuum fraktioniert
destilliert. Dabei wurden 22,7 g (0,150 mol, 60%) des Produkts in Form einer farblosen Flüssigkeit erhalten (Sdp. 102 °C/10 mbar).
Tipps: Hier soll nicht etwa die Vorschrift wiedergegeben, sondern das konkret durchgeführte
Experiment mit den dabei gemachten relevanten Beobachtungen beschrieben werden.
Daher ist in diesem Abschnitt das Präteritum zu verwenden.
Unnötige Details (z.B. „in einem 250 mL-Rundkolben“) sind wegzulassen. Wichtig sind insbesondere die eingesetzten Mengen (Molmengen in Klammern, die Zahl der signifikanten
Stellen sollte der der Massen bzw. Volumina entsprechen) und die erreichte Ausbeute.
Weicht diese stark von dem vorgegebenen Wert ab, sind mögliche Ursachen zu diskutieren.
Aggregatzustand und etwaige Farbe des Produkts sollen ebenfalls angegeben werden.
Eine weiterführende Diskussion der Ergebnisse ist in der Regel nicht notwendig. Werden im
Rahmen des Versuchs aber Messungen durchgeführt, die über die übliche analytische Charakterisierung hinausgehen (z.B. reaktionskinetische Messungen), so sind deren Ergebnisse
in einem eigenen Abschnitt aufzuführen und auszuwerten. Die Diskussion der vorgelegten
Ergebnisse erfolgt am besten im Präsens.
Keine Ich-Form! Wenn es sich vermeiden lässt kein „man“! keinen Laborjargon verwenden!
5) Angabe der analytischen Daten sowie der Ausbeute, Charakterisierung mittels Schmelzoder Siedepunkt, Brechungsindex, Vergleich mit F oder Kp aus der Literatur, Abweichungen
kurz erklären
Zusätzliche Druckangaben bei Vakuumdestillation
Bei Flüssigkeiten muss der Brechungsindex mit angegeben werden
(Brechungsindex auf 20 °C korrigieren, Faustformel +1 °C ~ -0,0005)
Ausbeuteberechnung: Theoretische Ausbeute in g (im Beispiel = 37,8 g)
Praktische Ausbeute in g, % der Theorie und % der Literaturangabe (22,7g = 60% Theorie;
X% Literatur)
Eventuelle Abweichungen der praktischen Ausbeute erklären
Präparateflaschen sind folgendermaßen zu beschriften (Beispiel):
Acetylsalicylsäure
Schulze/Meier
F = 128 °C
Versuch 1
Gruppe A 1
10 g
50
8. Betriebsanweisung
Versuchsbezogene Betriebsanweisung nach § 14 GefStoffV
für chemische Laboratorien der Universität Jena
Organisches Praktikum für Biochemie
Name
Vorname
Gruppe
Raum/Platz
Herzustellendes Präparat:
Versuchs-Nr.:
Reaktionsgleichung:
eingesetzte Stoffe und Produkt(e)
Gefahrensymbol/
Bezeichnung
Nummern der P/H-Sätze
Für Ansatz benötigte Stoffmenge
(in g und Mol)
Wortlaut der wesentlichen oben genannten P- und H-Sätze:
51
Gefahren für Mensch und Umwelt, die von den Ausgangsmaterialien bzw. dem(n) Produkt ausgehen, soweit sie nicht durch
die oben genannten Angaben abgedeckt sind (z.B. krebserregend, fruchtschädigend, hautresorptiv):
Entsorgung: (was fällt an und wie wird entsorgt)
Hiermit verpflichte ich mich, diesen Versuch sorgfältig vorbereitet zu haben und diesen gemäß den in dieser Betriebsanweisung aufgeführten Sicherheitsvorschriften durchzuführen.
Präparat zur Synthese mit den auf der Vorderseite berechneten Chemikalienmengen freigegeben.
Unterschrift Student(in)
Unterschrift Assistent(in)
52
9. H- und P-Sätze
Neue GHS – Piktogramme
GHS01 Explosivstoffe
können durch Schlag, Reibung, Feuer oder andere Zündquellen auch
ohne Beteiligung von Luftsauerstoff explodieren.
GHS02 Entzündlich
a) Flüssigkeiten mit Flammpunkt < 0°C und Siedpunkt ~ 35°C
b) Gase, die unter Normalbedingungen bei Luftkontakt entzündlich
sind
c) Feststoffe, die bei kurzzeitiger Zündquellen-Einwirkung leicht entzündet werden
d) Flüssigkeiten mit Flammpunkt < 21°C
e) Stoffe, die bei gewöhnlicher Temperatur sich an Luft erhitzen und
entzünden
f) Stoffe, die bei Feuchtigkeit hochentzündliche Gase in gefährlicher
Menge entwickeln.
GHS03 Brandfördernde Stoffe und org. Peroxide
i. d. R. selbst nicht brennbar, erhöhen aber bei Berührung mit brennbaren Stoffen (durch Sauerstoffabgabe) die Brandgefahr und Brandheftigkeit.
GHS04 Gase unter Druck
GHS05 Korrosive Stoffe
können bei Berührung lebendes Gewebe zerstören (z.B. Säuren mit
pH ~ 2, Laugen mit pH ~ 11,5),
GHS06 Giftige Stoffe
können in sehr geringer Menge beim Einatmen, Verschlucken oder
Hautresorption zum Tode oder zu akuten oder chronischen Gesundheitsschäden führen,
GHS07 Reizende oder sensibilisierende Stoffe (Haut, Augen)
a) können bei Kontakt deutliche Entzündungen der Haut oder Augenschäden hervorrufen.
b) können bei Hautkontakt Überempfindlichkeitsreaktionen (Allergien) auslösen.
53
GHS08 reizende oder sensibilisierende Stoffe (Einatmung), Krebserregende,
mutagene, teratogene Stoffe
a) können beim Menschen Krebs erregen oder die Krebshäufigkeit
erhöhen
b) können beim Menschen vererbbare genetische Schäden hervorrufen
c) können beim Menschen die Fortpflanzungsfähigkeit beeinträchtigen oder fruchtschädigend wirken
Kat. 1: bekanntermaßen
Kat. 2: angenommen aufgrund hinreichender Anhaltspunkte
Kat. 3: geben wegen möglicher krebserzeugender Wirkung beim
Menschen Anlass zu Besorgnis – aufgrund einiger, jedoch
nicht Ausreichender Anhaltspunkte
GHS09 Umweltgefährdende Stoffe
können Naturhaushalt, Wasser, Boden, Luft, Klima, Tiere, Pflanzen
oder Mikro-organismen derart verändern, dass dadurch Gefahren für
die Umwelt entstehen.
9.1 Gefahrenhinweise (H-Sätze)
(Das Kodifizierungssystem für GHS - Gefahrenhinweise wird noch im UN-Sachverständigenausschuss diskutiert; deshalb könnten Änderungen notwendig sein.)
H200-Reihe: Physikalische Gefahren
H200
Instabil, explosiv
H201
Explosiv, Gefahr der Massenexplosion.
H202
Explosiv; große Gefahr durch Splitter, Spreng- und Wurfstücke.
H203
Explosiv; Gefahr durch Feuer, Luftdruck oder Splitter, Spreng- und
Wurfstücke.
H204
Gefahr durch Feuer oder Splitter, Spreng- und Wurfstücke.
H205
Gefahr der Massenexplosion bei Feuer.
H220
Extrem entzündbares Gas.
H221
Entzündbares Gas.
H222
Extrem entzündbares Aerosol.
H223
Entzündbares Aerosol.
H224
Flüssigkeit und Dampf extrem entzündbar.
H225
Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar.
H226
Flüssigkeit und Dampf entzündbar.
H228
Entzündbarer Feststoff.
H240
Erwärmung kann Explosion verursachen.
H241
Erwärmung kann Brand oder Explosion verursachen.
H242
Erwärmung kann Brand verursachen.
H250
Entzündet sich in Berührung mit Luft von selbst.
H251
Selbsterhitzungsfähig; kann in Brand geraten.
H252
In großen Mengen selbsterhitzungsfähig; kann in Brand geraten.
H260
In Berührung mit Wasser entstehen entzündbare Gase, die sich spontan
entzünden können.
H261
In Berührung mit Wasser entstehen entzündbare Gase.
54
H270
H271
H272
H280
H281
H290
Kann Brand verursachen oder verstärken; Oxidationsmittel.
Kann Brand oder Explosion verursachen; starkes Oxidationsmittel.
Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel.
Enthält Gas unter Druck; kann bei Erwärmung explodieren.
Enthält tiefgekühltes Gas; kann Kälteverbrennungen oder -Verletzungen
verursachen.
Kann gegenüber Metallen korrosiv sein.
H300-Reihe: Gesundheitsgefahren
H300
Lebensgefahr bei Verschlucken.
H301
Giftig bei Verschlucken.
H302
Gesundheitsschädlich bei Verschlucken.
H304
Kann bei Verschlucken und Eindringen in die Atemwege tödlich sein.
H310
Lebensgefahr bei Hautkontakt.
H311
Giftig bei Hautkontakt.
H312
Gesundheitsschädlich bei Hautkontakt.
H314
Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.
H315
Verursacht Hautreizungen.
H317
Kann allergische Hautreaktionen verursachen.
H318
Verursacht schwere Augenschäden.
H319
Verursacht schwere Augenreizung.
H330
Lebensgefahr bei Einatmen.
H331
Giftig bei Einatmen.
H332
Gesundheitsschädlich bei Einatmen.
H334
Kann bei Einatmen Allergie, asthmaartige Symptome oder Atembeschwerden verursachen.
H335
Kann die Atemwege reizen.
H336
Kann Schläfrigkeit und Benommenheit verursachen.
H340
Kann genetische Defekte verursachen (Expositionsweg angeben, sofern
schlüssig belegt ist, dass diese Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht).
H341
Kann vermutlich genetische Defekte verursachen (Expositionsweg angeben, sofern schlüssig belegt ist, dass diese Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht).
H350
Kann Krebs erzeugen (Expositionsweg angeben, sofern schlüssig belegt
ist, dass diese Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht).
H350 i
Kann bei Einatmen Krebs erzeugen.
H351
Kann vermutlich Krebs erzeugen (Expositionsweg angeben, sofern
schlüssig belegt ist, dass diese Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht).
H360
Kann die Fruchtbarkeit beeinträchtigen oder das Kind im Mutterleib
schädigen (konkrete Wirkung angeben, sofern bekannt) (Expositionsweg
angeben, sofern schlüssig belegt ist, dass die Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht).
H360 F
Kann die Fruchtbarkeit beeinträchtigen.
H360 D
Kann das Kind im Mutterleib schädigen.
H360 FD
Kann die Fruchtbarkeit beeinträchtigen. Kann das Kind im Mutterleib
schädigen.
H360 Fd
Kann die Fruchtbarkeit beeinträchtigen. Kann vermutlich das Kind im
Mutterleib schädigen.
55
H360 Df
H361
H361 f
H361 d
H361 fd
H362
H370
H371
H372
H373
Kann das Kind im Mutterleib schädigen. Kann vermutlich die Fruchtbarkeit beeinträchtigen.
Kann vermutlich die Fruchtbarkeit beeinträchtigen oder das Kind im Mutterleib schädigen (konkrete Wirkung angeben, sofern bekannt) (Expositionsweg angeben, sofern schlüssig belegt ist, dass die Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht)
Kann vermutlich die Fruchtbarkeit beeinträchtigen.
Kann vermutlich das Kind im Mutterleib schädigen.
Kann vermutlich die Fruchtbarkeit beeinträchtigen. Kann vermutlich das
Kind im Mutterleib schädigen.
Kann Säuglinge über die Muttermilch schädigen.
Schädigt die Organe (oder alle betroffenen Organe nennen, sofern bekannt) (Expositionsweg angeben, sofern schlüssig belegt ist, dass diese
Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht).
Kann die Organe schädigen (oder alle betroffenen Organe nennen, sofern bekannt) (Expositionsweg angeben, sofern schlüssig belegt ist,
dass diese Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht).
Schädigt die Organe (alle betroffenen Organe nennen) bei längerer oder
wiederholter Exposition (Expositionsweg angeben, wenn schlüssig belegt ist, dass diese Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht).
Kann die Organe schädigen (alle betroffenen Organe nennen, sofern
bekannt) bei längerer oder wiederholter Exposition (Expositionsweg angeben, wenn schlüssig belegt ist, dass diese Gefahr bei keinem anderen
Expositionsweg besteht).
H400-Reihe: Umweltgefahren
H400
Sehr giftig für Wasserorganismen.
H410
Sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung.
H411
Giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung.
H412
Schädlich für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung.
H413
Kann für Wasserorganismen schädlich sein, mit langfristiger Wirkung.
Ergänzende Gefahrenmerkmale und Kennzeichnungselemente (EUH-Sätze)
EUH 001 In trockenem Zustand explosiv.
EUH 006 Mit und ohne Luft explosionsfähig.
EUH 014
Reagiert heftig mit Wasser.
EUH 018 Kann bei Verwendung explosionsfähige/ entzündbare Dampf/ LuftGemische bilden.
EUH 019 Kann explosionsfähige Peroxide bilden.
EUH 044 Explosionsgefahr bei Erhitzen unter Einschluss.
EUH 029 Entwickelt bei Berührung mit Wasser giftige Gase.
EUH 031 Entwickelt bei Berührung mit Säure giftige Gase.
EUH 032 Entwickelt bei Berührung mit Säure sehr giftige Gase.
EUH 066 Wiederholter Kontakt kann zu spröder oder rissiger Haut führen.
EUH 070 Giftig bei Berührung mit den Augen.
EUH 071 Wirkt ätzend auf die Atemwege.
EUH 059 Die Ozonschicht schädigend.
EUH 201 Enthält Blei. Nicht für den Anstrich von Gegenständen verwenden, die
von Kindern gekaut oder gelutscht werden könnten.
201 A
Achtung! Enthält Blei.
56
EUH 202
EUH 203
EUH 204
EUH 205
EUH 206
EUH 207
EUH 208
EUH 209
209 A
EUH 210
EUH 401
Cyanacrylat. Gefahr. Klebt innerhalb von Sekunden Haut und Augenlider
zusammen. Darf nicht in die Hände von Kindern gelangen.
Enthält Chrom(VI). Kann allergische Reaktionen hervorrufen.
Enthält Isocyanate. Kann allergische Reaktionen hervorrufen.
Enthält epoxidhaltige Verbindungen. Kann allergische Reaktionen hervorrufen.
Achtung! Nicht zusammen mit anderen Produkten verwenden, da gefährliche Gase (Chlor) freigesetzt werden können.
Achtung! Enthält Cadmium. Bei der Verwendung entstehen gefährliche
Dämpfe. Hinweise des Herstellers beachten. Sicherheitsanweisungen
einhalten.
Enthält (Name des sensibilisierenden Stoffes). Kann allergische Reaktionen hervorrufen.
Kann bei Verwendung leicht entzündbar werden.
Kann bei Verwendung entzündbar werden.
Sicherheitsdatenblatt auf Anfrage erhältlich.
Zur Vermeidung von Risiken für Mensch und Umwelt die Gebrauchsanleitung einhalten.
9.2 Sicherheitshinweise (P-Sätze)
P 100-Reihe: Allgemeines
P101
Ist ärztlicher Rat erforderlich, Verpackung oder Kennzeichnungsetikett
bereithalten.
P102
Darf nicht in die Hände von Kindern gelangen.
P103
Vor Gebrauch Kennzeichnungsetikett lesen.
P 200-Reihe: Prävention
P201
Vor Gebrauch besondere Anweisungen einholen.
P202
Vor Gebrauch alle Sicherheitshinweise lesen und verstehen.
P210
Von Hitze / Funken / offener Flamme / heißen Oberflächen fernhalten
nicht rauchen.
P211
Nicht gegen offene Flamme oder andere Zündquelle sprühen.
P220
Von Kleidung /…/ brennbaren Materialien fernhalten/entfernt aufbewahren.
P221
Mischen mit brennbaren Stoffen /… unbedingt verhindern.
P222
Kontakt mit Luft nicht zulassen.
P223
Kontakt mit Wasser wegen heftiger Reaktion und möglichem Aufflammen unbedingt verhindern.
P230
Feucht halten mit …
P231
Unter inertem Gas handhaben.
P232
Vor Feuchtigkeit schützen.
P233
Behälter dicht verschlossen halten.
P234
Nur im Originalbehälter aufbewahren.
P235
Kühl halten.
P240
Behälter und zu befüllende Anlage erden.
P241
Explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel / Lüftungsanlagen / Beleuchtung /… verwenden.
P242
Nur funkenfreies Werkzeug verwenden.
57
P243
P244
P250
P251
P260
P261
P262
P263
P264
P270
P271
P272
P273
P280
P281
P282
P283
P284
P285
P231 +
P232
P235 +
P410
Maßnahmen gegen elektrostatische Aufladungen treffen.
Druckminderer frei von Fett und Öl halten.
Nicht schleifen / stoßen /…/ reiben.
Behälter steht unter Druck: Nicht durchstechen oder verbrennen, auch
nicht nach der Verwendung.
Staub / Rauch / Gas / Nebel / Dampf / Aerosol nicht einatmen.
Einatmen von Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol vermeiden.
Nicht in die Augen, auf die Haut oder auf die Kleidung gelangen lassen.
Kontakt während der Schwangerschaft / und der Stillzeit vermeiden.
Nach Gebrauch … gründlich waschen.
Bei Gebrauch nicht essen, trinken oder rauchen.
Nur im Freien oder in gut belüfteten Räumen verwenden.
Kontaminierte Arbeitskleidung nicht außerhalb des Arbeitsplatzes tragen.
Freisetzung in die Umwelt vermeiden.
Schutzhandschuhe / Schutzkleidung / Augenschutz / Gesichtsschutz
tragen.
Vorgeschriebene persönliche Schutzausrüstung verwenden.
Schutzhandschuhe / Gesichtsschild / Augenschutz mit Kälteisolierung
tragen.
Schwer entflammbare / flammhemmende Kleidung tragen.
Atemschutz tragen.
Bei unzureichender Belüftung Atemschutz tragen.
Unter inertem Gas handhaben. Vor Feuchtigkeit schützen.
Kühl halten. Vor Sonnenbestrahlung schützen.
P 300-Reihe: Reaktion
P301
BEI VERSCHLUCKEN:
P302
BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT:
P303
BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar):
P304
BEI EINATMEN:
P305
BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN:
P306
BEI KONTAMINIERTER KLEIDUNG:
P307
BEI EXPOSITION:
P308
BEI EXPOSITION ODER FALLS BETROFFEN:
P309
BEI EXPOSITION ODER UNWOHLSEIN:
P310
Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.
P311
GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.
P312
Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.
P313
Ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen.
P314
Bei Unwohlsein ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen.
P315
Sofort ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen.
P320
Besondere Behandlung dringend erforderlich (siehe … auf diesem
Kennzeichnungsetikett).
P321
Besondere Behandlung (siehe … auf diesem Kennzeichnungsetikett).
P322
Gezielte Maßnahmen (siehe … auf diesem Kennzeichnungsetikett).
P330
Mund ausspülen.
P331
KEIN Erbrechen herbeiführen.
58
P332
P333
P334
P335
P336
P337
P338
P340
P341
P342
P350
P351
P352
P353
P360
P361
P362
P363
P370
P371
P372
P373
P374
P375
P376
P377
P378
P380
P381
P390
P391
P301 +
P310
P301 +
P312
P301 +
P330 +
P331
P302 +
P334
P302 +
P350
Bei Hautreizung:
Bei Hautreizung oder -ausschlag:
In kaltes Wasser tauchen / nassen Verband anlegen.
Lose Partikel von der Haut abbürsten.
Vereiste Bereiche mit lauwarmem Wasser auftauen. Betroffenen Bereich
nicht reiben.
Bei anhaltender Augenreizung:
Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen weiter
ausspülen.
Die betroffene Person an die frische Luft bringen und in einer Position
ruhigstellen, die das Atmen erleichtert.
Bei Atembeschwerden an die frische Luft bringen und in einer Position
ruhigstellen, die das Atmen erleichtert.
Bei Symptomen der Atemwege:
Behutsam mit viel Wasser und Seife waschen.
Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen.
Mit viel Wasser und Seife waschen.
Haut mit Wasser abwaschen / duschen.
Kontaminierte Kleidung und Haut sofort mit viel Wasser abwaschen und
danach Kleidung ausziehen.
Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen.
Kontaminierte Kleidung ausziehen und vor erneutem Tragen waschen.
Kontaminierte Kleidung vor erneutem Tragen waschen.
Bei Brand:
Bei Großbrand und großen Mengen:
Explosionsgefahr bei Brand.
KEINE Brandbekämpfung, wenn das Feuer explosive Stoffe / Gemische
/ Erzeugnisse erreicht.
Brandbekämpfung mit üblichen Vorsichtsmaßnahmen aus angemessener Entfernung.
Wegen Explosionsgefahr Brand aus der Entfernung bekämpfen.
Undichtigkeit beseitigen, wenn gefahrlos möglich.
Brand von ausströmendem Gas: Nicht löschen, bis Undichtigkeit gefahrlos beseitigt werden kann.
… zum Löschen verwenden.
Umgebung räumen.
Alle Zündquellen entfernen, wenn gefahrlos möglich.
Verschüttete Mengen aufnehmen, um Materialschäden zu vermeiden.
Verschüttete Mengen aufnehmen.
BEI VERSCHLUCKEN: Sofort GIFTINFOMATIONSZENTRUM oder Arzt
anrufen.
BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein
GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.
BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen.
BEI KONTAKT MIT DER HAUT: In kaltes Wasser tauchen / nassen Verband anlegen.
BEI KONTAKT MIT DER HAUT: Behutsam mit viel Wasser und Seife
waschen.
59
P302 +
P352
P303 +
P361 +
P353
P304 +
P340
P304 +
P341
P305 +
P351 +
P338
P306 +
P360
P307 +
P311
P308 +
P313
P309 +
P311
P332 +
P313
P333 +
P313
P335 +
P334
P337 +
P313
P342 +
P311
P370 +
P376
P370 +
P378
P370 +
P380
P370 +
P380 +
P375
P371 +
P380 +
P375
BEI KONTAKT MIT DER HAUT: Mit viel Wasser und Seife waschen.
BEI KONTAKT MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle beschmutzten,
getränkten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen/duschen.
BEI EINATMEN: An die frische Luft bringen und in einer Position ruhigstellen, die das Atmen erleichtert.
BEI EINATMEN: Bei Atembeschwerden an die frische Luft bringen und
in einer Position ruhigstellen, die das Atmen erleichtert.
BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit
Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen.
Weiter spülen.
BEI KONTAKT MIT DER KLEIDUNG: Kontaminierte Kleidung und Haut
sofort mit viel Wasser abwaschen und danach Kleidung ausziehen.
BEI EXPOSITION: GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.
BEI EXPOSITION ODER FALLS BETROFFEN: Ärztlichen Rat einholen /
ärztliche Hilfe hinzuziehen.
BEI EXPOSITION ODER UNWOHLSEIN:
GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.
Bei Hautreizung: Ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen.
Bei Hautreizung oder -ausschlag: Ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe
hinzuziehen.
Lose Partikel von der Haut abbürsten. In kaltes Wasser tauchen / nassen Verband anlegen.
Bei anhaltender Augenreizung: Ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe
hinzuziehen.
Bei Symptomen der Atemwege: GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder
Arzt anrufen.
Bei Brand: Undichtigkeit beseitigen, wenn gefahrlos möglich.
Bei Brand: … zum Löschen verwenden.
Bei Brand: Umgebung räumen.
Bei Brand: Umgebung räumen. Wegen Explosionsgefahr Brand aus der
Entfernung bekämpfen.
Bei Großbrand und großen Mengen: Umgebung räumen. Wegen Explosionsgefahr Brand aus der Entfernung bekämpfen.
P 400-Reihe: Aufbewahrung
P401
… aufbewahren.
P402
An einem trockenen Ort aufbewahren.
P403
An einem gut belüfteten Ort aufbewahren.
P404
In einem geschlossenen Behälter aufbewahren.
P405
Unter Verschluss aufbewahren.
60
P406
P407
P410
P411
P412
P413
P420
P422
P402 +
P404
P403 +
P233
P403 +
P235
P410 +
P403
P410 +
P412
P411 +
P235
In korrosionsbeständigem /… Behälter mit korrosionsbeständiger Auskleidung aufbewahren.
Luftspalt zwischen Stapeln / Paletten lassen.
Vor Sonnenbestrahlung schützen.
Bei Temperaturen von nicht mehr als … °C / … aufbewahren.
Nicht Temperaturen von mehr als 50 °C aussetzen.
Schüttgut in Mengen von mehr als … kg bei Temperaturen von nicht
mehr als … °C aufbewahren
Von anderen Materialien entfernt aufbewahren.
Inhalt in / unter … aufbewahren
In einem geschlossenen Behälter an einem trockenen Ort aufbewahren.
Behälter dicht verschlossen an einem gut belüfteten Ort aufbewahren.
Kühl an einem gut belüfteten Ort aufgewahren.
Vor Sonnenbestrahlung geschützt an einem gut belüfteten Ort aufbewahren.
Vor Sonnenbestrahlung schützen und nicht Temperaturen von mehr als
50 °C aussetzen.
Kühl und bei Temperaturen von nicht mehr als … °C aufbewahren
P 500-Reihe: Entsorgung
P501
Inhalt / Behälter … zuführen.
61

1. Formulieren Sie das Löslichkeitsprodukt von Eisen(III)

Doppelt Konzentrierte PBS/Vanadat

VDI 3803)1

AATiS-Photometer AS535

Einige Salze und ihre Bedeutung

Übung 3

Das Molekulargewicht Das Molekulargewicht einer Verbindung gibt

Das ideale Gas - brucherseifer.ostwaldportal.de

Daniel schiefer und Philip Kotrade proudly present:

Seminar zur Vorlesung Physikalische Chemie I Sommersemester