Praktikum für Organische Chemie Studiengang: Verfahrenstechnik

Praktikum für
Organische Chemie
Studiengang:
Verfahrenstechnik an
der TUHH
Versuchsanleitung
Das Praktikum für Organische Chemie findet vom 17.07.06 – 04.08.06 am Fachbereich
Chemie der Universität Hamburg im Institut für Technische und Makromolekulare Chemie
statt:
Institut für TMC
Bundesstr. 45
20146 Hamburg
Praktikumsleitung:
Dr. G. Schwarz
TMC Raum A 102
Tel: 040/42838-3170
Sprechstunde: Dienstags 14.00-15.00 Uhr
Technische Betreuung:
Michael Gröger
TMC Raum A 306
Tel: 040/42838-6024
Wissenschaftliche Betreuung:
Dr. Nino Lomadze Raum: A106 ; Tel: 040/42838-6044
Johann Schellenberg Raum: A105 ; Tel: 040/42838-6043
Sicherheitsbelehrung:
Die Sicherheitsregeln dienen der eigenen Sicherheit und der Sicherheit der im Labor
anwesenden Kommilitoninnen und Kommilitonen. Sie sind daher strikt einzuhalten. Die
Kenntnisnahme des Inhalts der in der Vorbesprechung ausgegebenen Sicherheitsbroschüre der
Gesellschaft Deutscher Chemiker ist vor Beginn des Praktikums per Unterschrift zu
bestätigen. Im Labor ist es strengstens verboten, zu essen, zu trinken und zu rauchen. Auch
auf dem Gang vor dem Labor darf nicht geraucht werden. Zwingend vorgeschrieben ist das
Tragen einer Schutzbrille (im Glassatz enthalten) sowie eines Laborschutzmantels aus
Baumwolle (kein Synthetik; wird nicht zur Verfügung gestellt) im Labor. Empfohlen wird der
Gebrauch von Schutzhandschuhen für alle Arbeiten. Zur Versuchsvorbereitung gehören
Überlegungen über mögliche Gefahrenquellen bei der Durchführung und über die
Abfallbeseitigung. Reaktion, bei denen giftige, übelriechende oder leicht brennbare Gase und
Dämpfe entstehen, müssen im Abzug durchgeführt werden. Im Zweifelsfall immer
Rücksprache mit dem Assistenten halten.
Allgemeine Hinweise zur Versuchsdurchführung:
Versuchsaufbau immer mit Laborboy, Entsorgung, Aufbewahrung der Produkte: Alufolie und
Glas mit vorwiegen, Umkristallisieren, Arbeiten unter dem Abzug, Hinweis auf den Zeitplan,
Versuchsaufbau vor dem Start vom Assi kontrollieren lassen
Literatur:
Organikum
Vollhardt
Bayer Walter
Protokoll:
Das Protokoll muß folgendes beinhalten:
Versuchsbeschreibung
Durchführung
Mechanismus
Ausbeute mit Schmelzpunkten und Fehlerbetrachtung
R – und S-Sätze
Schein:
Die Versuche müssen erfolgreich durchgeführt werden und die Protokolle unterschrieben
worden sein. Die Scheine werden erst dann zur TUHH geschickt, wenn alle die ersten beiden
Punkte erfüllt haben. Sollte jemand seinen Schein vorher benötigen, kann er sich diesen bei
Dr. Schwarz während der Sprechstunde abholen.
Versuche:
1.
2.
3.
4.
5.
Synthese von 4-Acetoxybenzoesäure
Polymerisation von ε-Caprolacton
Verseifung von Benzoesäureethylester
Synthese von 2,5-Dibrom-p-Xylol
Synthese von α,ω-Bis(4´-ethoxycarbonyl-phenoxy)alkanen
Versuch 1: Synthese von 4-Acetoxybenzoesäure
Versuchsdurchführung:
35 g (0,254mol) 4-Hydroxybenzoesäure werden in einen 500 ml Dreihalskolben eingewogen.
250 ml Toluol werden mit dem Meßzylinder abgemessen und in den Kolben gegeben.
Die Lösung wird mit Hilfe des Magnetrührers suspendiert.
Der Magnetrührer soll auf einem Laborboy stehen.
Dann wird 1 ml Pyridin aus der Meßpipette zugegeben (Abzug!).
Der Dreihalskolben wird mit einen Rückflußkühler gekühlt, der sich auf dem mittleren
Schliff befindet und durch eine Muffe gesichert wird. Das Wasser ist so anzuschließen, das es von
oben nach unten durch die Kühlschlangen des Kühlers läuft.
Auf den Rückflußkühler befindet sich das Calciumchloridröhrchen.
Anschließend werden 45 ml Essigsäureanhydrid mit der Vollpipette abgemessen und
in den an der Seite des Dreihalskolben aufgebauten Tropftrichter gegeben und langsam zugetropft.
Während des Zutropfens kann schon mit dem Aufheizen des Ölbads begonnen werden.
Das Kontaktthermometer wird an der Rückseite des Magnetrührers angeschlossen und in das
Ölbad getaucht. Es sollte lose in einer Muffe gesichert sein und auf ca. 120-130°C eingestellt
werden.
Es wird 4 Stunden zum Sieden erhitzt, dabei ist darauf zu achten, daß die Kabel des Thermometers,
sowie die Schläuche, nicht in Kontakt mit den heißen Teilen der Apparatur kommen.
Die klare Lösung läßt man über Nacht abkühlen.
Der entstandene Niederschlag wird abgesaugt und mit ca. 100 ml Petrolether gewaschen. Dies sollte
unter dem Abzug geschehen und es sollten sich dabei keine Heizquellen in der Nähe befinden!
Das Produkt wird im Trockenschrank bei 60°C getrocknet.
Es soll die Ausbeute und der Schmelzpunkt bestimmt werden!
Schmelzpunkt: 194-196°C
Geräte:
20o
0
C
mL
500 ml Dreihalskolben
Magnetrührer
Magnetrührstäbchen
Rückflußkühler
Tropftricher
Calciumchloridrohr
Kontaktthermometer
Ölbad
Laborboy
Saugflasche
Büchnertrichter
250
200
150
100
50
36
0
35
0
34
0
33
0
32
0
31
0
30
0
29
0
28
0
27
0
26
0
25
0
24
0
23
0
22
0
21
0
20
0
19
0
18
0
17
0
16
0
15
0
14
0
13
0
12
0
11
0
10
0
9
0
8
0
7
0
6
0
5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
0
o
20
NS29
NS29
-15o
15o
500 mL
LaboBib©
300
50
AN
AN
AUS
AUS
1500
0 U/min
250
100
500
o
C
200
150
750
1000
Reaktion:
HO
O
O
O
O
O +
CH3
OH
O
CH3
H3C
O
+
O
OH
CH3
OH
Versuch 2: Polymerisation von e-Caprolacton
Versuchsdurchführung:
In einem 50 ml Erlenmeyerkolben werden 5,8 g e-Caprolacton (50mmol) eingewogen.
0,5 ml einer 1 m Katalysatorlösung (Zinn(II)-2-ethylhexanoat in getrocknetem Toluol) werden aus
einer Pipette zugegeben.
Der Kolben wird mit einem gefetteten Glasstopfen gut verschlossen und der Stopfen mit einer
Spiralfeder gesichert.
Der Kolben wird für 16 Stunden in ein auf 120°C temperiertes Ölbad gehängt.
Anschließend wird der abgekühlte Kolbeninhalt mit 30 ml Dichlormethan gelöst und langsam in 300 ml
kaltes Methanol unter Rühren gegeben.
Das ausgefallene Produkt wird abfiltriert und im Vakuumtrockenschrank bei 40°C getrocknet.
Es soll die Ausbeute bestimmt werden !
Geräte:
50 ml Erlenmeyerkolben mit Spiralfeder
Glasstopfen
Pipette
Ölbad
Magnetrührer
Magnetrührstäbchen
Bechergläser
Reaktion:
O
(CH3
O
(CH2)3
CH COO)2 Sn
C2H5
O
O CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 C
Versuch 3: Verseifung von Benzoesäureethylester
Versuchsdurchführung:
37,6 g (0,25 mol) Benzoesäureethylester werden in 250 mL Ethanol gelöst und unter Rühren zum Sieden
erhitzt.
Dann werden 70 mL 4-molare Natronlauge aus einem Tropftrichter langsam zugetropft.
Nach beendeter Zugabe wird noch 30 min unter Rückfluss erhitzt.
Danach wird solange destilliert, bis kein Ethanol mehr übergeht. (Kontrolle mit dem Thermometer.)
Der Rückstand wird nach dem Abkühlen mit 100 mL Wasser verdünnt und unter Eiskühlung mit 65 mL 6
m 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.
Es sollen die Ausbeute und der Schmelzpunkt bestimmt werden!
Schmelzpunkt: 122-123°C
Geräte:
20o
500 ml Dreihalskolben
Rückflußkühler Tropftrichter
Magnetrührer
Magnetrührstäbchen
Ölbad
Kontaktthermometer
250 mL Rundkolben
Destillationsbrücke
Destillationsthermometer
Saugflasche
Büchnertrichter
0
C
mL
250
200
150
100
50
20o
36
0
35
0
34
0
33
0
32
0
31
0
30
0
29
0
28
0
27
0
26
0
25
0
24
0
23
0
22
0
21
0
20
0
19
0
18
0
17
0
16
0
15
0
14
0
13
0
12
0
11
0
10
0
9
0
8
0
7
0
6
0
5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
0
30o
NS14
NS 14
o
75
NS29
NS29
-15o
15o
NS29
NS29
-15o
15o
500 mL
500 mL
250 mL
LaboBib©
LaboBib©
300
50
AN
AN
1500
300
0 U/min
250
AUS
AUS
AN
AN
AUS
1500
0 U/min
250
1000
500
C
200
150
AUS
o
500
C
200
50
100
100
o
150
1000
750
750
Reaktion:
O
O
O
CH3
O
O
Na
HCl
+
NaOH
+
CH3
CH2
OH
NaCl
OH
Versuch 4: Synthese von 2,5-Dibrom-p-Xylol
Versuchsdurchführung:
19,1g p-Xylol werden in einem 500 ml Dreihalskolben eingewogen und mit zwei Spatelspitzen Jod
versetzt.
Mit Eiswasser wird anschließend für ca. 30 min gekühlt.
Unter Rühren läßt man durch einen Tropftrichter über eine halbe Stunde 20 ml Brom (nur unter dem
Abzug!) zutropfen, wobei unter Entfärbung Kristalle entstehen.
Vor der Zugabe des Broms muß die Apparatur vom Assistenten kontrolliert werden!
Das gebildete Gas wird über eine Stickstoffkappe durch zwei Gaswaschflaschen geleitet, wobei die
zweite 3 m Natronlauge enthält und die Schläuche direkt in die Abluft geleitet werden..
Nach eintägigem Stehen bei Raumtemperatur wird der Kolbeninhalt, welcher noch etwas Brom enthält,
unter Rühren mit 30 ml 3 m Natronlauge versetzt.
Der Kolben wird im Ölbad mit Rückflußkühler auf ca. 80°C erwärmt, bis die Färbung verschwindet.
Nach dem Erkalten wird die Natronlauge durch Dekantieren entfernt, die Kristalle in einen Büchnertrichter überführt und in diesem mit Wasser gewaschen.
Das Produkt wird anschließend aus Methanol umkristallisiert und im Vakuumtrockenschrank bei 40°C
getrocknet.
Es soll die Ausbeute und der Schmelzpunkt bestimmt werden!
Schmelzpunkt: 72-74°C
mL
Geräte:
250
200
150
500 ml Dreihalkolben
Tropftrichter
Magnetrührer
Magnetrührstäbchen
Stickstoffkappe
2 Gaswaschflaschen mit Schläuchen
Rückflußkühler
Büchnertrichter
Saugflasche
Ölbad
Kontaktthermometer
100
50
NS29
NS29
-15o
15o
500 mL
LaboBib©
300
50
AN
AN
AUS
AUS
1500
100
0 U/min
250
500
o
C
200
150
1000
750
Reaktion:
CH3
CH3
Br
+
Br
Br
+
Br
CH3
CH3
2 HBr
Versuch 5: Synthese von a,w-Bis(4´-ethoxycarbonylphenoxy)alkanen
Versuchsdurchführung:
16,6 g 4-Hydroxybenzoesäureethylester (0,1 mol) werden in einem 1 l Einhalskolben eingewogen.
300 ml trockenes Dimethylformamid (DMF) werden zugegeben.
Zu der gerührten Lösung werden 11,2 g Kalium-ter,-butylat zugegeben.
Es wird solange gerührt bis eine vollkommen klare Lösung entstanden ist.
Anschließend werden aus einem Tropftrichter 0,05 mol des Dibromids (welches sagt der Assistent)
langsam zugetropft und der Tropftrichter mit einen Calciumchloridrohr versehen..
Es wird über Nacht gerührt.
Der Kolbeninhalt wird dann in 600 ml dest. Wasser gegeben und der entstandene Niederschlag aus
Ethanol umkristallisiert.
Das Produkt wird bei 60°C im Vakuumtrockenschrank getrocknet.
Es soll die Ausbeute und der Schmelzpunkt bestimmt werden!
mL
Schmelzpunkt.: n=4: 98-100°C
n=6: 132-133,5°C
n=8: 101-103°C
n=10: 108,5-110°C
n=5: 93-94°C
n=7: 94,5-95,5°C
n=9: 79-82°C
n=12: 87°C
250
200
150
100
50
Geräte:
1 l Einhalskolben
Calciumchloridrohr
Rückflußkühler
Magnetrührer
Magnetrührstäbchen
Bechergläser
Saugflasche
Büchnertrichter
1L
LaboBib
300
50
©
AN
AN
AUS
AUS
1500
0 U/min
250
100
500
o
C
200
150
1000
750
Reaktion:
O
O
CH3
O
O
CH3
CH3
CH3
+
H3C
O- K+
+
H3C
CH3
CH3
O- K +
OH
O
O
CH3
O
O
O
+ Br(CH2)nBr
O- K +
OH
O
O
O
n
H3C
CH3
+ 2 KBr