Präparat a n-butyl-phenylether aus Phenol Williamson'sche Ethersynthese

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1 Präparat a n-butyl-phenylether aus Phenol Williamson'sche Ethersynthese 1. Reaktionsgleichung Na Na 2 Na Adogen 464 Na Adogen: Methyltrioctylammoniumchlorid (Phasentransferkatalysator) gelbliche, wasserunlösliche Flüssigkeit 2. Reaktionsführung Reaktion: 0.1 mol (4 g) Natriumhydroxid und 0.1 mol (9.41 g) Phenol in 25 ml Wasser im Kolben lösen 0.12 mol (16.4 g) ombutan und 0.5 g Adogen zugeben so lange kochen, bis entnommene Tropfen keine basische Reaktion mehr zeigen (ca. 2 bis 5 h) eingesetzte Stoffmengen: sind für Natriumhydroxid und Phenol gleich, dagegen werden ca. 17% mehr ombutan eingesetzt wegen auftretender Nebenreaktionen des ombutans (s. Punkt Mechanismus); Adogen wird nur in katalytischer Menge zugegeben (Phasentransferkatalysator) ; Die Innentemperatur ändert sich bei der Destillation entsprechend der Siedetemperaturen der im Kolben enthaltenen Stoffe. Isolieren und Reinigen: Nach Erkalten: Substanz im Kolben wird mit 50 ml tert-butylmethylether zusammengegeben die wässrige (untere) Phase wird abgetrennt die organische (obere) Phase wir gewaschen mit: 1) 20 ml 5%iger Natronlauge, damit eventuell noch vorhandenes Phenol als Phenolat mit in die wäßrige Phase übergeht 2) 20 ml Wasser und dann über Natriumsulfat getrocknet. Nicola Ritter Seite - 1 -

2 abfiltrieren: Trennen von Trocknungsmittel und organischer Phase anschließend Lösungsmittel (tert-butylmethylether) abdestillieren den öligen Rückstand (meist noch ein wenig gelb): fraktioniert destillieren farbloses Produkt n-butyl-phenylether 3. Ausbeute laut Skript: 60-70%, laut Experiment eines Studenten der U-Berlin 44% weiterhin laut Skript: Siedepunkt: echungsindex: eingesetzte Stoffe und Produkt(e) Natriumhydroxid MG Phenol ombutan Adogen 464 Sdp. Schmp Sicherheit / Abfall VbF Fp Gefahrensymbol/ Bezeichnung Nummern der R/S-Sätze / R35 S26-37/39-45 A1 16 T F Xi MAK, LD 50, Wassergefä hrdungsklasse (WGK) WGK 1 R24/25-34 S mg/kg WGK 2 R11-36/37/38 S WGK mg/kg Für Ansatz benötigte Stoffmenge (in g und Mol) 0.10 mol 4.00 g 0.1 mol 9.41 g 0.12 mol 16.4 g mol 0.5 g tert Butylmethylether Natriumsulfat Butyl-phenylether g/ mol A1-28 / / / F R11-66 S gm/kg WGK 1 WGK mol 37 g Trockenmittel Produkt Nicola Ritter Seite - 2 -

3 Wortlaut der wesentlichen oben genannten R- und S-Sätze: R10: entzündlich S7: Behälter dicht verschlossen halten R11: leichtentzündlich S16: von Zündquellen fernhalten R20/22: Gesundheitsschädlich bei Einatmen und Verschlucken R35: verursacht schwere Verätzungen R37/38: reizt die Atmungsorgane und die aut R41: Gefahr ernster Augenschäden Entsorgung: S23: Dampf nicht einatmen Phenol: organische Abfälle Na: neutralisieren -> in den Abfluß Butylbromid: haligenhaltiger organischer Abfall wäßrige basische Lösung (wäßrige Phase) mit der organischen Verbindung: neutralisieren, in wäßrigen, halogenhaltigen organischen Abfall kontaminiertes Trockenmittel: Feststoffabfall Rückstand aus der Destillation: halogenhaltige organische Abfälle 5. Analytik / Spektroskopie Nicola Ritter Seite - 3 -

4 6. Mechanismus Mechanismus: Na Na 2 Na Adogen 464 SN2 Rückseitenangriff # Inversion Das Alkoholat (nicht der Alkohol!) substituiert das omatom nucelophil. Wieso S N 2? - Nucleophil: Phenolat ist gutes Nucleophil - sterische inderungen? nicht zu groß, weil an das nucleophile Zentrum zwei Wasserstoffatome gebunden sind - Abgangsgruppe: - ist keine sehr gute Abgangsgruppe - Lösungsmittel: durch Phasentransferkatalyse ist Nucleophil "nackt" und kann angreifen, bevor das om abgespalten ist im Übergangszustand: Aufbau sterischer Spannung durch trigonale Bipyramide bimolekular: Reaktionsgeschwindigkeit ist von Substrat- und Nucleophilkonzentration abhängig Energiediagramm: Na Phasentransferkatalyse: durch sie wird es möglich, dass das Nucleophil in die unpolare Phase gelangt und das dort lösliche Sustratmolekül nucleophil angreifen kann: Ph-NR 4 NR Ph 4 organische Phase 2 Ph-NR 4 Na Na-Ph NR 4 Nicola Ritter Seite - 4 -

5 Mechanismus der Nebenprodukte: a) Konkurrenzreaktion: E2 Mechanismus: # Na Adogen 464 E2 konzertiert Inversion Na b) Konkurrenzreaktion: E1 Mechanismus mit Umlagerung: (Wagner-Meerwein [1,2] Umlagerung) Na Umlagerung Na Na 3 cis trans c) Konkurrenzreaktion: E1 Mechanismus mit Umlagerung: Na Umlagerung 3 Umlagerung Na Na Na Na Nicola Ritter Seite - 5 -

6 d) Konkurrenzreaktion: E1 Mechanismus mit Umlagerung und Ethersynthese: Na Umlagerung 3 Umlagerung Na Na Na Na Umlagerung Na Keywords SN2; Inversion; trigonale Bipyramide; Alkoholat; Phasentransferkatalyse Nicola Ritter Seite - 6 -