Seminar zum Organisch-Chemischen Praktikum für Lehramtsstudierende Wintersemester 2015/2016. Oxidation und Reduktion. Dr. Florian Achrainer AK Zipse

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1 Seminar zum rganisch-chemischen Praktikum für Lehramtsstudierende Wintersemester 2015/2016 xidation und eduktion Sicherheitsbelehrung: egeln für das Arbeiten im Labor Dr. Florian Achrainer AK Zipse März 2016

2 Bestimmung der xidationsstufen Ein xidationsmittel oxidiert seinen Partner und nimmt dabei Elektronen auf (z. B. 2 2 ). Die xidationsstufe erniedrigt sich. Ein eduktionsmittel reduziert seinen Partner und gibt dabei Elektronen ab. (z. B. S S 4 2- ). Die xidationsstufe erhöht sich. egel 1 Atome im elementaren Zustand haben immer die xidationsstufe 0 (z. B. N 2, 2, 2, C(Graphit), S 8, P 4, Br 2 ). Die xidationsstufe 0 ist aber auch in Molekülen möglich. egel 2 Die Summe aller xidationsstufen in einem neutralen Molekül muss 0 ergeben. Bei geladenen Ionen ist sie gleich der Gesamtladung des betrachteten Ions. egel 3 Bei kovalenten Verbindungen wird die Verbindung formal in Ionen anhand ihrer Elektronegativität aufgeteilt. Dabei wird angenommen, dass die an der Bindung beteiligten Elektronen vollständig vom elektronegativeren Partner aufgenommen werden. Fluor ist immer -1, Wasserstoff ist immer +1, außer gebunden an Metalle, Alkalimetalle immer +1, Erdalkalimetalle immer +2.

3 Beispiele zur Bestimmung der xidationsstufen C C 3 2 C C 2 C C 2 2 N N N

4 Gruppe F xidation und eduktion + Ca(Cl) 2 + NaB 4 Iodoform-eaktion Autoxidation von Benzaldehyd

5 L(-)-Menthol Ca(Cl) 2, Eisessig 0 C - T - 60 C (-)-Menthon Eine Mischung von Menthol, Eisessig und Wasser wird gekühlt. Ca(Cl) 2 wird in kleinen Portionen zugeben, wobei die Innentemperatur nicht über 25 C steigen sollte (etwa 1 h). ühren bei T (1 h), dann auf 60 C erhitzen bis keine Farbreaktion mit Iod-Stärke-Papier auftritt. Unter Eiskühlung wird vorsichtig Na zugegeben. eaktionslösung, zusammen mit Eis und ges. NaCl-Lösung mit ilfe von tert-butylmethylether extrahieren, org. Phase mit verd. Na und Wasser waschen, trocknen über K 2 C 3, filtrieren und abrotieren. Fraktionierte Destillation unter Vakuum 2 I 5 I 3 Einlagerung in Amylose-elix 2 I 2 + I I 3 + I 2 I 5 blaue Farbe

6 Ca(Cl) e + 2 xidation Cl + 2 e + 2 Cl + 2 eduktion + Cl + Cl + 2

7 Cr VI+ -xidationen Cr 3 Cr 4 2- Cr Cr + Cr orange 2 Cr + Cr +4 2 Cr 2 Cr + Cr 3+ grün 2 Cr 4 + Cr 2 Cr Cl 3 C 100 % 99 % 58 % < 1 %

8 xidationen in organischen Löungsmitteln Keine Bildung von ydraten Selektiv zum Aldehyd N Cr N CrCl 3 - löslich in C 2 Cl 2 Pyridinium Dichromat (PDC) Pyridinium Chlorochromat (PCC)

9 Gruppe F xidation und eduktion + Ca(Cl) 2 + NaB 4 Iodoform-eaktion Autoxidation von Benzaldehyd

10 NaB 4, Me 25 C, 2 h Cyclopentanon wird in Me gelöst. Portionsweise wird NaB 4 zugegeben, wobei die Innentemperatur 25 C nicht übersteigen darf (gegebenfalls Eiskühlung) Man rührt für 2 h bei T und hydrolysiert anschließend vorsichtig mit Wasser. Extraktion mit Ether, wäscht die org. Phase mit Wasser, trocknen über Na 2 S 4, filtrieren, abrotieren. Fraktionierte Destillation im Vakuum 2

11 B B 3 B B() Na Li Al B -1-1 Na 2 pk a ( 2 ) = +36 sehr reaktiv mässig reaktiv reagiert nur als Base kinetisch gehemmt Ether als Lösemittel kinetisch gehemmt Alkohole als Lösemittel Carbonyl-Verbindung LiAl 4 NaB 4 -CCl + + -C, -C + + -C + - -C, -CN + - -CN LiAl 4 -Pulver

12 Gruppe F xidation und eduktion + Ca(Cl) 2 + NaB 4 Iodoform-eaktion Autoxidation von Benzaldehyd

13 KI, I 2, Na + CI 3 2

14 KI, I 2, Na + CI 3 0 C 3 I I C 3 2 I I + CI 3 I I I, I 2 I + CI 3

15 C 3 C 3 C 3 I I I I 3 C C 3 Br 2 3 C C 3 Br 2 Br Bromaceton (Lacrimogen) 2 Br

16 Gruppe F xidation und eduktion + Ca(Cl) 2 + NaB 4 Iodoform-eaktion Autoxidation von Benzaldehyd

17 Autoxidation von Benzaldehyd h 2 2 adikal-kettenreaktion Benzoesäure Perbenzoesäure

18 Ether-Autoxidation Diethylether "Ether" Dimethoxyethan Methyl-tert-butylether h 2 Furan Tetrahydrofuran adikal-kettenreaktion Fe 2 Fe 3 + e xidation e eduktion -2 + Fe Fe

19 Zusammenfassung KI, I 2, Na + CI 3 [] 2 [] [] Li Al B -1-1 Na egel 3 Bei kovalenten Verbindungen wird die Verbindung formal in Ionen anhand ihrer Elektronegativität aufgeteilt. Dabei wird angenommen, dass die an der Bindung beteiligten Elektronen vollständig vom elektronegativeren Partner aufgenommen werden.

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