Versuch 1 Extraktion von Muskatnußpulver mit einem lipophilen Lösungsmittel: Isolierung von Trimyristin (einem Triglyzerid)

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1 rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 1 Versuch 1 Extraktion von Muskatnußpulver mit einem lipophilen Lösungsmittel: Isolierung von Trimyristin (einem Triglyzerid) rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 2 Trennoperation. Das Trimyristin wird in einem beschrifteten Präparateglas für den Versuch 12 aufbewahrt. Die ethanolische Mutterlauge nicht verwerfen, sondern im Versuch 5 verwenden. H 3 C(CH 2 ) 12 (CH 2 ) 12 CH 3 (CH 2 ) 12 CH 3 gemahlene Muskatnuß Dichlormethan X n R20-40, S23-24/25-36/37 95 prozentiges Ethanol F R11, S7-16 Calciumchlorid X i R36, S22-24 In einem 250 ml-rundkolben werden ca. 20 g gemahlene Muskatnuß eingewogen. Man fügt ca. 150 ml Dichlormethan sowie einige Siedesteine zu und befestigt den Kolben am Stativ. un setzt man den Rückflußkühler auf und erhitzt das Gemisch ca. 90 Minuten unter leichtem Rückfluß. Der Flüssigkeitsspiegel im Kolben soll dabei nicht unter dem des Bades liegen. Anschließend läßt man auf Raumtemperatur abkühlen und filtriert durch einen Faltenfilter (Öl von der Außenwand des Kolbens vorher abwischen), der vorher gewogen wurde, in einen Rundkolben. Man spült das im Extraktionskolben zurückbleibende Unlösliche mit möglichst wenig Dichlormethanvollständig in den Faltenfilter und wäscht den dort befindlichen Rückstand dreimal mit je 20 ml Dichlormethan. Den Rückstand einschließlich Filter legt man in ein Becherglas und läßt ihn an der Luft trocknen (ca. 1 Woche). Danach kann der Extraktionsrückstand ausgewogen werden. DerDichlormethan-ExtraktwirdzurEntfernungvon Wasserspurenmit Calciumchlorid versetzt und einige Sekunden kreisend bewegt. Man verschließt den Rundkolben mit einem Polyethylen-Stopfen und läßt über acht stehen. Dann filtriert man vom CaCl 2 in einen zuvor gewogenen Rundkolben ab. Das Lösungsmittel wird am Rotationsverdampfer abdestilliert. Wägen Sie den Rückstand aus! Welche Konsistenz und welchen Geruch hat er? Der Rückstand wirdin 95-prozentigem Ethanol auf dem siedenden Wasserbad gelöst. Für 10 g Extrakt verwendet man 150 ml Ethanol. Über acht läßt man auf Raumtemperatur abkühlen, wobei das Trimyristin auskristallisiert. Man saugt den ausgefallenen weißen Feststoff mit der utsche ab und wäscht mit möglichst wenig eisgekühltem Ethanol. Das Trimyristin wird über acht im Vakuumexsikkator über Sicapent getrocknet. Wenn das Trimyristin noch nach Muskataroma riecht, wird es erneut aus Ethanol (ca. 30 ml pro Gramm) umkristallisiert. Reines Trimyristin ist völlig geruchlos und hat einen Schmelzpunkt von 54-55/C. Bestimmen Sie die Ausbeute (in Prozent) und den Schmelzpunkt des von Ihnen isolierten Trimyristins. Wägen Sie auch den unlöslichen Rückstand aus. Erstellen Sie ein Fließschema der

2 rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 3 Versuch 2 Abtrennung von Benzoesäure aus autoxidiertem Benzaldehyd rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 4 Versuch 3 Extraktion von Coffein aus Teeblättern H Autoxidation 2, h. ν Benzaldehyd X n R22, S24 tert-butylmethylether F R 11, S atriumcarbonat X i R36, S22-26 atriumsulfat konzentrierte Salzsäure C R34-37, S26-36/37/39-45 Roher Benzaldehyd (15.0 g, 141 mmol, 15.8 ml) wird in einem Scheidetrichter mit 50 ml tert-butylmethylether verdünnt. Man bereitet 100 ml einer 10 prozentigen atriumcarbonat-lösung in Wasser (löst sich langsam) und schüttelt damit die Benzaldehyd-Lösung portionsweise ( 4 x 25 ml) im Scheidetrichter aus. Diewäßrige Phasesoll zum Schluß alkalische Reaktion zeigen (ph-indikatorpapier). Trennen Sie die organische Phase ab. Die wäßrigen Phasen werden vereinigt und mit 2 x 20 ml tert-butylmethylether gewaschen. Der organische Extrakt wird zur ersten abgetrennten organischen Phase gegeben. Man trocknet die in einem 100 ml- Rundkolben vereinigten organischen Phasen über atriumsulfat (der Kolben wird mit einem Polyethylen-Stopfen verschlossen). Über der trocknenden Lösung soll möglichst wenig Luft stehen, um erneute Autoxidation des Benzaldehyds zu vermeiden. Zur Gewinnung der Benzoesäure werden die vereinigten wäßrigen Phasen mit konzentrierte Salzsäurevorsichtigauf ca. ph 3 angesäuert. Benzoesäure sollte ausfallen (ist dies nicht der Fall, könnte sie auch durch Ausschütteln mit Lösungsmittel isoliert werden). Die Benzoesäure wird abgesaugt und im Exsikkator getrocknet. Bestimmen Sie die Menge und den Schmelzpunkt der isolierten Benzoesäure. Formulieren Sie die Autoxidation des Benzaldehyds in allen Teilschritten. Vor Gebrauch (Versuch 25) wird die Lösung des Benzaldehyds im Vakuum über eine kleine Vigreux-Kolonne destilliert. Coffein Tee (billige Qualität genügt, selber mitbringen, keine Früchtetee etc.) Dichlormethan X n R40, S23-24/25-36/37 In einem 600 ml-becherglas werden 10 g Tee mit ca. 200 ml Wasser 15 Minuten zum gelinden Sieden erhitzt (Heizplatte;Siedesteine). Die Teeblätter werden abfiltriert und das Filtrat in einem Becherglas durch Aufkochen des Wassers auf ca. 75 ml eingeengt. achdem die Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt ist, wird sie in einen 250 ml-scheidetrichter überführt, mit 30 ml Dichlormethan versetzt und nicht zu heftig geschüttelt (Gefahr der Emulsionsbildung). Die beiden Phasen werden getrennt, die wäßrige wird noch zweimal mit je 30 ml Dichlormethan nachextrahiert. Die vereinigten Dichlormethanextrakte werden über acht mit Magnesiumsulfat getrocknet. ach dem Abfiltrieren des Trockenmittels wird im 250 ml-rundkolben am Rotationsverdampfer vom Lösungsmittel befreit. Wiegen Sie das Rohprodukt aus und bestimmen Sie den Schmelzpunkt im abgeschmolzenen Röhrchen. Das Rohprodukt wird im Rundkolben mit möglichst wenig Dichlormethan gelöst. Mit einer Pipette überführt man diese Lösung in die Sublimationshülse und verdampft das Dichlormethan mit einem Fön (dabei leicht schütteln, um Siedeverzüge zu vermeiden). Kratzen Sie das Rohcoffein mit dem Spatel von der Wandvollständigaufden Boden der Hülse und setzten Sie den Kühlfinger auf. Mit der Membranpumpe wird vorsichtig Vakuum angelegt und die Sublimationsapparatur im Ölbad auf ca. 200 /C erhitzt. Wenn sich am Kühlfinger genügend Sublimat angesammelt hat wird dieser vorsichtig aus der Apparatur genommen, und das Coffein wird mit einem Spatel abgenommen. Diese Prozedur wird gegebenenfalls mehrmals wiederholt. ZeichnenSieein Fließdiagramm der Gewinnung von Coffein aus Teeblättern. Berechnen Sie die prozentuale Ausbeute, geben Sie den von Ihnen beobachteten Schmelzpunkt und den Schmelzpunkt der Literatur an. Das sublimierte Coffein wird in einem Präparateglas für spätere Untersuchungen (Versuch 8) aufbewahrt.

3 rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 5 Versuch 4 Reinigung von Anthracen durch adsorptive Filtration über Aluminiumoxid Anthracen Anthracen (technische Qualität) X n R20/21/22-42/43, S22-24 Aluminiumoxid (basisch, Aktivitätsstufe I) Seesand Toluol F, X n R11-20, S rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 6 Bestimmen Sie die Ausbeute an umkristallisierter Substanz und den Schmelzpunkt. Beobachten Sie die Fluoreszenz des gereinigten Anthracens. Anthracen kann zu Anthrachinon oxidiert werden (Versuch 18). Dieser Versuch ist ein Beispiel für eine sogenannte adsorptive Filtration. Eine Lösung des Gemisches wird kontinuierlich auf die Säule aufgegeben, bis diese mit allen adsorbierbaren Stoffen gesättigt ist. Bei diesem Verfahren wird nur dieam schwächsten adsorbiertesubstanz, die deshalb an der Front läuft, rein erhalten. Allen anderen sind die nachfließenden Anteile der vorhergehenden Fraktionen beigemischt. Das Verfahren eignet sich zur Reinigung von chemischen Präparaten von allen stärker adsorbierbaren Verunreinigungen. Die Begleitstoffe des techn. Anthracens werden stärker adsorbiert als Anthracen selbst und werden deshalb zurückgehalten. a) Füllung des Chromatographierohrs (Einschlämmen) Ein Chromatographierohr (40 x 1.6 cm, bei kleinem Rohr alle Mengen halbieren) wird mit zwei Klammern vertikal an einem Stativ befestigt. Unter den Auslauf stellt man einen Erlenmeyer-Kolben. Bei geschlossenem Hahnfüllt mandasrohr biszu etwaeinem Viertel mit Toluol. Mit Hilfe eines langen Glasstabs stößt man einen Bausch Watte in die Verjüngung des Auslaufs und entfernt durch Stoßen etwa gebildete Luftblasen. Man bereitet aus 50 g Aluminiumoxid und ca. 80 ml Toluol in einem Erlenmeyer-Kolben durch Umschütteln eine blasenfreie Suspension und gießt diese durch einen Pulvertrichter möglichst schwungvoll in die Trennsäule. Überschüssiges Toluol läßt man durch Öffnen des Hahns abtropfen. Die im Erlenmeyer-Kolben zurückgebliebene Suspension wird mit Toluol quantitativ in die Säule gespült. Der Absetzvorgang wird durch Klopfen mit einem Stück Vakuumschlauch unterstützt. Es ist darauf zu achten, daß stets eine Lösungsmittelschicht über der Füllung steht (die Säule darf nicht "trockenlaufen").wenn sich das Aluminiumoxid abgesetzt hat, läßt man ca. l cm hoch Seesand einrieseln. Vor Aufgabe der zu trennenden Substanzmischung läßt man überstehende Flüssigkeit durch Öffnen des Hahns so weit ab, daß der Seesand nur noch mit einer dünnen Lösungsmittelschicht bedeckt ist. b) Trennprozeß Man löst 0.5 g Anthracen (technische Qualität) in ca. 50 ml Toluol. Durch das Vorratsgefäß läßt man die Lösung auf die Säuletropfen - gleichzeitigöffnet man den Hahn am unteren Ende der Chromatographiesäule. Das Eluat soll mit 1-2 Tropfen pro Sekunde austreten. Es wird in einem 250 ml-rundkolben, dessen Gewicht man bestimmt hat, aufgefangen. Wenn die gesamte Anthracenlösung aufgegeben ist, eluiert man durch Auftropfen von Toluol. Manprüftvon Zeit zu Zeit daseluataufanthracen, indem maneinige Tropfen aufden Schliffdes Kolbenstropfen läßt und die Flüssigkeit durch Abblasen zum Verdunsten bringt. Die Elution wird abgebrochen, wenn kein Rückstand am Schliff zu sehen ist (man benötigt zum Eluieren ca. 100 ml Toluol). otieren Sie die benötigte Menge. Man destilliert das Eluat bis zur Trockene am Rotationsverdampfer und bestimmt die Rohausbeute. Das Anthracen wird im selben Kolben aus 96 prozentigem Ethanol umkristallisiert. Hierzu löst man das Rohprodukt in ml EtH auf dem siedenden Wasserbad (Menge notieren) und läßt über acht auskristallisieren. Die Kristalle werden abgesaugt, mit wenig eiskaltem EtH gewaschen und im Exsikkator über Calciumchlorid getrocknet.

4 rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 7 Versuch 5 rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 8 Abb. 1: Gaschromatogramm der Fettsäuremethylester aus dem verseiften Muskatnuß-Extrakt Aufarbeitung der Trimyristin-Mutterlauge (Inhaltsstoffe des Muskatnussextrakts: die eutralfraktion) Myristicin ethanolische Mutterlauge der Trimyristin-Kristallisation (aus Versuch 1) Kaliumhydroxid C R35, S26-37/39-45 Petrolether (tiefsiedend) F R12, S Essigsäureethylester (Ethylacetat) F R11, S Dichlormethan (Methylenchlorid) X n R40, S23-24/25-36/37 Magnesiumsulfat Zur Verseifung der restlichen Triglyceride wird die ethanolische Lösung in einem 250 ml-kolben mit 25 ml einer 50 prozentigen Kaliumhydroxidlösung versetzt. Die dunkelbraune Reaktionsmischung läßt man über acht stehen. Daraufhin wird die Lösung in einen 500 ml-scheidetrichter überführt, vorsichtig mit je 200 ml Wasser und 100 ml Petrolether versetzt (nicht schütteln - Gefahr der Emulsionsbildung!!) und über acht sich selbst überlassen (Auffanggefäß geeigneter Größe unter den Scheidetrichter stellen, falls dieser undicht wird). Abb. 2: Kapillar-Gaschromatrogramm der eutralfraktion der Muskatnuß Die organische Phase wird abgetrennt und mit Magnesiumsulfat mindestens 1 Stunde getrocknet. ach dem Abfiltrieren des Trockenmittels werden die Lösungsmittel am Rotationsverdampfer abdestilliert. Das so erhaltene Substanzgemisch wird ausgewogen und durch Dünnschichtchromatographie (DC) untersucht; als Referenzsubstanz wird reines Myristicin (vom Assistenten erhältlich) aufgetüpfelt. Entwickelt wird mit dem Lösungsmittelgemisch Petrolether/EtAc (10: 1). Die Detektion erfolgt unter dem UV-Licht und durch Besprühen der Folie mit dem Vanillin-Schwefelsäure-Reagens (der Fleck wird durch kurzes Erhitzen der Folie mit dem Fön sichtbar gemacht). Von den in der Muskatnuß enthaltenen Stoffen wurden in Versuch 1 Fette und etherische Öle ausden Gerüststoffen herausextrahiert und ein Großteil des Fettes (Trimyristin) auskristallisiert. Die in der Mutterlauge noch enthaltenen Triglyceride werden nun verseift und bleiben bei der Extraktion des etherischen Öls in der wäßrigen Phase (Salzbildung im basischen Milieu). Abb. 1 zeigt ein Gaschromatogramm der Methylester dieser Fettsäuren. Die komplexe Zusammensetzung des etherischen Öls in dem Petrolether-Extrakt wird durch das Kapillar-Gaschromatogramm in Abb.2 dokumentiert. Die Hauptkomponente dieses Öls ist das Myristicin.

5 rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 9 Versuch 6 Isolierung des etherischen Öls aus Kümmel durch Wasserdampfdestillation Carvon Kümmelgewürz (gemahlen) n-hexan F, X n R11-48/20, S / Magnesiumsulfat Limonen Man zerkleinert 50 g Kümmelgewürz und gibt es zusammen mit 300 ml Wasser in einen 500 ml-rundkolben.manfügt einige Siedesteine zu undbautden Claisenkühler an (Heizung: Ölbad mit Kontaktthermometer). Als Vorlage dient ein 100 ml-rundkolben. un erhitzt man zum kräftigen Sieden. achdemdievorlagenahezuvollist, brichtmandiewasserdampfdestillation ab. Man gießt das Destillat in einen 250 ml-scheidetrichter, spült den Rundkolben mit 20 ml Hexan aus und gießt ebenfalls in den Scheidetrichter, der kurz geschüttelt wird. Man wartet, bis sich die oben schwimmende Hexanschicht, die das etherische Öl enthält, sauber abgetrennt hat und läßt die Wasserphase abfließen. Die Hexanphase läßt man in einen kleinen Rundkolben ab und trocknet über acht mit Magnesiumsulfat (Kolben verschließen und gelegentlich umschütteln). Analysieren Sie das etherische Öl des Kümmels mittels Dünnschichtchromatographie (DC). Verwenden Sie Petrolether/EtAc (20 :1) als Laufmittel (Limonen und Carvon als Referenz sind vom Assistenten erhältlich). Die Detektion erfolgt durch UV-Licht bzw. Besprühen mit Vanillin-Schwefelsäure. Trennen Sie anschließend die beiden Hauptbestandteile des Kümmelöls durch Säulenchromatographie. Hierzu werden in einem 250 ml-becherglas 40 g Kieselgel in 100 ml Petrolether/EtAc (20 : 1) aufgeschlämmt und in das Chromatographierohr gefüllt. achdem sich das Kieselgel abgesetzt hat überschichtet man mit ca. 0.5 cm Seesand. un werden 0.6 g Kümmelöl aufgegeben und man eluiert mit Petrolether/EtAc 20 :1. ach einem Vorlauf von ca. 40 ml nimmt man die erste Fraktion (ca. 25 ml) ab. Die Folgenden 80 ml Eluat können verworfen werden, bevor man eine weitere Fraktion (ca. 170 ml) auffängt. Um die Inhaltsstoffe des Kümmelöls zu identifizieren tüpfelt man das Gemisch sowie die einzelnen Fraktionen auf eine DC-Platte. ach dem Entwickeln notiert man die R f -Werte der einzelnen Substanzen. Die jeweiligen Fraktionen werden eingeengt und ausgewogen. rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 10 Versuch 7 Siedeanalyse einer Mischung aus Hexan und Eisessig n-hexan F, X n R 11-48/20, / Essigsäure (Eisessig) C R10-35, S Jeweils zwei Studierende führen den Versuch gemeinsam durch. Bauen Sie eine Destillationsapparatur bestehend aus einem 250 ml-rundkolben (Schliff S 14.5), Claisen-Kühler und Vorstoß. Anstelle des Vorlagekolbens dient der 10 ml-meßzylinder (stellen Sie hierzu 2 Meßzylinder bereit, die abwechselnd benutzt werden). 100 ml eines Gemisches aus gleichen Volumenanteilen n-hexan und Essigsäure werden in den Kolben gefüllt und der Magnetrührstab hinein gegeben. Heizen Sie auf dem Ölbad langsam auf und beobachten Sie das Thermometer. Ist die Siedetemperatur der leichter flüchtigen Komponente erreicht, bildet sich Kondensat im Kühler. Sammeln Sie 9 Fraktionen von möglichst exakt 10 ml. Die Tropfgeschwindigkeit darf 1 Tropfen pro Sekunde nicht überschreiten. Für jede Fraktion notiert man die Dampftemperatur am Anfang und am Ende der Entnahme (falls die ersten vier Fraktionen nicht bei konstanter Temperatur gesammelt wurden, haben Sie zu schnell aufgeheizt, und Ihre Tropfgeschwindigkeit ist zu hoch. Brechen Sie in gegebenenfalls die Destillation ab und beginnen Sie nochmals). Das Mengenverhältnis von n-hexan zu Essigsäure läßt sich durch Extraktion ermitteln. Überführen Sie dazu nach jeder Entnahme die Fraktion in das Reagenzglas mit Graduierung und füllen Sie mit Wasser auf 20 ml auf. Verkorken Sie das Reagenzglas und schütteln Sie. Die Essigsäure geht dabei in Wasserphase über, während das n-hexan eine Schicht darüber bildet. Bestimmen Sie von jeder Fraktion möglichst exakt das Volumen der n-hexanschicht. Stellen Sie in tabellarischer und graphische Form die Hexanmenge in Molprozent und die mittlere Dampftemperatur jeder Fraktion, beide als Funktion der Fraktionsnummer dar. Entspricht Ihr Ergebnis der Theorie? Die Hexanfraktionen aller Gruppen werden gesammelt, über Calciumchlorid getrocknet und von den Teilnehmer einer Gruppe redestilliert.

6 rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 11 rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 12 Versuch 8 Dünnschichtchromatographische Analyse von Schmerztabletten H H H Versuch 9 Charakterisierung eines unbekannten Ketons durch Derivatisierung; Darstellung des 2,4-Dinitrophenylhydrazons und des Semicarbazons R 1 R 2 H 2 H 2 2 H - H 2 Coffein Acetylsalicylsäure H Paracetamol 1 Schmerztablette Methanol F, T R11-23/25, S Toluol F, X n R11-20, S Diethylether: F R12-19, S Essigsäure C R10-35, S Kaliumhexacyanoferrat(III) X n R22 Eisen(III)chlorid X n R , S26-39 Phenacetin R 1 R 2 H 2 H H 2 Puffer - H 2 2,4-Dinitrophenylhydrazin X n Rl-22-36/38, S24/25-35 Schwefelsäure C R35, S Ethanol F R11, S7-16 Essigsäureethylester (Ethylacetat) F R11, S Semicarbazidhydrochlorid T R25-36/37, S atriumacetat-trihydrat Von den Referenzsubstanzen Coffein, Acetylsalicylsäure, p-hydroxyacetanilid (Paracetamol) und p-ethoxyacetanilid (Phenacetin) bereitet man ca. 1 prozentige methanolische Lösungen. Die Schmerztablette wird im Mörser zu einem feinen Pulver zerrieben (1 Tablette pro Gruppe). Man schüttelt es in einem Reagenzglas einige Minuten mit 5 ml Methanol (Extraktion) und filtriert von den nicht gelösten Bestandteilen ab (Faltenfilter). Auf einer DC-Folie (40 x 80 mm, 0.25 mm Kieselgel mit Fluoreszenzindikator) tüpfelt man mit einem Chromatographieröhrchen das methanolische Filtrat (einmaliges Tüpfeln genügt). Die zuvor bereiteten Lösungen derreferenzsubstanzen werden in 5-10 mm Abstand aufgetüpfelt. Man läßt die Platte einige Minuten an der Luft liegen oder beschleunigt das Verdampfen durch Blasen mit dem kalten Fön. Unter der UV-Lampe läßt sich kontrollieren, ob genügend Substanz aufgetragen wurde. Das Chromatogramm wird mit dem Fließmittelgemisch Toluol/Ether/Essigsäure/Methanol (120/60/18/1) entwickelt. ach Markieren der Lösungsmittelfront und Verdampfen des Laufmittels wird das DC unter der UV-Lampe betrachtet. Markieren Sie die Flecken, bestimmen Sie die R f -Werte und vergleichen Sie das DC des Tablettenextrakts mit den Referenzsubstanzen. otieren Sie das Analysenergebnis und diskutieren Sie die Reihenfolge der R f -Werte der einzelnen Komponenten. Charakterisieren Sie die Substanzen auch durch Sprühreagenzien. Das Sprühreagenz wird bereitet, indem man K 3 Fe(C) 6 und 0.60 g FeCl 3 in 30 ml Wasser löst. ach dem Besprühen färben sich die Flecken der Acetylsalicylsäure und des Phenacetins braun bzw. blau. a) Darstellung des 2,4-Dinitrophenylhydrazons In einem 25ml-Erlenmeyer-Kolben gibt man 0.40 g (2.02 mmol) 2,4-Dinitrophenylhydrazin und versetzt vorsichtig mit 2.0 ml konzentrierter Schwefelsäure. Mit einem Glasstab oder Spatel wird das Dinitrophenylhydrazin zerdrückt bis eine klare Lösung entstanden ist. Man fügt tropfenweise 3 ml Wasser zu, wobei man den Erlenmeyer-Kolben umschwenkt. Zu dieser warmen Lösung fügt man vorsichtig 10 ml 95 prozentiges Ethanol. Die unbekannte Carbonylverbindung (500 mg) wird in 20 ml 95 prozentigem Ethanol gelöst. Man gibt die frisch bereitete schwefelsaure 2,4-Dinitrophenylhydrazin-Lösung zu und läßt die Mischung bei Raumtemp. stehen. In der Regel erfolgt die Kristallisation des 2,4-Dinitrophenylhydrazons in 5 bis 10 min. Anschließend wird 20 min im Eisbad gekühlt und das Dinitrophenylhydrazon abgesaugt. Zur Umkristallisation wird das rohe 2,4-Dinitrophenylhydrazon im 100 ml-rundkolben mit Rückflußkühler in 30 ml Ethanol erhitzt. Wenn sich die Substanz sofort löst, wird langsam in der Siedehitze mit einer Pipette Wasser zugegeben, bis eine leichte Trübung sichtbar wird. Wenn sich das Dinitrophenylhydrazon nicht in der angegebenen Menge Ethanol löst, wird in kleinen Mengen soviel Essigsäureethylester durch den Rückflußkühler zu der siedenden Lösung gegeben, bis das Dinitrophenylhydrazon vollständig gelöst ist. Die heiße Lösung wird ohne Erschütterung auf Raumtemperatur abgekühlt. Zur vollständigen Kristallisation läßt man den verschlossenen Kolben über acht im Kühlschrank stehen. Das Produkt wird abgesaugt, mit kleinen Mengen an eiskaltem Ethanol gewaschen und im Exsikkator über P 4 10 getrocknet. Bestimmen Sie den Schmelzpunkt und vergleichen Sie ihn mit den in der Liste aufgeführten Schmelzpunkten von 2,4-Dinitrophenylhydrazonen. b) Darstellung des Semicarbazons

7 rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 13 Lösen Sie in einem Reagenzglas 500 mg (4.48 mmol) Semicarbazidhydrochlorid und 1.00 g (7.35 mmol) atriumacetat-trihydrat in 4 ml Wasser auf. Zum Lösen kann man ca. 2 min im siedenden Wasserbad erwärmen. Man gießt die Reagenz-Lösung zum Keton (500 mg), das sich in einem zweiten Reagenzglas befindet. Erhitzen Sie das Gemisch 4 min im Wasserbad. Sollte sich der bei der Zugabe des Ketons auftretende iederschlag nicht innerhalb der ersten 30 Sekunden des Erhitzens lösen, geben Sie 1 ml 95 prozentiges Ethanol zu. Falls sich der iederschlag beim Erhitzen nach 30 sec nicht gelöst hat, geben Sie erneut 1 ml Ethanol zu. Es kann notwendig sein, diesen Vorgang bis zu viermal zu wiederholen. War die Zugabe von Ethanol notwendig, erhitzen Sie die Lösung nach der letzten Zugabe noch 6 Minuten. Anschließend wird das Reagenzglas mit Eiswasser fast vollständig aufgefüllt und das ausgefallene Semicarbazon durch Absaugen getrennt. Das Semicarbazon wird aus 25 prozentigem Ethanol (ca. 5 ml) über acht umkristallisiert. Saugen Sie am nächsten Tag das Semicarbazon ab, trocknen Sie es über P 4 10 im Exsikkator und bestimmen Sie den Schmelzpunkt. Vergleichen Sie ihn mit den in der Liste aufgeführten Schmelzpunkten der Semicarbazone. Welches ist die Strukturformel und der ame des gefundenen Ketons? Formulieren Sie die Reaktionsgleichung der Umsetzung mit Semicarbazid und mit 2,4-Dinitrophenylhydrazin. Geben Sie die Ausbeute in Milligramm an. Berechnen Sie die prozentuale Ausbeute, bezogen auf das eingesetzte Keton. Geben Sie die Schmelzpunkte der umkristallisierten Produkte sowie die Literaturwerte an (s. Tabelle 3/1 ). Tabelle 3/1: Schmelzpunkte der 2,4-Dinitrophenylhydrazone und Semicarbazone der Ketone r. Keton 2,4-Dinitrophenylhydrazon Smp. [/C] Semicarbazon Smp. [/C] 1 2-Butanon Methylcyclohexanon Pentanon Cyclopentanon Cycloheptanon Pentanon Cyclohexanon Acetophenon rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 14 Versuch 10 Reaktion von Essigsäure mit Isoamylalkohol in Gegenwart von Säure H H H 2 S 4 Essigsäure (Eisessig) C R10-35, S Isoamylalkohol (3-Methylbutan-l-ol) X n R10-20 Schwefelsäure C R35, S Dichlormethan X n R20, S24 Durchführung der Reaktion In einen 100 ml-rundkolben gibt man 10.9 ml (8.80 g. 100 mmol) Isoamylalkohol, 23.0 ml (24.0 g, 400 mmol) Essigsäure und 3.00 ml (5.50 g, 540 mmol) konzentrierte Schwefelsäure. Manfügt einmagnetrührstäbchen hinzu undsetzt einen Rückflußkühler auf. Die Mischung wird in einem Ölbad für ca. 1-2 Stunden zum leichten Sieden erhitzt. Man nimmt den Kolben aus dem Ölbad und kühlt mit kaltem Wasser unter den Siedepunkt des Dichlormethans ab. un gibt man ca. 50 g Eis in einen Scheidetrichter und gießt das Reaktionsgemisch anschließend in den Scheidetrichter. Manversetzt mit 40 ml Dichlormethan (ein Teil des Dichlormethans wird zum achspülen des Reaktionskolben verwendet) und schüttelt durch. ach der Trennung der Phasen läßt man die Dichlonnethan-Phase in einen Erlenmeyer-Kolben abfließen. Die wäßrige berphase wird nochmals mit 40 ml Dichlormethan extrahiert. Die beiden Dichlormethan-Phasen werden anschließend vereinigt und im Scheidetrichter mit 50 ml Wasser gewaschen. Dann entfernt man die restliche Säure in der Dichlormethan- Phase durch zweimaliges Ausschütteln mit je 25 ml Carbonatlösung (3 g atriumcarbonat in 50 ml Wasser lösen). [Vorsicht, beim eutralisieren entwickelt sich C 2, Scheidetrichter belüften, damit sich kein Überdruck aufbaut!]. Die im Scheidetrichter abgetrennte Dichlormethan-Phase wird über acht mit Magnesiumsulfat getrocknet. Danach filtriert man vom Trockenmittel in einen Rundkolben ab, entfernt die Hauptmenge des Dichlormethans am Rotationsverdampfer. Den flüssigen Rückstand füllt man in einen kleineren Destillationskolben um. Die Flüssigkeit wird im Vakuum (Membranpumpe) mit Vigreux-Kolonne und Spinne destilliert. otieren Sie die Siedepunkte der Fraktionen. Vervollständigen Sie die Reaktionsgleichung. Diskutieren Sie den Einfluß der Schwefelsäure und der relativen molaren Menge der Edukte. Bestimmen Sie die Menge (in Gramm) der einzelnen Fraktionen nach der Destillation. Berechnen Sie die prozentuale Ausbeute an Isoamylacetat. Bei 756 Torr soll Isoamylacetat bei 142/C sieden. Wie hoch ist der Siedepunkt imvakuumihrer Membranpumpe? [Die Konstanten A und B der Dampf- druck-gleichung sind A = und B = Der Dampfdruck wird nach folgender Gleichung berechnet: lg p = ( A/T ) B. Anmerkung: Sting pheromone of the honeybee: Aldrichimica Acta 1983, 16, 41.

8 rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 15 Versuch 11 Reaktion von Salicylsäure mit Methanol in Gegenwart von Säure rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 16 Versuch 12 Darstellung von Myristinsäure (alkalische Verseifung von Trimyristin) H H H 3 C(CH 2 ) 12 (CH 2 ) 12 CH 3 H H 2 S 4 KH, EtH Rückfluss Salicylsäure X n R22 Methanol T, F R11-23, R25, S Schwefelsäure C R35, S Hexan X n, F R , S / Durchführung der Reaktion In einem 250 ml-rundkolben werden zu einer Mischung aus 20.7 g (150 mmol) Salicylsäure und 71.5 g (2.23 mol) Methanol unter Eiskühlung und magnetischem Rühren 16 ml konzentrierte Schwefelsäure gegeben. Anschließend erhitzt man 2 Stunden unter Rückfluß. ach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wirddie Reaktionsmischungin einem Scheidetrichter auf 100 g Eis gegossen. Die organische Phase wird abgetrennt und die wäßrige Phase zweimal mit je 25 ml Hexan extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden erst mit einer 5 prozentigen wäßrigen atriumhydrogencarbonatlösung, dann mit 50 ml Wasser gewaschen und mit atriumsulfat getrocknet [Vorsicht, beim eutralisieren entwickelt sich C 2, Scheidetrichter belüften, damit sich kein Überduck aufbaut!]. ach Filtrieren und Einengen am Rotationsverdampfer wird der Rückstand aus einem kleinen Rundkolben über eine kurze Vigreux-Kolonne imgrobvakuum destilliert. Der Salicylsäuremethylester siedet bei 105/C/14 Torr. Salicylsäuremethlester ist in Mengen von % im Wintergrünöl, das durch Wasserdampfdestillation ausblüten, Blättern undstengeln eines hauptsächlich in ordamerika vorkommenden Erikagewächses gewonnen wird, enthalten. Hauptsächlich wird das Wintergrünöl in der Parfümerie und zur Herstellung von Seifen, ferner in der Medizin verwendet. (CH 2 ) 12 CH 3 Materialien und Anweisung der GetStoftV Trimyristin aus Versuch 1 Ethanol F R11, S7-16 Kaliumhydroxid C R35, S /39 Salzsäure C R35-37, S7/ In einen Erlenmeyer-Kolben werden 3.50 g Kaliumhydroxid eingewogen. Füllen Sie mit Ethanol auf 100 g auf und lösen Sie das KH durch umschwenken des Kolbens. Überführen Sie alles Trimyristin ausversuch 1 in einen Rundkolben mit Schliff S 29. Geben Sie dieethanolischekh-lösungzu (für 1.00g Trimyristin benötigt man 15 ml KH-Lösung) und erhitzen Sie in einem Wasserbad unter Rückfluß. Achten Sie darauf, daß der Kolben maximal halb gefüllt ist. ach 1 h Kochen läßt man abkühlen und versetzt mit Wasser (für 1.00 g Trimyristin, 30 ml H 2 ). Die Lösung wird am Rotationsverdampfer etwas eingeengt bis das Ethanol abdestilliert ist. Man filtriert die alkalische Lösung und versetzt vorsichtig (Pipette) mit soviel Salzsäure, bis der ph-wert ca. 3 beträgt (Tüpfeln auf Indikatorpapier). Myristinsäure sollte sich abscheiden. Man läßt den Ansatz bei Raumtemperatur stehen bis die Myristinsäure fest wird. Die rohe Säure wird abgesaugt und mit Wasser gewaschen. Die Myristinsäure wird bei Raumtemperatur in möglichst wenig Ethanol gelöst. Geben Sie anschließend mit einer Pipette soviel Wasser zu bis eine Trübung sichtbar bleibt. Lassen Sie über acht im Kühlschrank auskristallisieren. Die gereinigte Myristinsäure wird über einen kleinen Büchner-Trichter abgesaugt und im Vakuumexsikkator über P 2 5 oder Sicapent getrocknet. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung der Umsetzung von Trimyristin mit KH in Ethanol. Diskutieren Sie die Aufarbeitung der Reaktion. Berechnen Sie die prozentuale Ausbeute und geben Sie den von Ihnen beobachtenen Schmelzpunkt an.

9 rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 17 Versuch 13 Reaktion Von Salicylsäure mit Acetanhydrid rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 18 Versuch 14 Reaktion von p-aminophenol mit Acetanhydrid H H H H H 3 P 4 HCl aac. 3 H 2 Salicylsäure X n R22 Acetanhydrid (Essigsäureanhydrid) C R10-34, S26 85 prozentige Phosphorsäure (ortho-phosphorsäure) C R34, S26 Durchführung der Reaktion In einen 100 ml-kolben gibt man 2.00 g (14.5 mmol) Salicylsäure und 4.30 g (4.00 ml, 42.0 mmol) Acetanhydrid. Man fügt 5 Tropfen 85 prozentige Phosphorsäure zu und vermischt die Komponenten durch Umschwenken des Kolbens. Man setzt einen Rückflußkühler auf und erhitzt in einem Ölbad für ca. 5 Minuten auf 100/C. Dann wird das Ölbad entfernt. achdem man das Ölbad entfernt hat gibt man vorsichtig 2.0 ml Wasser über den Rückflußkühler in das noch warme Reaktionsgemisch. Dabei wird das überschüssige Acetanhydrid hydrolysiert [exothenne Reaktion! Durch die entstehende Reaktionswärme kann der Kolbeninhalt zum Sieden kommen]. Wenn die heftige Reaktion abgeklungen ist, gibt man 40 ml Wasser zu und läßt auf Raumtemperatur abkühlen. Man entfernt den Rückflußkühler und rührt die Mischung mit einem Glasstab. Wenn das abgeschiedene Öl nicht sofort kristallisiert, reibt man es mit dem Glasstab (innen!) an ("kratzen" zur Kristallisation). Um die Ausbeute zu erhöhen, kühlt man in einem Eisbad ab. ach vollständiger Kristallisation wird das Produkt mit einem kleinen Büchnertrichter abgesaugt, mit einigen Tropfen Wasser gewaschen und im Exsikkator über Phosphorpentoxid getrocknet. Geben Sie die prozentuale Ausbeute sowie den Schmelzpunkt der rohen Acetylsalicylsäure an. Reine Acetylsalicylsäure schmilzt bei 135 /C. Wenn der Schmelzpunkt zu niedrig liegt, kristallisieren Sie das Produkt aus wenig Wasser oder Isoamylalkohol um. Vervollständigen Sie die Reaktionsgleichung. Diskutieren sie den Mechanismus der Reaktion. Warum wird Phosphorsäure zugesetzt? Was ist beim Umgang mit Säureanhydriden und Säurehalogeniden zu beachten? Wie werden diese entsorgt? Formulieren Sie die Reaktion. Der Versuch demonstriert eine Acetylierung eines Phenols in kleinem Maßstab (Derivatisierung). Das industrielle Verfahren zur Synthese des pharmazeutischen Wirkstoffes Acetylsalicylsäure ist ähnlich. Die Acetylsalicylsäure wurde 1853 von Gerhardt erstmals hergestellt und 1899 von Bayer als Aspirin in den Handel gebracht. In den westlichen Ländern betrug die Menge der industriell erzeugten ASS im Jahre Tonnen. Im Durchschnitt nahm damals jeder Deutsche 8 g ASS pro Jahr ein, in den USA angeblich sogar 50 g. H 2 p-aminophenol X n R , S28 Acetanhydrid (Essigsäureanhydrid) C R10-34, S26 Salzsäure C R34-37, S2-26 atriumacetat-trihydrat S22-24/25 Aktivkohle F R11, S16 Durchführung der Reaktion 2.10 g (19.2 mmol) p-aminophenol und 35 ml Wasser werden in einen 100 ml-rundkolben gegeben. Man fügt 1.5 ml konzentrierte Salzsäure zu und schwenkt den Rundkolben einige Minuten um, bis sich das p-aminophenol vollständig gelöst hat. Falls sich die Verbindung nicht auflöst, gibt man weitere Tropfen konzentrierte Salzsäure zu und schwenkt weiter um. Man bereitet außerdem eine Pufferlösung aus 2.50 g (18.4 mmol) atriumacetat-trihydrat in 7.5 ml Wasser, die man, falls sie trübe ist, filtriert. ZurAcetylierungversetzt man diemagnetischgerührtesalzsaure, Lösung des p-aminophenols in einem Guß mit der atriumacetat-pufferlösung. Sofort gibt man tropfenweise (Pipette) 2.16 g (2.00 ml, 21.2 mmol) Acetanhydrid zu und läßt weiterrühren (ca. 10 min). Man kühlt das Reaktionsgemisch in einem Eisbad ab, wobei man weiterrühren läßt; rohes p-hydroxyacetanilid kristallisiert aus. Falls die Kristallisation nicht eintritt, kratzt man die (Innen-) Wanddes Kolbensmit einemglasstab oder besorgt sichimpfkristalle. Manbeläßtdie Mischung ca. 1 h im Eisbad und saugt dann die Kristalle ab. Sie werden mit Eiswasser gewaschen. Wägen Sie die Kristalle und ermitteln Sie die Rohausbeute. Die Umkristallisation erfolgt aus Wasser (für 500 mg Paracetamol benötigt man ca. 10 ml destilliertes Wasser). Man fügt das Rohprodukt in einen 100 ml-rundkolben, gibt das Wasser sowie zwei Spatelspitzen Aktivkohle zu und erhitzt zum Sieden (gelegentlich umschütteln). Entfärbt sich die siedende Lösung nicht, läßt man nochmals abkühlen und gibt weitere Aktivkohle hinzu [Vorsicht beim Zusatz von Aktivkohle zu heißen Lösungen! Es kann heftiges Schäumen eintreten]. Auf den Kolben setzt man einen kleinen Trichter, der von den aufsteigenden Lösungsmitteldämpfen erwärmt wird und gleichzeitig als Rückflußkühler dient. In kleinen Portionen fügt man aus einem Meßzylinder so viel Wasser zu, bis die Substanz in der Siedehitze vollständig gelöst ist. Bei der Zugabe des Lösungsmittels wird der Trichter abgenommen, damit er nicht abgekühlt wird. ach jeder Zugabe von Lösungsmittel läßt man das Gemisch einige Minuten sieden, um Sättigung zu erreichen. otieren Sie die benötigte Lösungsmittelmenge. Die heiße Lösung wird durch den heißen Trichter, in den ein passendes Filterpapier gesetzt wurde, möglichst rasch in einen Rundkolben filtriert und langsam erkalten gelassen. Wenn die Substanz im Trichter auskristallisieren sollte, erhitzt man zum Schluß das Filtrat mit aufgesetztem Trichter erneut zum kräftigen Sieden, bis sich die Kristalle im aufsteigenden

10 rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 19 Lösungsmittel gelöst haben. Man läßt die Lösung im verschlossenen Kolben über acht im Kühlschrank kristallisieren. Die Kristalle werden abgesaugt und mit Eiswasser gewaschen. Sie werden im Exsikkator über Calciumchlorid getrocknet. Vervollständigen Sie die obige Reaktionsgleichung. Wiegen Sie die Substanz aus und bestimmen Sie den Schmelzpunkt sowie die prozentuale Ausbeute (Smp /C). Das p-hydroxyacetanilid wird als Referenzsubstanz für die Dünnschichtchromatographie (Versuch 8) gesammelt. Die hier angegebene Arbeitstechnik eignet sich, da sie sehr rasch ist, zum Umkristallisieren kleiner Substanzproben, z. B. für analytische Zwecke, aus nichtbrennbaren, ungiftigen Lösungsmitteln. icht anwendbar ist sie, wegen Brandgefahr zum Umkristallisieren mit brennbaren Lösungsmitteln wie Ether, Petrolether, Aceton etc. In diesen Fällen kristallisiert man im Schliffkolben mit aufgesetztem Rückflußkühler in einem elektrisch beheizten Ölbad. Beim Entfärben von Lösungen sollen verunreinigte färbende ebenprodukte (meist höhermolekulare Verbindungen), die häufig die Kristallisation des Hauptprodukts einer Reaktion erschweren, entfernt werden. Wenn diese Verunreinigungen physikalisch und chemisch wesentliche Unterschiede zum Hauptprodukt aufweisen, so können sie durch Zusatz eines geeigneten Adsorptionsmittels selektiv aus der betreffenden Lösung entfernt werden. Die adsorbierten Verunreinigungen werden mit dem Adsorptionsmittel abfiltriert und verworfen. Um Verluste am Hauptprodukt zu vermeiden, muß mit möglichst geringen Mengen an Adsorptionsmittel gearbeitet werden. Lösungen in polaren Lösungsmitteln entfärbt man mit Aktivkohle; in unpolaren Lösungsmitteln arbeitet man mit Aluminiumoxid. Man beachtebeim entfärben mit Aktivkohle, daß empfindliche Stoffe durch adsorbierten Sauerstoff besonders in der Hitze leicht oxidiert werden. rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 20 Versuch 15 DC-Analyse von 2,4-Dinitrophenylhydrazonen Fertigfolie für die DC (0.25 mm Kieselgel mit Fluoreszenzindikator) Petrolether F R11, S Essigsäureethylester (Ethylacetat) F R11, S Lösen Sie eine Spur des 2,4-Dinitrophenylhydrazons aus Versuch 9 in einigen Tropfen Essigsäureethylester (kleines Präparateglas). Tüpfeln Sie von dieser Lösung 3 Konzentrationen (1 Tropfen, 2 Tropfen, 3 Tropfen) auf drei nebeneinanderliegende Startpunkte einer Kieselgel-DC-Folie. Wenn daslösungsmittel verdampft ist, muß ein gelber Fleck am Startpunkt sichtbar sein. Entwickeln Sie das DC in einer Kammer mit folgenden Laufmitteln (siehe dazu die elutrope Reihe): a) EtAc b) Petrolether/EtAc (8 : 1) c) Petrolether/EtAc (4 : 1) d) Petrolether/EtAc (2 : 1) Markieren Sie jeweils die Lösungsmittel-Front, blasen Sie das Lösungsmittel mit dem Fön ab und bestimmen Sie den R f -Wert des Dinitrophenylhydrazons. Übertragen Sie die Chromatogramme in Ihr Protokoll. otieren Sie die R f -Werte für die verschiedenen chromatographischen Systeme. Diskutieren Sie den Einfluß des Laufmittels auf den R f -Wert.

11 rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 21 Versuch 16 Synthese von m-itrobenzoesäuremethylester rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 22 Versuch 17 Reaktion von Resorcin mit Phthalsäureanhydrid in Gegenwart von Zinkchlorid H H 3 /H 2 S 4 ZnCl 2, HCl Benzoesäuremethylester X n R36/37/38-42/43; S /37/39 Methanol F, T R11-23/25; S Salpetersäure (konzentriert) C R35; S Schwefelsäure (konzentiert) C R35; Durchführung Anmerkung: gesamten Ansatz halbieren In einen 100 ml-kolben werden 13.6 g (100 mmol) Benzoesäuremethylester und 27 ml eiskalte konzentrierte Schwefelsäure gegeben. Unter magnetischem Rühren und Eiskühlung wird eine Mischung aus 9 ml konzentrierter Salpetersäure und 9 ml konzentrierter Schwefelsäure langsam zugetropft. Anschließend rührt man noch 15 min weiter. Aufarbeitung und Reinigung Man gießt das Reaktionsgemisch in ein Becherglas auf 100 g Eis. Das Rohprodukt wird abgesaugt, mit Wasser gewaschen bis dieses neutral reagiert und anschließend in einem Erlenmeyerkolben mit 15 ml eiskaltem Methanol gewaschen. Man saugt ab und kristallisiert aus etwa der gleichen Gewichtsmenge (bezogen auf das Produkt) Methanol um. Schmelzpunkt: 78 /C. Ausbeute: 80 %. Versuchsergebnisse und Scnlußfolgerungen Bestimmen Sie die Ausbeute und den Schmelzpunkt des m-itrobenzoesäuremethyleslers. Um welchen Reaktionstyp handelt es sich bei dieser Umsetzung? Formulieren Sie den Reaktionsmechanismus! Phthalsäureanhydrid X i R36/37/38 Resorcin X n R22-36/38, S26 Zinkchlorid (wasserfrei) C R34, S7/8-28 Salzsäure (konzentriert) C R34-37, S26-36/37/39-45 Durchführung der Reaktion In einen 100 ml-rundkolben gibt man 3.00 g (20.3 mmol) Phthalsäureanhydrid g (40.0 mmol) Resorcin und 2.00 g (14.7 mmol) wasserfreies Zinkchlorid. Man erhitzt den offenen Kolben in einem Ölbad auf 200/C. ach Beendigung der Reaktion (ca. 2 h, die Substanz sollte jetzt fest sein) läßt man auf etwa 90/C abkühlen. Vorsichtig gibt man eine Mischung aus 10 ml Wasser und 2 ml konentrierter. Salzsäure zu und erhitzt nochmals 30 min auf 100 /C. Dabei gelegentlich mit dem Spatel rühren, um das Produkt von der Kolbenwand zu lösen. Man läßt auf Raumtemperatur abkühlen, saugt den nach etwa Minuten kristallisierenden (notfalls nochmals mit dem Spatel kratzen), dunkelroten Feststoff ab und wäscht ihn mit Eiswasser, bis dieses keine saure Reaktion mehr zeigt. Das Produkt wird im Exsikkator getrocknet. Bestimmen Sie die Ausbeute an Fluorescein. Flourescein schmilzt bei /C, wobei sich die Substanz jedoch zersetzt. Lösen Sie ein Körnchen Fluorescein in wenig Ammoniak und verdünnen Sie in einem großen Becherglas mit 1 l Wasser. Beobachtung? H

12 rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 23 Versuch 18 Umsetzung von Anthracen mit atriumchlorat in Gegenwart von Vanadium(V)-oxid zu 9,10- Anthrachinon rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 24 Versuch 19 xidation von (-)-Borneol zu (-)-Campher acl 3, V 2 5 H acl Eisessig H Materialien und Anweisungen der GefStoffV Anthracen X i R36/37/38, S23-24/25 atriumchlorat, X n R9-22, S Vanadium(V)-oxid T, R20/ /48/23/51/53-63, S36/ Eisessig C R10-35; S Schwefelsäure C R35, S Ethanol F R11; S7-16 Durchführung der Reaktion Anmerkung: Ansatzgröße 1 g Anthracen reicht im Prinzip! In einem 250 ml-dreihals-rundkolben mit KPG-Rührer (dessen Zylinderschliff mit Silikonöl gut einfetten) und Rückflußkühler gibt man zu 60 ml Eisessig und 20 ml 0.4 Schwefelsäure (Lösung von 0.4 g konz. Schwefelsäure in 20 ml Wasser) 5.35 g (30.0 mmol) Anthracen, 4.80 g (45.0 mmol) atriumchlorat und 40.0 mg Vanadium(V)-oxid als Katalysator für die xidation. Man erhitzt die Reaktionsmischung unter Rühren und Rückfluss zum Sieden, wenn eine zu heftige Reaktion einsetzt, wird das Ölbad kurz entfernt. Anschließend erhitzt man noch eine weitere Stunde unter Rückfluss. Beim Abkühlen der Reaktionsmischung im Eisbad kristallisiert das Reaktionsprodukt aus. Man saugt auf einem Büchnertrichter/Absaugflasche ab und wäscht noch zweimal mit je 10 ml Eiswasser nach. An der Membranpumpe wird lufttrocken gesaugt, dann überführt man das rohe Anthrachinon in eine tarierte Porzellanschale oder ein tariertes Becherglas und trocknet gründlich im Exsikkator über Kaliumhydroxid. Zur Reinigung wird das Rohprodukt aus viel siedendem Ethanol umkristallisiert (100 ml Rundkolben mit Rückflusskühler). Beim Abkühlen der Reaktionsmischung im Eisbad kristallisiert das Reaktionsprodukt aus. Man saugt auf einem Büchnertrichter/Absaugflasche ab und wäscht noch mit 10 ml eiskaltem Ethanol nach. Ausbeute 38-48%, schwach gelbe Kristalle, Schmelzpunkt /C Versuchsergebnis, Schlußfolgerung Vervollständigen Sie das Reaktionsschema und formulieren Sie die Redoxgleichung der Reaktion. Bestimmen Sie die prozentuale Ausbeute und den Schmelzpunkt an Anthrachinon. Materialien und Anweisungen der GefStoffV (-)-Borneol F R10, S24/25 Eisessig C R10-35, S atriumhypochlorit (5.25% Lösung) X i Ethanol F R11, S7-16 atriumdisulfit Durchführung der Reaktion In einem 100 ml-rundkolben wird eine Mischung aus 1.00 g (-)-Borneol und 5 ml Eisessig hergestellt. Dazu wird tropfenweise (nicht schneller als 5 ml in 5 Minuten) und unter starkem Rühren eine 5.25 prozentige Lösung von atriumhypochlorit (gewöhnliche Haus- haltsbleiche) gegeben. ach der Zugabe von 15 ml der Bleiche wird der Umsatz mittels Dünnschichtchromatographie mit Hexan:Essigsäureethylester = 9: 1 als Eluenten (Lauf - mittel) überprüft. Zum Anfärben der Chromatographieplatte wird das Anisaldehyd-Reagenz verwendet. Wenn noch Edukt zu sehen ist, werden weitere 10 ml Bleiche wieoben beschrieben zugegeben. Sobald kein Edukt bei der Dünnschichtchromatographie mehr sichtbar ist, wird die Zugabe der Bleiche abgebrochen und die Reaktionsmischung mit Jodstärkepapier (bzw. KI-Stärke-Lösung auf Filterpapier) geprüft. Färbt sich letzteres blau, wird solange eine wässrige atriumdisulfit (a 2 S 2 5, Struktur?) zugegeben, bis der Test mit dem Jodstärkepapier negativ ausfällt. Die Reaktionsmischung wird in einem Eisbad gekühlt und der iederschlag durch Vakuumfiltration über einen Büchnertrichter isoliert. ach einer Umkristallisation aus Ethanol/Wasser wird das Produkt in einer Minimalmenge an Diethylether aufgelöst und unter schwenken kleine Portionen atriumsulfatzugegeben, bisdie Lösung klar wird. Die überstehende Lösung wird dann in einen tarierten Kolben dekantiert oder filtriert und der Ether am Rotationsverdampfer entfernt (nicht zu lange am Rotationsverdampfer lassen, der Ether ist schnell entfernt, aber das Produkt ist ebenfalls leicht flüchtig). Messen Sie Schmelzpunkt, und erstellen Sie ein Dünnschichtchromatogramm Ihres Produkts (Literatur- schmelzpunkt von optisch reimen (-)-Campher /C, von racemischen Campher /C). Versuchsergebnis, Schlußfolgerung Vervollständigen Sie das Reaktionsschema und formulieren Sie die Redoxgleichung der Reaktion. Bestimmen Sie die prozentuale Ausbeute an Campher. Heben Sie Ihren Campher für die Versuch 27 auf (den Kolben dicht verschließen, der Campher sublimiert leicht ab...).

13 rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 25 Versuch 20 xidation von Hydrochinon mit Cer(IV)ammoniumnitrat (CA) H rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 26 Versuch 21 Darstellung von 1,2:5,6-Di--Isopropyliden-a-D-glucofuranose (und 1,2--Isopropyliden-a-D-g1ucofuranose) (H 4 ) 2 Ce( 3 ) 6 H 3 CC, H 2 H H H H H H H 2 S 4 Materialien und Anweisungen der GefStofffV Hydrochinon X n R20/22, S24/25-39 Cer(IV)ammoniumnitrat R8, S17 Acetonitril F, T R11-23/24/25, S Dichtormethan X n R20-40, S24 Durchführung der Reaktion In einem kleinen Erlenmeyer-Kolben mischt man 6 ml Acetonitril mit 2 ml Wasser und löst darin 220 mg (2.00 mmol) 1,4-Dihydroxybenzol auf. Man gibt 2.50 g (4.56 mmol) Cer(IV)ammoniumnitrat zu und bewegt das Kölbchen kreisend, bis sich das Cersalz aufgelöst hat. Welchen Farbeffekt beobachten Sie? ach ca. 2 min, bei Raumtemperatur, gießt man das Gemisch in einen kleinen Scheidetrichter auf 10 ml Wasser und schüttelt zweimal mit je 15 ml Dichlormethan aus. Man vereinigt die Dichlormethanphasen und trocknet sie über acht mit Magnesiumsulfat. ach dem Trocknen des Dichlormethan-Extraktes filtriert man das Magnesiumsulfat durch einen kleinen Faltenfilter ab und engt am Rotationsverdampfer ein. p-benzochinon bleibt als gelber Feststoff zurück. Lassen Sie das Kölbchen nicht zu lange am Rotationsverdampfer, da die Substanz leicht sublimiert. Bestimmen Sie dieausbeute und den Schmelzpunkt des rohen p-benzochinons. Formulieren Sie die stöchiometrisch Gleichung der Redoxreaktion. Das nach dieser Vorschrift erhaltene p-benzochinon ist genügend rein für die Umsetzung zu Chinhydron (Versuch 22). Die Wasserphase, in der sich Acetonitril und Cer(III)-salze befinden, wird nicht weggegossen, sondern gemeinsam entsorgt. Aceton F R1, S Schwefelsäure (konzentriert) C R33, S Kaliumhydroxid C R35, S /39 Dichlormethan (Methylenchlorid) X n R20-40, S24 Cyclohexan F R11, S n-hexan F, X n R , S / D-Glucose-Monohydrat (2.00 g mmol) wird in einem 100 ml-rundkolben mit Magnetrührstäbchen in 20 ml Aceton suspendiert. Man kühlt im Eisbad ab und gibt unter Eiskühlen und Rühren 0.6 ml konzentrierte Schwefelsäure mit der Pipette zu. Danach entfernt mandaseisbad; nachdemdiemischungraumtemperaturangenommen hat, gibtmannochmals 1.3 ml konzentrierte H 2 S 4 zu. Man läßt die Mischung 2 h bei Raumtemperatur rühren, worauf die Glucose nahezu in Lösung geht und eine Gelbfärbung auftritt. Während der Ansatz gerührt wird, bereitet man 100 ml wäßrige Kalilauge (c = 1 mol /Liter), welche mit Eis abgekühlt wird. achdem die Reaktion der Glucose beendet ist, gießt man das Reaktionsgemisch unter Rühren in die Kalilauge. Die gelbe Farbe verschwindet dabei. Man schüttelt das Gemisch dreimal mit jeweils 20 ml Dichlormethan aus; die vereinigten Dichlormethan-Phasen werden dreimal mit jeweils 20 ml Wasser gewaschen. Die gewaschenen Dichlormethan-Extrakte werden mit atriumsulfat über acht getrocknet. ach dem Abfiltrieren des Trockenmittels wird das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer entfernt. Der ölige Rück- stand wird in ca. 10 ml warmem Cyclohexan aufgenommen und zur Kristallisation über acht im Kühlschrank aufbewahrt. Die ausgefallenen Kristalle werden abgesaugt, mit n-hexan gewaschen und an der Luft getrocknet. Die Ausbeute an 1,2:5,6-Di--isopropyliden-α-D-glucofuranose beträgt 4 g (31%); Schmelzpunkt 110/C. Diskutieren Sie die Reaktion, gehen Sie dabei besonders auf folgende Fragen ein: a) Kristalline Glucose liegt in der Pyranose-Form vor. Die Produkte enthalten jedoch hydrierte Furan-Ringe. Erklärung? b) Was ist die Funktion der Schwefelsäure? c) Warum gießt man das Gemisch in Kalilauge und nicht in reines Wasser? d) Wozu dient das Ausschütteln der Dichlormethan-Extrakte mit Wasser?

14 rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 27 Versuch 22 Darstellung von Chinhydron rganisch-chemisches Praktikum für Technische Biologen 28 Versuch 23 xidation von 3-Methylpyridin (ß-Picolin) mit Kaliumpermanganat H KMn 4 p-benzochinon (aus Versuch 20) T R23/25-36/37/38, S Hydrochinon X n R20/22, S24/25-39 H Stellen Sie separate Lösungen gleicher Mengen von Chinon (verwenden Sie alles p-benzochinon ausversuch 20) undhydrochinon in warmem destilliertem Wasserher (für100mg Chinon und 100 mg Hydrochinon benötigt man jeweils 10 ml H 2 ). Mangießt diebeiden Lösungen zusammen. Fast augenblicklich kristallisieren die grünen adeln von Chinhydron aus. Das Produkt wird abgesaugt und mit Wasser gewaschen. Trocknen Sie die adeln zwischen einem Filterpapier im nicht evakuierten Exsikkator. Bestimmen Sie die Ausbeute an Chinhydron. H 2, 90 C 3-Methylpyridin (ß-Picolin) X n R1-20/21/22, S26-36 Kalilumpermanganat, X n R8-22, S2 Salzsäure (konzentriert) C R34/37, S2-26 In einem 100 ml-kolben mischt man 10 ml Wasser und 1.00 g (10.7 mmol) 3-Methylpyridin. Man fügt ein Magnetrührstäbchen zu und gibt portionsweise 4.20 g (26.6 mmol) Kaliumpermanganat zu. Dann wird der Kolben in einem Ölbad auf dem Magnetrührer auf ca. 90 /C erhitzt, bis die Violettfärbung durch das Permanganat verschwunden ist (ca. 90 Minuten). Dabei scheidet sich Mangandioxid (Braunstein) ab. Man saugt das noch heiße Reaktionsgemisch mittels utsche ab und wäscht den Mangandioxid-iederschlagviermal mit je 3 ml heißem Wasser. Die vereinigten Filtrate werden am Rotationsverdampfer auf ca. 16 ml eingeengt und vorsichtig (nur einzelne Tropfen mit der Pipette zugeben) mit konzentrierter Salzsäure auf ph 3 eingestellt (ph-wert genau einstellen; tüpfeln auf Indikatorpapier!). Der ausgefallene voluminöse, weiße iederschlag (falls nichts ausfällt, eindampfen und in wenig Wasser aufnehmen, ph-wert erneut prüfen und einstellen) wird durch Erhitzen auf dem Ölbad in Lösung gebracht, wobei man gegebenenfalls mittels Pipette weiteres Wasser zusetzt. Man läßt die heiße Lösung langsam abkühlen und stellt diese zur Vervollständigung der Kristallisation über acht in den Kühlschrank. Die ausgefallenen Kristalle der icotinsäure werden abgesaugt mit wenigen Tropfen Eiswasser/Ethanol-Gemisch gewaschen. Das Produkt wird im Exsikkator über Calciumchlorid getrocknet (über acht). Ausbeute: ca. 580 mg (44 %) farbloses Kristallpulver; Smp /C. Die Mutterlauge enthält noch ca. 420 mg icotinsäure, die man durch eine zweite Kristallisation gewinnen könnte. Bestimmen Sie die prozentuale Ausbeute an Pyridin-3-carbonsäure und formulieren Sie die Redoxgleichung der Reaktion. Mangandioxid und icotinsäure werden gesammelt. icotinsäure (Pyridin-3-carbonsäure) ist eine für den Menschen und für Säugetiere lebensnotwendige Verbindung, ein Vitamin. In den Dreißiger Jahren fand man, daß die KrankheitPellagraaufeinemVitaminmangelberuhtunddurchGaben von icotinsäuregeheilt werden kann. Daher auch der ame Vitamin PP (pellagra preventive factor). Diese Krankheit mit den für sie typischen,,3-d-symptomen" Dementia, Dermatitis, Diarrhoe, ist heute in entwickelten Ländern dank der verbesserten Ernährung kein Problem mehr (Pellagra tritt bei Mangelernährung, z.b. bei einseitiger Maisernährung, auf). Der Bedarf des Menschen an icotinsäure beträgt etwa mg/kg. Da der tierische rganismus viel icotinsäure braucht, ist sie heute ein wichtiges industriell erzeugtes Futterzusatzmittel. icht erstaunlich ist natürlich die sehr geringe toxische Wirkung von icotinsäure. Die LD 50 bei