Synthese von Triphenylmethanol

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1 Praktikum Anorganische und Organische Chemie I Assistent: Matthias Oberli Synthese von Triphenylmethanol Dietikon, 3. April 008 Jorge Ferreiro fjorge@student.ethz.ch 1

2 Zusammenfassung Durch die zuerst hergestellte Grignard-Reagenz wurde in einer nucleophilen Addition an das Benzophenon das Triphenylmethanol hergestellt. Die Ausbeute betrug 44.9%. Einleitung Die Grignard-Reagenzien wurden um 1900 vom französischen Chemiker Victor Grignard entdeckt. Er erhielt 191 den Nobelpreis dafür. Bei den Reagenzien handelt es sich um organometallische Verbindungen der Form R--X (X = Halogene). Diese können dann an Carbonylgruppe nucleophil addiert werden. Es entstehen immer Alkohole. Man kann natürlich auch andere Edukte wählen, so dass verschiedenste Produkte entstehen. Metallorganische Moleküle spielen in der Technik jedoch eine grosse Rolle, da sie sehr reaktiv sind. [], [3] Stoffeigenschaften und Reaktionsmechanismus Tab. 1: Chemikalienliste und Eigenschaften für Reaktanden und Produkt [1] ombenzol Magnesium Benzophenon Iod Molare Masse [gmol -1 ] Masse [g] Kristall Mol [mmol] Äquivalenz Dichte [gml -1 ] Volumen [ml] Sdp. [ C] Tab. 1b: weitere Chemikalien [1] SO 4 Molare Masse [gmol -1 ] Produkt: Triphenylmethanol Diethylether Salzsäure ahco 3 (anh.) Verwendung Trocknung der Mutterlauge während des Umkristallisierens Lösungsmittel, stabilisiert die Grignard- Verbindung Protonenspender, im letzten Reaktionsschritt Neutralsiation der restlichen Säure während der Extraktion

3 R-Sätze: [1] R 1 R 15 R 17 R 0 R 35 R 36/37/38 R 38 R 51/53 hochentzündlich Reagiert mit Wasser unter Bildung leicht entzündlicher Gase Selbstentzündlich an der Luft Gesundheitsschädlich beim Einatmen Verursacht schwere Ätzungen Reizt die Augen, Atemorgane und die Haut Reizt die Haut Giftig für Wasserorganismen, kann im Wasser Langzeitschäden anrichten S-Sätze: [1] S 7/8 S 9 S 16 S 3 S 6 S 30 S 37/39 S 45 S 61 Behälter trocken und dicht geschlossen halten Behälter an einem gut belüfteten Ort aufbewahren Von Zündquellen fernhalten Nicht rauchen Gas/Rauch/Dampf/Aerosol nicht einatmen Bei Berührung mit den Augen sofort gründlich mit Wasser abspülen und Arzt konsultieren. Niemals Wasser hinzugiessen Geeignete Schutzhandschuhe und Schutzbrille tragen Bei Unfall oder Unwohlsein sofort Arzt zuziehen (wenn möglich dieses Etikett vorzeigen). Freisetzung in die Umwelt vermeiden Alle entstandenen Abfälle wurden in den chlorierten Lösungsmitteln entsorgt. Im Folgenden wird der exakte Reaktionsmechanismus beschrieben. 1.) Im ersten Schritt wird die Grignard-Reagenz gebildet. Weil die Reaktivität der Halogeniden nach oben abnimmt, wurde ein I -Kristall als Initiator dazugegeben. Der Mechanismus ist nicht vollständig aufgeklärt. Formal oxidiert das Magnesium das ombenzol und erhält somit die Oxidationsstufe I, welche sehr instabil ist. Es entsteht dadurch ein Carbanion, das gleichzeitig ein Radikal ist. Durch Dissoziation entsteht das Phenylradikal und omid. Nun bindet das Magnesium an das Radikal und das omid; somit entsteht ein Molekül mit eindeutig kovalentem Charakter. Zuerst findet jedoch ein single electron transfer (SET) statt: [3] I als Initiator Dissoziation C - 3

4 .) Bei metallorganischen Verbindungen stellt sich das so genannte Schlenkgleichgewicht ein, d.h. die metallorganischen Verbindungen bilden Komplexe mit dem Ether. Ausserdem kommt es zur Dimerisierung der Moleküle. [] 3.) Das synthetisierte Phenylmagnesiumbromid kann nun das partiell positiv geladene C- Atom an der Carbonylgruppe nucleophil angreifen. Dadurch wird die Doppelbindung zum Sauerstoff aufgebrochen; es ein entsteht resonanzstabiles Teilchen. Das C-Atom, welches an das Magnesium bindet ist nun stark negativ geladen und kann somit den Carbonyl-Kohlenstoff nucleophil angreifen. Dabei wird die Bindung zum Magnesium aufgebrochen. Das entstehende - koordiniert an das Sauerstoffatom, welches negativ geladen ist. Formal entsteht also ein Salz. O O - max. 30 C H O - Bad 4.) Man gibt im letzten Schritt eine 6 molare HCl-Lösung hinzu, um das sehr basische Sauerstoffanion zu oxidieren und somit den Alkohol herzustellen. Bei der Dissoziation der Salzsäure wird wohl das Chloridanion an das - binden und ein Salz bilden. O - H Cl OH Cl Charakterisierung a.) Schmelzpunktanalyse Literaturwert [1]: 164. C Gefundener Wert: T 1 = 156. C (1. Tropfen) T = C (ganz geschmolzen) Der ermittelte Schmelzpunkt liegt deutlich unter dem Literaturwert. Ich schätze ein, dass während des Ansäuerns mit HCl zu viel Säure verwendet wurde und diese nicht vollständig ausgewaschen wurde während der Extraktion. Trotzdem liegt der Wert noch ziemlich gut im Bereich. 4

5 b.) IR-Spektrum Wellenzahl [cm -1 ] Interpretation 3465 OH-Bindung < 1900 Entspricht den drei Benzolringen. Das Spektrum zeigt genau, was man erwartet hat. Die tiefen Wellenzahlen deuten auf die drei Benzolringe hin. Allfällige Verunreinigungen müssten irgendwo in diesem Bereich liegen. Man sieht hingegen sehr schön die OH-Gruppe, die sozusagen in einen perfekten Peak aufweist. Versuchsdurchführung Ein Dreihalsrundkolben wurde mit einem Tropftrichter, einer Rücflusskolonne und einem N - Ballon versetzt. Darin wurde Magnesium (0.9 g, 1.57 eq.) mit 10 ml wasserfreiem Diethylether versetzt. Im Tropftrichter wurden gleichzeitig ombenzol (3.5 ml, 1.4 eq.) mit 0 ml Diethylether gemischt und sehr langsam der magnesiumhaltigen Lösung zugetropft. Weil die Reaktion nicht einsetze, wurde noch ein I -Kristall zugegeben. Danach wurde das ganze mit warmem Wasser ein wenig erwärmt, so dass eine heftig exotherme Reaktion einsetze. Nach Einsetzten der Reaktion wurde die restliche ombenzollösung des Tropftrichters in den Rundkolben eingetropft und während 15 min im Wasserbad gerührt. In der Zwischenzeit wurde in einem 50 ml Becherglas Benzophenon (4.3 g, 1.0 eq.) in 15 ml Ether gelöst und in den leeren Tropftrichter geschüttet. Nun wurde diese Lösung langsam in die Lösung mit Magnesium und ombenzol zugetropft, wobei nochmals eine stark exotherme Reaktion stattfand, wobei zuerst eine weinrote Lösung entstand anschliessend ein rosafarbener Feststoff. Dieser wurde dann ebenfalls auf RT abgekühlt und anschliessend mit der 6-molaren Salzsäure versetzt. Dabei entstand eine gelbliche Färbung mit Klumpen darin. Diese wurde in den Scheidetrichter überführt und dort zuerst mit Wasser und anschliessend zweimal mit 0 ml Diethylether gewaschen. Ausserdem wurde sie, um die Säure vollständig zu entfernen zuerst mit NaHCO 3 und anschliessend mit NaCl gewaschen. Mit dem Rotavap wurde das Lösungsmittel verdampft und mithilfe von Tuluol wurde umkristallisiert. Quellenverzeichnis [1] Fluka Katalog (CH) Riedel de Häen, Sigma-Aldrich, 007/008 [] [3] Skript Allgemeine Chemie II Teil: Organische Chemie, Prof. R. Peters, ETH Zürich, FS 008 5