PRAKTIKUMSUNTERLAGEN 3. PRAKTIKUMSTAG

WS06-07 hemisches Praktikum für Mediziner Vorlesungsnummer 13.861 PRAKTIKUMSUNTERLAGEN 3. PRAKTIKUMSTAG Themen: inweis: - Kohlenwasserstoffe - Funktionelle Gruppen I und ihre Reaktionen alogenalkane Alkohole - Funktionelle Gruppen II und ihre Reaktionen Aldehyde Ketone - Funktionelle Gruppen II und ihre Reaktionen arbonsäuren arbonsäurederivate Ausbeute Informieren Sie sich über die angegebenen Themen bitte vor dem jeweiligen Praktikumstag in den Ihnen zur Verfügung stehenden Lehrbüchern (s. Liste Merkblatt). Im Praktikum können nicht alle Themen behandelt werden, die für die Abschlussklausur in hemie und für die ärztliche Vorprüfung relevant sind. Entsorgung: Entsorgungsbehälter A Entsorgungsbehälter B Entsorgungsbehälter Entsorgungsbehälter D Entsorgungsbehälter Entsorgungsbehälter K Entsorgungsbehälter L Andere rganische Lösemittel, halogenfrei (blau) alogenorganische Lösemittel (rot) Anorg. Säuren, Nitrit-/Nitrathaltig Metallsalzlösungen, p-neutral Andere Säuren, schwermetallsalzhaltig Kontaminiertes Laborglas Kontaminierte Betriebsmittel

3. PRAKTIKUMSTAG Seite 2 3.1. Kohlenwasserstoffe Die einfachsten organischen Verbindungen bestehen nur aus den Elementen Kohlenstoff und Wasserstoff, sie besitzen also keine sogenannten funktionellen Gruppen mit eteroatomen wie - oder N 2. Diese Kohlenwasserstoffe lassen sich nach ihren chemischen Eigenschaften in drei Gruppen gliedern: Gesättigte Kohlenwasserstoffe (Alkane, yloalkane sp 3 -hybridisiert) Ungesättigte Kohlenwasserstoffe (Alkene mit Doppelbindungen sp 2 -hybridisiert; Alkine mit Dreifachbindungen sp-hybridisiert) Aromatische Kohlenwasserstoffe(planares Ringsystem mit konjugierten Doppelbindungen sp 2 -hybridisiert, folgen der ückel-regel: (4n2)π-Elektronen mit n = 0,1,2,...) Außerdem werden Kohlenwasserstoffe nach ihrer Konstitution eingeteilt: Verbindungen mit verzweigten oder unverzweigten kettenförmigen Gerüsten werden als aliphatisch, mit ringförmigen Gerüsten als alicyclisch bezeichnet. Ringförmige Verbindungen gliedern sich in alicyclische und aromatische Kohlenwasserstoffe. Wegen der geringen Polarität der --Bindung sind Kohlenwasserstoffe nahezu unpolar. Sie sind daher nicht mischbar mit polaren Lösungsmitteln wie Wasser und Ethanol. Zwischen den Molekülen wirken nur schwache zwischenmolekulare Kräfte. Diese VAN-DER-WAALS- Wechselwirkungen hängen nicht nur von der Molekülmasse sondern auch von der Gestalt des Moleküls ab. Dies zeigt sich deutlich in den Schmelz- und Siedepunkten von Kohlenwasserstoffen. Stark verzweigte Moleküle, die eine nahezu kugelförmige Raumerfüllung haben, sieden tiefer als kettenförmige Moleküle gleicher Kohlenstoffzahl. Kohlenwasserstoffe sind reaktionsträge, haben aber einen sehr hohen Energiegehalt, weshalb sie u.a. als ennstoffe eingesetzt werden. So gibt 1 kg Benzin bei der Verbrennung etwa 42 MJ (42 10 6 J, ca. 170000 kcal) ab. Benzin (Fahrzeugbenzin) ist eine Sammelbezeichnung für ein Gemisch von ca. 150 verschiedenen Kohlenwasserstoffen wie Alkane, Alkene, ycloalkane, -alkene, sowie Aromaten (z.b. Benzen), die 5-12 -Atome enthalten. Alkangemische (Waschbenzin, Petrolether) benutzt man aufgrund seiner fettlösenden Eigenschaften in der hemischen Reinigung, als Fleckentfernungsmittel, als Lösungsmittel bei der Extraktion von Fetten, arzen, Pflanzenölen, bei der Kautschuk-, Paraffin- und Vaselinefabrikation, als Terpentinölersatz und in zahlreichen weiteren Anwendungen. Trotz der Bezeichnung organische Verbindungen kommen Kohlenwasserstoffe in diesem Sinne nicht im menschlichen Körper vor, sind jedoch Bestandteil bzw. Grundgerüst zahlreicher Biomoleküle. 3.2. Funktionelle Gruppen und ihre Reaktionen Teil I Kohlenwasserstoffe (Alkane) mit kovalenten -- und --Bindungen sind reaktionsträge, da diese Bindungen aufgrund nahezu gleicher Elektronegativität nicht polarisiert sind. Die Mehrzahl der organischen Verbindungen enthält neben Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen weitere Atome (, N, S, F, l, ), so genannt eteroatome. Diese Bindungen zwischen Kohlenstoff- und eteroatom sind aufgrund der höheren Elektronegativitätsunterschiede des eteroatoms im Vergleich zum Kohlenstoff polarisiert und damit reaktionsfreudiger. Atomgruppen, die für eine Reihe von Verbindungen charakteristische Eigenschaften und Reaktionen zeigen, bezeichnet man als funktionelle Gruppe.

3. PRAKTIKUMSTAG Seite 3 In der organischen hemie unterscheidet man mehrere funktionellen Gruppen, wie z.b. Alkohole Thiole Ether Thioether Amine und Substituenten, wie z.b. alogenalkane Außerdem sind Doppelbindungen der Alkene und die Dreifachbindung der Alkine funktionelle Gruppen. Reaktionsmechanismen Typische Reaktionen der oben aufgeführten funktionellen Gruppen sind: Substitution: Ein Atom oder eine Atomgruppe wird durch ein/e andere/s ersetzt. Addition: An eine Doppelbindung wird ein Atom oder Atomgruppe addiert. Eliminierung: (Umkehrung der Addition) Ein Atom oder Atomgruppe verlässt/verlassen das Molekül unter Ausbildung einer Doppelbindung. Redox-Reaktionen alogenierte Kohlenwasserstoffe Eine sowohl in der Technik als auch im Laboratorium vielfach angewandte Methode zur R X Darstellung der halogenierten Kohlenwasserstoffe (X = l,, F) ist die Umsetzung von Alkoholen mit alogenwasserstoffsäuren (nukleophile Substitution). Großtechnisch werden halogenierte Kohlenwasserstoffe durch radikalische Photohalogenierung hergestellt. alogenierte Kohlenwasserstoffe kommen kaum in natürlichen Quellen vor, trotzdem sind sie aufgrund ihrer zahlreichen Verwendung vielfach in der Natur nachweisbar, was auf der Tatsache beruht, dass sie nur sehr langsam abgebaut werden. Verbindungen wie Perchlorethylen (l 2 =l 2 ), kurz PER genannten, wurden in der chemischen Reinigung zur Entfernung von Fetten und in der Industrie zur Entfettung von Metalloberflächen,. Alkohole R Alkohole entstehen durch nukleophile Substitution an alogenalkanen, durch elektrophile Additionen an Doppelbindungen und durch xidation der entsprechenden Alkane. Die funktionelle Gruppe der Alkohole ist die ydroxylgruppe (-). Der bekannteste Alkohol ist Ethanol, der bei der alkoholischen Gärung entsteht.

3. PRAKTIKUMSTAG Seite 4 Versuch 3.1: Darstellung von 2-hlor-2-methylpropan 3 3 3 3 l 3 l 2 3 Versuchsdurchführung: 2-Methylpropan-2-ol 2-hlor-2-methylpropan hemikalien 2-Methyl-2-propanol konz. Salzsäure (l) n-eptan, Natriumchlorid Geräte Reagenzgläser, Stopfen Pipetten a) Geben Sie 2 ml 2-Methyl-2-propanol in ein Reagenzglas. Fügen Sie vorsichtig 1 ml konzentrierte Salzsäure (ätzend!) hinzu und verschließen Sie das Reagenzglas mit einem Stopfen b) Nach intensivem Schütteln (Überdruck!) und etwa halbstündigem (½ h) Stehen lassen wird die obere Phase mit einer Pipette abgehoben und in ein anderes Reagenzglas überführt.(falls sich die Phasen nicht trennen. eptan zugeben und nochmals schütteln und gegebenenfalls mit Natriumchlorid aussalzen!) Die organische Phase wird mit 3 ml Wasser ausgewaschen. Die obere Phase wird mit der Pipette abgehoben und in das andere Reagenzglas überführt. c) Das Produkt nicht sofort entsorgen! (Es wird noch für die Reaktionen 3.3 benötigt) Verwendete hemikalien: 2-Methylpropan-2-ol Xn, F R: 11-20 S: 9-16 2-hlor-2-methylpropan F R: 11 S: 9-16-29 Salzsäure, konz. R: 34-37 S: 26/36/37/39-45 Entsorgung: Das Produkt nicht sofort entsorgen! (Es wird noch für die Reaktionen 3.3 benötigt.) Wässrige Waschlösungen Entsorgungsbehälter D Die ydroxy-funktion eines Alkohols (R-) kann durch ein alogen-atom ersetzt werden. Man lässt dabei den Alkohol in Gegenwart einer Säure (die -Gruppe wird dabei protoniert und als 2 abgespalten) mit dem alogenid, z.b. l, reagieren. Es handelt sich hierbei um ein Beispiel für eine nukleophile Substitution (S N -Reaktion). Primäre Alkylverbindungen reagieren hierbei meist nach dem S N 2-Mechanismus Tertiäre Alkylverbindungen reagieren hierbei meist nach dem S N 1-Mechanismus Für sekundäre Alkylverbindungen sind je nach Reaktionsbedingungen beide Mechanismen möglich.

3. PRAKTIKUMSTAG Seite 5 S N 1-Reaktion (Substitution, nukleophil, monomolekular): Sie verläuft nach dem Geschwindigkeitsgesetz 1. rdnung, d. h. die Reaktionsgeschwindigkeit ist nur von der Konzentration eines Reaktionspartners abhängig, nämlich von der Konzentration des Eduktes oder seiner protonierten Form. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Reaktionsschritt der Bildung des arbeniumions vergleichsweise langsam verläuft und damit geschwindigkeitsbestimmend ist. Das dabei gebildete arbeniumion reagiert dann schnell mit dem Nukleophil, so dass seine Konzentration keine Rolle spielt. Bei der S N 1-Reaktion wird die Gesamtgleichung in die folgenden Reaktionsschritte unterteilt: Reaktionsmechanismus Schritt 1: Protonierung (Bildung eines xoniumions; schnell) 3 3 3 3 3 3 Schritt 2: Wasserabspaltung (Bildung eines arbeniumions; langsam) 3 3 3 3 3 3 Schritt 3: Nukleophiler Angriff (Bildung des Produktes; schnell) 3 3 3 l 3 l 3 3 Energetischer Verlauf: S N 2-Reaktion (Substitution, nukleophil, bimolekular): Die S N 2 - Reaktion erfolgt nach dem Geschwindigkeitsgesetz 2. rdnung, d.h. die Reaktionsgeschwindigkeit wird von den Konzentrationen beider Reaktionspartner, dem Substrat R- und dem Nukleophil -, bestimmt. ier sind also beide am geschwindigkeitsbestimmenden Schritt beteiligt. Es handelt sich um eine Einstufenreaktion, bei der die Lösung der - -Bindung und die Knüpfung der - - Bindung konzertiert (gleichzeitig) erfolgen. Dabei greift das Nukleophil das -Atom von der Seite an, die der nukleofugen Gruppe (Abgangsgruppe) gegenüber liegt. In dem Maße, in dem sich das Nukleophil dem -Atom nähert und die nukleofuge Gruppe sich entfernt, weiten sich die Bindungswinkel zwischen den Substituenten auf 120 o auf (penta-koordiniertes - Atom).

3. PRAKTIKUMSTAG Seite 6 Mit fortschreitender Ablösung von bewegen sich die Substituenten weiter in derselben Richtung, bis am Ende des Prozesses die Bindungswinkel wieder etwa 109.5 o betragen. Die so erfolgte Inversion ist bildlich mit dem Umklappen eines Regenschirmes vergleichbar. Verlauf: 2 3 2 2 3 3 Energetischer Verlauf: Ungesättigte Kohlenwasserstoffe Alkene Alkene sind Kohlenwasserstoffe mit mindestens einer Doppelbindung (sp 2 -hybridisiert, Bindungswinkel von 120 ) und können im allgemeinen durch die Formel n 2n beschrieben werden. Die chemischen Reaktionen der Alkene werden vorwiegend durch die π-bindung bestimmt. Sie gehen leicht Additionsreaktionen ein, wobei gesättigte Verbindungen entstehen. Da die =- Doppelbindung nukleophil ist das angreifende Reagens elektrophil elektrophile Addition(s. Seite 9). Dabei unterscheidet man je nach Reaktionsverlauf und eingesetzten Reagenzien cis-1,2-adukte von trans-1,2-adukte. s 4 - () 2 s 2 yclohexen cis-1,2-dihydroxycyclohexen yclohexen 2 trans - 1, 2 -Dibromcyclohexan Alkene entstehen durch industriell durch rackverfahren und im Labor durch partielle ydrierung von Alkinen oder Eliminierung entsprechender Verbindungen. Dabei treten E/Z-Isomere auf (E von entgegen und Z von zusammen). Wobei das E-Isomer energetisch günstiger ist. E-But-2-en Z-But-2-en Alkine Alkene sind Kohlenwasserstoffe mit mindestens einer Dreifachbindung (sp-hybridisiert, Bindungswinkel von 180 ) und können im allgemeinen durch die Formel n 2n-2 beschrieben werden

[ ] 2 3. PRAKTIKUMSTAG Seite 7 Alkine sind weniger reaktiv als Alkene. Das am sp-hybridisierten -Atom gebundene -Atom kann leicht abgespalten werden (--azid). Additionsreaktionen sind typisch für Alkine, wobei im ersten Schritt Alkene entstehen, die dann zu Alkanen weiterreagieren können. Alkine werden industriell durch partielle xidation des Methans(aus Erdgas) gewonnen im Labor durch doppelte Eliminierung entsprechender Verbindungen. Monomolekulare Eliminierung (E 1 ): yclohexanol yclohexen Alkohole spalten in Gegenwart von starken Säuren, deren Anionen schwache Nukleophile sind, leicht in der itze Wasser ab. Diese Eliminierungstendenz nimmt von primären zu tertiären Alkoholen zu. Die Eliminierungsreaktion E 1 verläuft nach erster rdnung, sie ist eine Konkurrenzreaktion der S N 1-Reaktion. Die Darstellung von yclohexen durch Dehydratisierung von yclohexanol in Gegenwart von Phosphorsäure kann in die Schritte (1) bis (3) unterteilt werden: Schritt 1: Schritt 2: Schritt 3: Protonierung (Bildung des xoniumions; schnell): Abspaltung von Wasser (Bildung des arbeniumions; langsam) 2 Bildung der Doppelbindung (Abspaltung des Protons; schnell) Energetischer Verlauf:

3. PRAKTIKUMSTAG Seite 8 Versuch 3.2: Qualitativer Nachweis von Alkenen mit om R R R R 2 Alken 1, 2 Dibromalkan Versuchsdurchführung: om ist ein starkes Ätz- und Atemgift! R- und S - Sätze beachten! hemikalien n-eptan Styrol om in konz. Essigsäure 2 M Natronlauge Geräte Pipette Reagenzgläser Bunsenbrenner a) a. 1 ml eptan und 5 Tropfen Styrol werden in einem Reagenzglas mit einer 3 %igen Lösung von om in konz. Essigsäure (Vorsicht) tropfenweise unter Umschütteln versetzt. Beachten Sie die Entfärbung der om-lösung! Man beendet die omzugabe, sobald eine bleibende Gelbfärbung zu beobachten ist. b) Dann neutralisiert man die Reaktionsmischung durch tropfenweise Zugabe von 2 M Natronlauge unter Kontrolle des p-wertes mit Indikatorpapier. Es scheidet sich öliges 1,2-Dibrom-1-phenylethan ab. Die obere Phase wird mit der Pipette abgehoben und in das andere Reagenzglas überführt. c) Das Produkt nicht sofort entsorgen! (Es wird noch für die Reaktionen 3.3 benötigt) Verwendete hemikalien: Styrol F, Xn R: 10-20-36/38 S: 23.2 3%ige Lösung von om in konz. Essigsäure R: 36/37/38 S: 81/2)7/9-26/45 2 M Natronlauge R: 35 S: (1/2)-26-37/39-45 1,2-Dibrom-1-phenylethan A R:? S:? Entsorgung: Wässrige Phase Entsorgungsbehälter D

3. PRAKTIKUMSTAG Seite 9 Versuch 3.3: Qualitativer Nachweis von alogenalkanen mit dem Beilstein Test. Versuchsdurchführung: (Wird mit dem Assistenten durchgeführt.) a) Unter dem Abzug wird ein Eurocent in die Flamme des Bunsenbrenners gehalten, bis diese Flamme keine Färbung mehr aufweist. b) Nach Abkühlen des Drahtes gibt man auf dessen Ende einen Tropfen 2-hlor-2-methylpropan (Aus Versuch 3.1) Wird nun dieses Drahtende in die Flamme gehalten, verfärbt sie sich grün. c) Gleiche Prozedur mit 1,2-Dibrom-1-phenylethan.(Aus Versuch 3.2) Verwendete hemikalien: 2-hlor-2-methylpropan F R: 11 S: 9-16-29 1,2-Dibrom-1-phenylethan A R:? S:? Entsorgung: 2-hlor-2-methylpropan Entsorgungsbehälter: B 1,2-Dibrom-1-phenylethan Entsorgungsbehälter B Elektrophile Addition - anti-omierung von yclohexen (Additionsreaktion) Die Addition von om an eine Doppelbindung verläuft nach einem ionischen Mechanismus. Vor der eigentlichen Addition erfolgt eine Polarisierung des oms durch die π-elektronen der Doppelbindung und es kommt zur Ausbildung des cyclischen omoniumions. Darauf erfolgt aus sterischen Gründen ein nukleopiler trans-angriff des omid-ions. 2 yclohexen trans - 1, 2 -Dibromcyclohexan Die Gesamtreaktion lässt sich in folgende Reaktionsschritte unterteilen: Schritt 1: Bildung eines cyclischen omonium-ions 2 Schritt 2: Nukleophile Öffnung des cyclischen omonium-ions durch trans-angriff eines - :

3. PRAKTIKUMSTAG Seite 10 3.3. Funktionelle Gruppen Teil II: arbonyle (Aldehyde und Ketone) Aldehyde Aldehyde entstehen durch xidation eines primären Alkohols. In der Natur kommen Aldehyde in gebundener Form in Kohlenhydraten vor, in freier Form nur in geringen Konzentrationen in etherischen Ölen von Duft- und Aromastoffen. In der Industrie R werden Aldehyde zu Aromen, Pharmazeutika, Pflanzenschutzmitteln und Farbstoffen verarbeitet. Ketone Ketone entstehen durch xidation sekundärer Alkohole. Propan-2-on (Aceton) ist dar erste und wichtigste Vertreter in der Reihe der Ketone. Da es sich sowohl in Wasser als R R auch in hydrophoben Flüssigkeiten löst, ist es in der Industrie und Technik ein vielfach eingesetztes Lösungsmittel. Früher war Aceton in Nagellackentfernern enthalten Da der Verdacht besteht, dass es krebserregend ist, wurde es durch andere Lösungsmittel ersetzt. Redox-Reaktionen xidation bedeutet eine Abgabe von Elektronen, was sich formal in der Erhöhung der xidationszahl ausdrücken lässt. Dies gilt für die Reduktion in umgekehrter Weise. xidationstufen Verbindungen - IV 4 - III 3-3 - II 2 = 2 3 3 l - I 3 2 0 2 = 2 l 2 ( 3 ) 2 I 3 3 l 2 ( 3 ) 3 II 2 l 3 N ( 3 ) 2 III 3 2 3 l 3 N IV 2 l 2 l 4

3. PRAKTIKUMSTAG Seite 11 Versuch 3.4: Nachweis von Aldehyden mit Tollens-Reagenz R Aldehyd 2 Ag 2 R 2 2 Ag arbonsäure Versuchsdurchführung: hemikalien Geräte 10 % Silbernitratlösung Reagenzglas 2 M Natronlauge Wasserbad konz. Ammoniaklösung Aceton (Propan-2-on) Ethanal a) 0,5 ml einer 10 %igen Silbernitratlösung werden mit 0,6 ml 2 M Natronlauge vermischt. Das ausgefallene Silberoxid wird durch tropfenweise Zugabe von konz. Ammoniaklösung gelöst und die Lösung auf zwei Reagenzgläser aufgeteilt. b) Zu dem frisch bereiteten Tollens-Reagenz gibt man jeweils einige Tropfen Aceton bzw. Ethanal. Falls sich in der Kälte kein Silberspiegel bildet, wird kurz auf 60-70 erwärmt (Wasserbad). Verwendete hemikalien: Silbernitrat,N R: 34-50/53 S: (1/2)26-45-60-61 2 M Natronlauge R: 35 S: (1/2)-26-37/39-45 Silberoxid, Xn R: 8-41-44 S: 26-39 konz. Ammoniaklösung,N R: 34-50 S: (1/2)-26-36/37/39-45-61 Aceton (Propan-2-on) F,Xi R: 11-36-66-67 S: (2-)9-16-26 Ethanal F,Xn R: 12-36/37-40 S: (2-)16-33-36/37 Silber R: S: Entsorgung: gesamte Reaktionslösung ansäuern Entsorgungsbehälter (Anorg. SäurenNitrat- / Nitrithaltig) Im Gegensatz zu Ketonen können Aldehyde von xidationsmitteln zu arbonsäuren oxidiert werden. Auf diesem Prinzip beruhen die Nachweisreaktionen mit Tollens Reagenz. Stark reduzierende Substanzen wie Aldehyde scheiden aus ammoniakalischer Silberoxidlösung (Tollens-Reagenz) metallisches Silber aus (Silber wird von der xidationsstufe 1 zur xidationszahl 0 reduziert), welches sich als Silberspiegel an der Reagenzglaswand niederschlägt.

3. PRAKTIKUMSTAG Seite 12 3.4. Funktionelle Gruppen und ihre Reaktionen Teil III arbonsäuren R Durch xidation primärer Alkohole kommt man zu den entsprechenden Monocarbonsäuren. Bezeichnend für diese Stoffklasse ist die arboxylgruppe (arboxy- Gruppe). Da einige höhere arbonsäuren als Bestandteil der Fette auftreten, bezeichnet man diese als Fettsäuren. Im rganismus kommen zahlreiche arbonsäuren vor. Als schwache Säuren liegen sie beim physiologischen p von etwa 7 deprotoniert, also als Anion vor. Das wird auch in der Benennung deutlich, man spricht also nicht von Essigsäure (Ethansäure), sondern von Acetat. Sie spielen eine zentrale Rolle im Stoffwechsel. Dies wird schon bei der Benennung der wichtigen Stoffwechselzyklen deutlich, dem itronensäure- oder itratzyklus. arbonsäure-derivate Man kennt in der hemie eine große Anzahl von arbonsäure-derivaten. Von diesen sind unter anderen für Sie besonders wichtig: Ester (arbonsäure-)ester (arbonsäure-)amide R 1 R 2 arbonsäuren reagieren mit Alkoholen in Gegenwart katalytischer Mengen einer Mineral- (l) oder Lewis-Säure (BF 3 ) zu arbonsäureestern und Wasser. Die Reaktion ist ein dynamisches Gleichgewicht zwischen Veresterung (inreaktion) und ydrolyse (Rückreaktion). R 1 R 2 Veresterung R 1 2 ydrolyse R 2 Viele natürliche Fruchtaromen enthalten arbonsäureester. Der auptbestandteil dieser Aromen wird häufig in Lebensmittel oder Süßigkeiten eingesetzt, z.b. Methansäureethylester im Rum- oder Ethansäure-3-methylbutylester im Bananenaroma. Die Triester des Glycerins (Propan-1,2,3-triol) spielen als Fette eine besondere Rolle und werden weiter unten behandelt. Amide R 1 N 2 arbonsäureamide erhält man durch Umsetzung der entsprechenden Säurehalogenide, - anhydride und ester mit Ammoniak. R 1 X N 3 - X R 1 N 2 X = l,, R, R Die biochemisch wichtigsten Amide sind Peptide und Proteine (Ksp. 4.4.)

3. PRAKTIKUMSTAG Seite 13 Versuch 3.5: Darstellung von Acetylsalicylsäure (Aspirin) 3 3 3 3 Salicylsäure Ethansäureanhydrid (Essigsäureanhydrid) Ethanoylsalicylsäure (Acetylsalicylsäure) Ethansäure (Essigsäure) Versuchsdurchführung: hemikalien Salicylsäure Essigsäureanhydrid konz. Schwefelsäure Geräte Erlenmeyerkolben Saugflasche/Gummikonus/ Wasserstrahlpumpe Büchnertrichter/Filterpapier Essigsäureanhydrid ist ätzend. R/S-Sätze beachten! a) In einem trockenen Erlenmeyerkolben werden 2 g Salicylsäure und 4 ml Essigsäureanhydrid - unter dem Abzug - vermischt. b) Man gibt 6 Tropfen konzentrierte Schwefelsäure zu und erwärmt etwa 10 Minuten im Wasserbad (50-60 ). Ab und zu schütteln. a) Nach dem Abkühlen werden 30 ml Wasser dazugeben. Der gebildete Niederschlag wird abfiltriert und mit wenig kaltem Wasser gewaschen. d) Das erhaltene Produkt wird gewogen und die Ausbeute bestimmt. Verwendete hemikalien: Salicylsäure Xn R: 22-37/38-41 S: - Essigsäureanhydrid R: 10-20/22-34 S: (1/2-)26-36/37/39-45 konz. Schwefelsäure R: 35 S: 26-30-45 Entsorgung: Reaktionslösung Entsorgungsbehälter D Waschwasser Entsorgungsbehälter D Salicylsäure Entsorgungsbehälter A (blaue Lösungsmitteltonne) Salicylsäure kann als Phenol mit arbonsäurederivaten zu Estern reagieren (irreversible Esterdarstellung). Wir führen die Reaktion mit Essigsäureanhydrid durch.

3. PRAKTIKUMSTAG Seite 14 Mechanismus: 3 3 3 3 3 3 3 3 Ausbeuteberechnung: Bei der Veresterung von 69 g von der Salicylsäure mit Ethansäureanhydrid erhält man Acetylsalicylsäure in einer Ausbeute von 70 %. Wie viel Gramm der Verbindung werden erhalten. (mit = 12 g/mol, = 1g/mol, = 16 g/mol) 3 3 3 3 138 g/mol 102 g/kol 180 g/mol 7 6 3 4 6 3 9 8 4 1. Berechnung der Stoffmenge des Edukts: m E = n E * M E n E = m E / M E = 0.5 g/mol 2. Berechnung der Stoffmenge des Produkts A = n P / n E * 100 % n P = A * n E / 100 % =0.35 mol 3. Berechnung der Masse des Produkts m P = n P * M P = 63 g m E = Masse des Edukt n E = Stoffmenge des Edukts M E = Molekulargewicht des Edukts A = Ausbeute n P = Stoffmenge des Produkts n E = Stoffmenge des Edukts m P = Masse des Produkts n P = Stoffmenge des Produkts M P = Molekulargewicht des Produkts

3. PRAKTIKUMSTAG Seite 15 Versuch 3.6: Veresterung von Salicylsäure: erstellung von Wintergrünöl 3 3 2 Salicylsäure Methanol Salicylsäuremethylester 2 - ydroxybenzoesäuremethylester Wasser Versuchsdurchführung: hemikalien Salicylsäure Methanol konz. Schwefelsäure ( 2 S 4 ) Geräte Reagenzgläser/Reagenzglashalter Uhrenglas Messzylinder Bunsenbrenner a) Lösen Sie in einem Reagenzglas 1 Spatelspitze Salicylsäure in ca. 2-3- ml Methanol. b) Pipettieren Sie zu dieser Lösung vorsichtig (!) 0.5 1 ml konz. Schwefelsäure und erwärmen Sie die Probe für max. 1-2 min. leicht über der Sparflamme.(Schütteln nicht vergessen!) b) Geben Sie die Tropfen auf ein Uhrglas und prüfen Sie den typischen Geruch des entstandene Salicylsäuremethylesters ( Wintergrünöl ). Verwendete hemikalien: Salicylsäure Xn R: 22-37/38-41 S: - Methanol F,T R: 11-23/24/25-39/23/24/25 S: (1/2-)7-16-36/37-45 konz. Schwefelsäure R: 35 S: 26-30-45 Salicylsäuremethylester Xn R: 22-36/38 S: - Entsorgung: Reaktionslösung Entsorgungsbehälter A arbonsäuren sind relativ reaktionsträge arboxylverbindungen. Ihre direkte Umsetzung mit Alkohol zu arbonsäureestern gelingt daher meist nur in Gegenwart starker Säuren. Der Salicylsäuremethylester wird auch als künstliches Wintergrünöl bezeichnet. Natürliches Wintergrünöl ist eine ölige, süß schmeckende Flüssigkeit, die aus den Blättern des amerikanischen Immergrüns gewonnen wird. Aber auch in den Blüten der Passionsblume, auch als Maracuja bekannt, ist dieser Ester enthalten.

3. PRAKTIKUMSTAG Seite 16 Phenole Während in Alkohole die ydroxy-gruppe an Alkyl--Atome gebunden sind, enthalten Phenole eine oder mehrere -Gruppen direkt am aromatischen Ring. Die unterschiedliche Verknüpfungsart alkoholischer und phenolischer ydroxy-gruppen ist die Ursache der verschiedenartigen Reaktivität von Alkoholen und Phenolen. Versuch 3.7: Qualitative Nachweisreaktion auf Phenole Versuchsdurchführung: hemikalien Ethanol 5% wässrige Eisen-(III)chlorid - Lösung Geräte Reagenzgläser Pipette a) Man löst eine Spatelspitze - etwa 10 mg - Salicylsäure in 0,5 ml Ethanol. b) Dazu tropft man langsam eine 1%ige wässrige Eisen(III)-chlorid-Lösung und beobachtet die Färbung. Verwendete hemikalien: Salicylsäure Xn R: 22-37/38-41 S: -- Ethanol F R: 11 S: (2-)7-16 5% wässrige Eisen-(III)chlorid -Lösung Xi R: 22-38-41 S: 26-39 Entsorgung: Reaktionslösung Entsorgungsbehälter A (blaue Lösungsmitteltonne) Phenole und Enole geben mit einer wässrigen Eisen-(III)chlorid-Lösung eine charakteristische rot-blaue Färbung..