Allgemeine Hinweise zum Praktikumsablauf Allgemeines Die Teilnahme an den praktikumsbegleitenden Seminaren zur Versuchsvorbesprechung ist für das Bestehen des Praktikums und zur Erlangung des Praktikumsscheins Pflicht. Unentschuldigtes Fehlen oder mehrmaliges Zuspätkommen kann den Praktikumsausschluss zur Folge haben. Falls triftige Gründe das Erscheinen an einem Pflichttermin verhindern, muss dies rechtzeitig telefonisch oder per email bei Stefan Schmitz 1 und/oder David Schmiel 2 gemeldet werden. Für die Dauer des Praktikums wird jedem Praktikanten ein Arbeitsplatz zugeteilt. Die Platzübernahme findet am ersten Praktikumstag statt, die Platzrückgabe und der Laborputz am letzten Praktikumstag. Im Krankheitsfall sollte eine email an Stefan Schmitz 1 oder David Schmiel 2 gesendet werden. Je nach Fall wird entschieden, wie weiter verfahren wird. Das Praktikum ist von Montag bis Freitag zu unterschiedlichen Zeiten geöffnet. Die genauen Öffnungszeiten werden jedoch rechtzeitig per Aushang (s.u.) bekannt gegeben. Während der Zeiten des OC-1-Seminars (bei Prof. Butenschön) ist das Praktikum geschlossen. Generell gilt, dass das Praktikum geöffnet ist, wenn das Schild an der Labor-Tür Geöffnet anzeigt. An jedem Montag wird es ab 9:00 Uhr eine Vorbesprechung zu den Versuchen in der jeweiligen Woche geben. Dort gibt es auch die Möglichkeit, Fragen bzgl. des Praktikums, des allgemeinen Ablaufs oder der Versuche zu stellen. Eine rege Beteiligung ist erwünscht. Aushänge werden an der Pinnwand vor Raum 329 gemacht. Dort wird u.a. auch eine Liste aushängen, der zu entnehmen ist, wer der Saalassistent für die jeweilige Woche ist. Der erste Praktikumstag: Ablauf Zunächst wird am ersten Praktikumstag eine Vorbesprechung stattfinden, in der, neben den für die Woche wichtigen Punkten, auch allgemeine Sachverhalte erläutert werden. Für diejenigen, die keine Sicherheitseinweisung erhalten haben, wird im Anschluss an die Vorbesprechung eine weitere Belehrung stattfinden. Danach wird im Laborsaal ein Rundgang durchgeführt, der die Praktikanten mit dem Labor und dem wichtigen Equipment vertraut machen soll. Erst nach Beendigung des Rundgangs, werden die Plätze aufgeschlossen und an die Praktikanten übergeben. Schließlich kann mit Versuch 1 Destillation (s. unten) begonnen werden. 1 Tel.: 0511 / 762 4608, email: stefan.schmitz@oci.uni-hannover.de 2 Tel.: 0511 / 762 4608, email: david.schmiel@oci.uni-hannover.de 24.03.2015 1
Der erste Praktikumstag: Was ist mitzubringen? - Passbild - Persönliche Schutzausrüstung (Laborkittel, Schutzbrille, Säurehandschuhe, evtl. Einmalhandschuhe) - Zwei bis drei Vorhängeschlösser (für die Laborschränke) - Laufzettel (falls vorhanden) - Spülmittel, Bürsten, TESA-Film für Etiketten, wasserfester Stift zur Beschriftung von Glasgeräten, Spatel, Pinzette Sicherheit im Labor Im Anschluss an die Platzvergabe für die Praktikumskurse wird eine Sicherheitsbelehrung von Prof. Butenschön durchgeführt. In Ausnahmefällen kann nach der ersten Vorbesprechung (am ersten Praktikumstag) eine weitere Sicherheitsbelehrung stattfinden. Eine Nichtbeachtung der Sicherheitsbestimmungen kann zum Entzug des Laborplatzes und zum Ausschluss vom Praktikum führen. Folgende Punkte sind in jedem Fall zu beachten: - Den Anweisungen der Assistenten und Hilfskräfte ist stets Folge zu leisten! - Zutritt zum Labor haben nur Studierende, die einen Laborplatz belegt haben. - Es ist grundsätzlich verboten, alleine im Labor zu arbeiten. - Im Labor sind immer ein Laborkittel und eine Schutzbrille zu tragen. - Taschen, Jacken etc. dürfen nicht mit ins Labor gebracht werden (Jedem Studierenden wird ein Spind zur Verfügung gestellt.) - Es ist festes, geschlossenes Schuhwerk sowie lange Hosen zu tragen. Das Arbeiten mit Schutzhandschuhen wird empfohlen. Lange Haare sind zurückzubinden. - Die Studierenden haben sich vor Versuchsbeginn über die Handhabung und Sicherheitsbestimmungen der verwendeten Chemikalien und Anlagen zu informieren. - In den Laborräumen darf nicht gegessen, getrunken und/oder geraucht werden. - Der Verbrauch an Chemikalien (vor allem Lösungsmitteln), an Strom und Wasser ist auf ein Minimum zu beschränken. - Beim Verlassen des Arbeitsplatzes sind alle Wasserhähne zu schließen, alle Geräte auszuschalten und die Stecker der Magnetrührer aus der Steckdose zu ziehen. - Reibungsloses Arbeiten in einem Labor setzt Sauberkeit der Arbeitsplätze und der Laboreinrichtungen voraus. Zu Beginn jedes Praktikums werden den Studierenden Labordienste zugeteilt, die auch abgearbeitet werden müssen. - Es besteht grundsätzlich während der Reaktionsdurchführung Anwesenheitspflicht. Das schließt ein Rühren über Nacht grundsätzlich aus. Ansätze, die lediglich stehen oder 24.03.2015 2
gerührt werden, dürfen zeitweilig unbeaufsichtigt bleiben. In diesem Fall ist aber ein Mitstudent (als Aufsicht) zu informieren und die Apparatur zu beschriften (Name des Präparats, Chemikalien, H+P-Sätze, Name des Praktikanten und der Vertretung). - Chemikalien dürfen nur in Plastikschalen oder Eimern transportiert werden. Gefäße, in denen Chemikalien aufbewahrt werden, müssen eindeutig beschriftet werden. Das gilt auch für Gefäße, in denen die Chemikalien geholt werden. Versuche und Versuchsprotokolle Bevor ein Versuch durchgeführt werden darf, muss ein Vorprotokoll angefertigt werden. Vorprotokolle müssen bis Dienstag, 17:00 Uhr, in der Woche vor Versuchsdurchführung abgegeben werden. Dies gilt besonders für die ersten beiden Versuche, da so am ersten Praktikumstag schon mit der Destillation begonnen werden kann! Erst wenn das von einem Assistenten oder Hiwi abgezeichnet worden ist (mit OK, Namenskürzel, Datum), darf mit dem Versuch begonnen werden. Im Praktikumssaal gibt es zwei Fächer (Abgabe / Rückgabe) auf einer der Fensterbänke, in die Ihr die Protokolle legen könnt, auch wenn das Praktikum an sich geschlossen ist. Der Bereich am Rand darf auch in Straßenkleidung betreten werden, sofern Sie den üblichen Regeln entspricht (Lange Hose, geschlossenes, trittfestes Schuhwerk, etc.). Wenn mehrere Protokolle gleichzeitig abgegeben werden, sollten sie jeweils einzeln geheftet sein, da unterschiedliche Personen für die Korrektur der Protokolle zuständig sind. Im Kurs 1 (Dauer: vier Wochen), werden in den ersten beiden Wochen jeweils vier Versuche (V1-4, bzw. V5-V8) und in den beiden letzten Wochen jeweils zwei Versuche (V9/10, bzw. V11/12) durchgeführt. Bei den Kursen 2 und 3 werden pro Woche jeweils zwei Versuche durchgeführt. Es ist zu beachten, dass Versuch 1 (Destillation) als erstes durchzuführen ist. Danach ist die Reihenfolge der Versuche innerhalb einer Woche frei wählbar (Beispiel: Kurs 1, Woche 2: V7 V5 V8 V6 ist möglich, V7 V11 V9 V6 ist nicht möglich). Die fertiggestellten Präparate werden in Präparategläser gefüllt und in einem Abzug (wird noch bekannt gegeben) gesammelt. Sie müssen folgendermaßen beschriftet sein: - Substanzname - Smp.: C - H/P-Sätze (Kurzform) - Name, Platznummer - Tara*: g *Leergewicht von Präparateglas mit Deckel - Ausbeute: % BEISPIEL 2-Chlorbenzoesäure Smp.: 139 C H: 319 P: 305 + 351 + 338 M. Mustermann, Pl. ## Tara: 10.3 g Ausbeute 77 % Die Präparate werden anerkannt, wenn eine ausreichende Menge erhalten wurde und die Reinheit in Ordnung ist. 24.03.2015 3
Nachdem ein Versuch durchgeführt wurde, muss ein Abschlussprotokoll angefertigt werden, welches bis spätestens Dienstag, 17:00 Uhr, in der Woche nach Versuchsdurchführung abgegeben werden muss. Das Abschlussprotokoll wird dabei vor das Vorprotokoll geheftet. Der generelle Aufbau der Protokolle ist im Anschluss angefügt. Dabei ist darauf zu achten, dass der Text im Blocksatz geschrieben wird und die automatische Silbentrennung aktiviert ist. Wert und Einheit (z.b. 25 C) müssen durch ein geschütztes Leerzeichen getrennt werden, das in MICROSOFT WORD durch die Tastenkombination Strg + Shift + Leerzeichen eingefügt wird. Zeichnungen, Reaktionsgleichungen und schemata sollten mit der Software CHEMDRAW erstellt werden. Die Software ist kostenlos, sofern man sich Uni-intern auf der Website des OCI einloggt und eine email-adresse der Universität besitzt. (www.oci.uni-hannover.de Intern Software Download der aktuellen CHEMDRAW ULTRA Version weiteren Anweisungen folgen) Handschriftlich angefertigte Protokolle werden nicht akzeptiert. Spätestens zwei Wochen nach Ende des Praktikums müssen alle Protokolle (inkl. Korrekturen) abgezeichnet sein und als digitale Kopien abgegeben worden sein. Außerdem muss der am letzten Praktikumstag ausgehändigte Laufzettel mit allen Unterschriften bei den Assistenten abgegeben werden. Korrekturen können im Protokoll mit einem dokumentenechten Stift (kein Bleistift / Tinte) vorgenommen werden, solange es nicht unübersichtlich wird (was im Ermessen der Hiwis und Assistenten liegt). Sollte ein Protokoll korrigiert noch einmal ausgedruckt werden müssen, so wird das Originalprotokoll (samt Vorprotokoll) hinten an die korrigierte Version angeheftet und mit abgegeben! Die eigenständige Anfertigung des Protokolls muss per Unterschrift (auf sowohl Vor- als auch Abschlussprotokoll) bestätigt werden. Nicht selbstständig angefertigte Protokolle (d.h. kopierte oder abgeschriebene Protokolle) sind nicht zulässig und führen zum sofortigen Ausschluss vom Praktikum. 24.03.2015 4
Vorprotokoll Name Laborplatz Datum Name der Reaktion 1. Reaktionsgleichung - links die Edukte, rechts die Produkte (Strukturformel und Name) - über den Reaktionspfeil: Katalysator, Lösungsmittel etc. - unter den Reaktionspfeil: Versuchsbedingungen (Dauer, Temperatur etc.) 2. Physikalische Daten - die physikalischen Daten (Molmasse, Schmelzpunkt, Siedepunkt, Dichte) aller verwendeten Substanzen und aller entstehenden Produkte in Tabellenform 3. Sicherheitshinweise - H/P-Sätze (ausschreiben!) - Gefahrenpiktogramme - Damit sich das Protokoll nicht unnötig in die Länge zieht, können die Gefahrensymbole neben die H- und P-Sätze gesetzt werden. 4. Entsorgungshinweise - Wie werden die einzelnen Stoffe entsorgt (alle eingesetzten Chemikalien und auch die bei der Reaktion entstehenden Stoffe)? - Als Feststoffe werden nur die Trockenmittel (z.b. MgSO 4, CaCl 2 ) entsorgt, alle anderen Substanzen werden in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst und als Lösung entsorgt - es gibt vier Lösungsmittelbehälter: - organische, wasserfreie Lösungsmittel - organische, wasserhaltige Lösungsmittel - organische, halogenhaltige wasserfreie Lösungsmittel und - organische, halogenhaltige wasserhaltige Lösungsmittel. 5. Ansatzberechnung - immer in Tabellenform (Beispieltabelle verkleinert) Stoff Molmasse (g/mol) Stoffmenge (mol) Masse (g) Volumen (ml) Äquivalente Edukt 1 Edukt 2 Lösungsmittel -/- -/- -/- Produkt Nebenprodukt - Immer Äquivalente angeben, auf Stoffmenge beziehen. 24.03.2015 5
- In einem Satz formulieren: maximal zu erreichende Ausbeute (Literaturausbeute) in Gramm (zwei Nachkommastellen) und in Prozent (eine Nachkommastelle) - Molmasse, Masse, Volumen, Äquivalente: Zwei Nachkommastellen, Stoffmenge: Drei Nachkommastellen - Bei Lösungsmitteln ist die Angabe der Stoffmenge, Masse und Äquivalente überflüssig 6. Versuchsaufbau - Skizze der Versuchsapparatur (inkl. Hebebühne) und Beschriftung der Apparaturen, Kühlwasserzu- und -ablauf 7. Wichtige Punkte - Drei bis fünf Punkte, die nach eigener Meinung bei der Durchführung des Versuchs besonders zu beachten sind (z. B. mündliche Anweisungen des Assistenten aus der Vorbesprechung, aus der Versuchsvorschrift entnommene Hinweise, besondere Hinweise im Umgang mit bestimmten Geräten und/oder Chemikalien, etc.) 8. Theoretischer Teil - Die Theorie darf nicht abgeschrieben oder herauskopiert werden! Erst im Lehrbuch lesen und dann selbst formulieren. - Ausführlich! Dies sollte der größte Punkt des Vorprotokolls sein! - Es werden immer Mechanismen angegeben (Ausnahme: Destillation)! Dazu gehören die entsprechenden Reaktions- und Elektronenverschiebungs -Pfeile, ausgeglichene Gleichungen(!) und gegebenenfalls Redox-Gleichungen. - Ein Mechanismus wird grundsätzlich mit Text erläutert. - Es wird immer auf den vorliegenden Versuch Bezug genommen, d.h. im Mechanismus werden die benutzten Chemikalien gezeichnet (nicht nur allgemeine Formeln) und im Text werden die Chemikalien den einzelnen Schritten im Versuch zugeordnet. - Wozu dient die Reaktion? - Gibt es Nebenreaktionen? - Liegen Gleichgewichte vor? Ist die Reaktion / der Reaktionsschritt reversibel oder nicht? - Erklärung apparativer oder präparativer Besonderheiten (falls vorhanden) 9. Literaturangaben - Nummerieren! Hinter jeder Literaturangabe steht ein Punkt! - Chemikalienkataloge (mit Jahr (fett)). - Lehrbücher (Autor, Titel (kursiv), Auflage, Jahr (fett), Seite). - Internetseiten mit Zugriffsdatum. - WIKIPEDIA, GUTE-FRAGE.NET o.ä. sind als Quellen nicht zulässig! 10. Bestätigung der eigenständigen Anfertigung - Unterschrift. 24.03.2015 6
Abschlussprotokoll Vorprotokoll anheften! Name Laborplatz Datum Name der Reaktion 11. Versuchsdurchführung - sachliche Beschreibung (keine ich - oder man - Form, sondern Passiv verwenden) in der Vergangenheitsform - wichtig: Versuchsbeschreibung mit eigenen Worten (nicht das Skript abschreiben) - eigene Beobachtungen (Temperatur, Farbwechsel etc.), - Abweichungen vom Skript, - Probleme etc. ins Protokoll aufnehmen - eine andere Person muss in der Lage sein, den Versuch nach der Versuchsdurchführung zu wiederholen - Angaben zur Reinigungsmethode (Destillation, etc.) 12. Ausbeuteberechnung - Die Berechnung der Ausbeute erfolgt immer über die Molmasse! - genaue Auswaage des Produktes in Gramm (zwei Nachkommastellen) - die Ausbeute in Prozent (eine Nachkommastelle) - bei mehrstufigen Präparaten zusätzlich die Ausbeute über alle Stufen - Vergleich mit der Literaturausbeute (soweit angegeben) 13. Reinheitskriterien - Wie sieht das Produkt aus (keine Geruchsproben!) - Siedepunkt / Schmelzpunkt bestimmen - DC erstellen, abzeichnen und R F -Wert bestimmen - Diskussion eines NMR-Spektrums - Vergleich mit Literatur- und/oder Skriptwerten - Interpretation der Ergebnisse 14. Literaturangaben - Nummerieren! Hinter jeder Literaturangabe steht ein Punkt! - Chemikalienkataloge (mit Jahr (fett)). - Lehrbücher (Autor, Titel (kursiv), Auflage, Jahr (fett), Seite). - Internetseiten mit Zugriffsdatum. - WIKIPEDIA, GUTE-FRAGE.NET o.ä. sind als Quellen nicht zulässig! 15. Bestätigung der eigenständigen Anfertigung - Unterschrift. 24.03.2015 7
AN AUS AN AUS Skript zum Praktikum ORGANISCHE CHEMIE 1 Versuch 1: Destillative Trennung eines Dreistoffgemisches Die Destillationen werden in 3er oder 4er Gruppen durchgeführt. Destillation A: Benötigte Teile: NS29 250 m L NS29 75 o -45 o -75 o NS29 75 o 100 m L 50 ml Kolben, Claisenaufsatz, Destillationsthermometer, Liebigkühler, 10 ml Kolben, Vakuumvorstoß gebogen, Ölbadthermometer, 1 Schliffstopfen, Rührfisch, Hebebühne (nicht dargestellt) 300 50 LaboBib 0 U/min 1500 250 o C 100 500 200 150 1000 750 (Hebebühne nicht dargestellt) Versuchsaufbau: Die Versuchsapparatur muss vor dem Befüllen vom Assistenten abgenommen werden! Die Apparatur wird gemäß der Skizze A aufgebaut. Es sind dabei folgende Punkte zu berücksichtigen: - Die Apparatur ist so hoch aufzubauen, dass das Ölbad abgesenkt werden kann. - Die Apparatur muss standfest und sicher eingeklammert werden, darf aber nicht unter Spannung stehen. - Die Apparatur muss lotrecht aufgebaut sein. - Die Schliffe sollen gefettet sein (richtig gefettete Schliffe sind durchsichtig). - Die Temperatur an den Magnetrührern stimmt häufig nicht und muss daher mit einem Ölbadthermometer kontrolliert werden. Versuchsdurchführung: Der Kolben wird mit 25 ml des zu trennenden Gemisches gefüllt (Chloroform / Cyclohexanon / -Methylnaphthalin). Nach Zugabe des Rührfisches wird das Ölbad auf 100 C erwärmt. Es wird solange destilliert, bis nur noch wenig Lösungsmittel übergeht und die Temperatur am Destillationsthermometer sinkt. Das Ölbad wird ausgeschaltet und abgesenkt. Nach Erkalten der Apparatur wird sie für die Vakuumdestillation umgebaut. 24.03.2015 8
AN AUS NS29 AN AUS NS29 NS29 Skript zum Praktikum ORGANISCHE CHEMIE 1 Destillation B: Benötigte Teile: 75 o -45 o -75 o 75 o 100 ml 50 ml 100 ml 100 ml Kolben, Vigreuxkolonne, Destillationsaufsatz, Thermometer, Liebigkühler, Spinne mit Hülse, zwei 25 ml Kolben, 10 ml Kolben, Vakuumpumpe, Ölbadthermometer, Rührfisch, Hebebühne (nicht dargestellt) 300 50 LaboBib 0 U/min 1500 250 o C 100 500 200 150 1000 750 (Hebebühne nicht dargestellt) Versuchsaufbau: Die Versuchsapparatur muss vor dem Befüllen vom Assistenten abgenommen werden! Die Apparatur wird gemäß der Skizze B aufgebaut. Bei Vakuumdestillationen sind zusätzlich folgende Punkte zu berücksichtigen: - Die verwendeten Kolben dürfen keine Sterne im Glas haben. Es kann sonst zur Implosion der Apparatur kommen. - Erst evakuieren, dann heizen! - Bei der Apparatur erst belüften, dann abkühlen, dann Pumpe abstellen. Versuchsdurchführung: Zu Beginn der Destillation wird die Apparatur evakuiert. Durch eventuell noch vorhandenes Lösungsmittel kommt es zu heftigem Sieden, das nachlässt, wenn die niedrig siedenden Bestandteile entfernt sind. Ist ein gutes Vakuum (11 20 mbar) erreicht, wird das Ölbad auf ca. 80 90 C aufgeheizt. Die erste Fraktion geht bei ca. 38 C über und wird im 25 ml Kolben aufgefangen. Wenn die Destillationsgeschwindigkeit zurückgeht und die Temperatur am Destillationsthermometer fällt, wird das Ölbad auf ca. 150 C geheizt. Die Zwischenfraktion wird im 10 ml Kolben aufgefangen. Erreicht die Siedetemperatur einen konstanten Wert bei ca. 100 104 C, wird die dritte Fraktion im 25 ml Kolben aufgefangen. 24.03.2015 9
- Was ist eine Destillation? Wozu dient sie? Welche Arten von Destillationen gibt es? Wann werden sie angewendet? - Welche Arten werden im Versuch verwendet und warum? - Was ist eine Vigreux-Kolonne und wozu wird sie (hier) verwendet? - Warum erniedrigen sich die Siedepunkte bei einer Vakuumdestillation? 24.03.2015 10
Versuch 2: Acetylsalicylsäure Salicylsäure (19 mmol) und Acetanhydrid (1.2 Äq.) werden in einem 25 ml Kolben (mit Dimrothkühler und Trockenrohr) mit Schwefelsäure (konz., ein Tropfen) versetzt. Nach Abklingen der exothermen Reaktion wird 1 h auf 90 100 C erwärmt (nicht überhitzen!). Nach Abkühlen wird die Lösung in Eiswasser (10 ml) gegossen und das Rohprodukt abgesaugt (kristallisiert das Produkt nicht aus, sollte die Lösung kräftig gerührt werden, um das restliche Acetanhydrid zu zerstören). Die Reinigung erfolgt in einer Umkristallisation mit Wasser. Das Produkt wird zum Trocknen zwei Tage in der Gefahrstoffschublade stehen gelassen und der Schmelzpunkt bestimmt. Für die Entsorgung wird zusätzlich Ethanol benötigt. (Hebebühne nicht dargestellt) - Was ist Acetylsalicylsäure? Geschichte, Anwendung, Varianten? - Industrielle Herstellung? - Warum darf das Produkt zum Trocknen nicht in den Trockenschrank gestellt werden? 24.03.2015 11
Versuch 3: tert-butylchlorid (S N 1) In einem 50 ml Rundkolben mit Rückflusskühler werden tert-butanol (70 mmol) und Salzsäure (37 %-ig, 16 ml) 30 min kräftig gerührt. Es bilden sich zwei Phasen. Nach Trennung der Phasen, wird die organische Phase (prüfen!) zunächst mit gesättigter NaHCO 3 -Lösung neutral gewaschen und danach mit gesättigter NaCl-Lösung ausgeschüttelt. Anschließend wird über CaCl 2 getrocknet. Nachfolgende Destillation bei Normaldruck ergibt das Chloralkan als farblose Flüssigkeit. Es empfiehlt sich, die Vorlage mit Eis zu kühlen. Die Ausbeute wird bestimmt und der Literatursiedepunkt mit dem tatsächlichen Siedepunkt verglichen. - Warum heißt die Reaktion S N 1? - Welche Konkurrenzreaktionen gibt es (theoretisch)? Wie wahrscheinlich treten sie auf? 24.03.2015 12
Versuch 4: 1-Bromoctan (2 Stufen, S N 2) Stufe 1: Octylmethansulfonat In einem 100 ml Kolben wird Octanol (11.5 mmol) in Dichlormethan (30 ml) gelöst und mit einem Trockenrohr versehen. Die Lösung wird auf 0 C gekühlt und es wird Triethylamin (1.6 Äq.) hinzugegeben. Anschließend wird langsam innerhalb von 5 min Methansulfonylchlorid (1.4 Äq.) dazugegeben. Die Lösung wird 30 min bei 0 C und anschließend 1 h bei Raumtemperatur gerührt. Dann wird Wasser (20 ml) zugeben und das Gemisch in den Scheidetrichter überführt. Die wässrige Phase wird zweimal mit Dichlormethan (je 10 ml) ausgeschüttelt. Die vereinigten organischen Phasen werden zweimal mit Salzsäure (1N, je 10 ml), zweimal mit gesättigter NaHCO 3 -Lösung (je 10 ml) und anschließend mit gesättigter NaCl-Lösung (5 ml) ausgeschüttelt. Es wird über Magnesiumsulfat getrocknet, abfiltriert und das Lösungsmittel in einem 100 ml Kolben (Wichtig: Leergewicht des Kolbens vorher bestimmen!) im Rotationsverdampfer entfernt. Abschließend wird die Ausbeute bestimmt. (Hebebühne nicht dargestellt) 24.03.2015 13
Stufe 2: Bromoctan Der mesylierte Alkohol wird in einem 100 ml Kolben mit DMF (20 ml) versetzt. Es wird Lithiumbromid (2.10 g) zugegeben und die Lösung 2 h auf 100 C erhitzt. Nach Abkühlen werden Wasser (30 ml) und PE (10 ml) zugegeben. Im Scheidetrichter werden die Phasen getrennt und die wässrige Phase zweimal mit PE ausgeschüttelt. Die vereinigten organischen Phasen werden mit gesättigter NaCl-Lösung (5 ml) ausgeschüttelt und über Magnesiumsulfat getrocknet. Nach Abfiltrieren wird das Lösungsmittel im Rotationsverdampfer entfernt und die Ausbeute bestimmt. - Um welche Art von Reaktion handelt es sich jeweils? (mehrere verschiedene!) - Welche Konkurrenzreaktionen gibt es? - Was ist NMR, wie funktioniert das Prinzip? - Abschlussprotokoll: Interpretation des 1 H-NMR-Spektrums (unter Reinheitskriterien ): o Welcher Peak im Spektrum kann aufgrund welcher Merkmale welchem Atom im Molekül zugeordnet werden? (Alle Signale einzeln; Bezug nehmen auf Verschiebung, Integral und Multiplizität) o Stimmen die Multipletts und die Integrale mit den Erwartungen überein? Warum (nicht)? o Welche Verunreinigungen / andere Peaks sind im Spektrum enthalten? o Das Spektrum soll umfassend interpretiert werden, als wenn kein Vergleichsspektrum vorliegen würde! 24.03.2015 14
Versuch 5: 4-Methylacetophenon (Friedel-Crafts-Reaktion) In einem Dreihalskolben mit Tropftrichter und Rückflusskühler mit Trockenrohr (CaCl 2 ) wird Dichlormethan (20 ml) mit fein gepulvertem AlCl 3 (47 mmol) versetzt und unter Rühren bei 0 C Acetylchlorid (40 mmol) zugetropft. Anschließend wird aus dem Tropftrichter Toluol (38 mmol) unter Kühlung so zugegeben, dass die Innentemperatur stets bei etwa 20 C bleibt. Es wird 3 h gerührt. Zur Zerlegung des Keton-Aluminiumchlorid-Komplexes wird das Reaktionsgemisch vorsichtig auf Eiswasser (ca. 25 ml) unter Rühren gegossen und evtl. ausgeschiedenes Aluminiumhydroxid mit etwas konz. Salzsäure wieder in Lösung gebracht. Dann wird die organische Phase im Scheidetrichter abgetrennt und die wässrige Phase noch zweimal mit DCM extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden sorgfältig mit Wasser, Natronlauge (2 %-ig) und wieder mit Wasser gewaschen. Nach dem Trocknen über Kalium-carbonat wird das Lösungsmittel abdestilliert und schließlich das Keton im Vakuum destilliert (Kp110 1,9 ). - Welche Arten von Friedel-Crafts-Reaktionen gibt es? Welche liegt hier vor? - Was sind die Vor- und Nachteile dieser Reaktion? 24.03.2015 15
Versuch 6: 2,2-Dimethyl-1,3-dioxan-4,6-dion In einem Erlenmeyerkolben werden Malonsäure (20 mmol) und Essigsäureanhydrid (24 mmol) vorgelegt. Die Suspension wird unter Rühren mit Schwefelsäure (konz., 1 2 Tropfen) versetzt. Anschließend wird unter Rühren und Kühlen im Wasserbad Aceton (22 mmol) so zugegeben, dass die Temperatur bei 20 25 C gehalten wird. Das rote Gemisch wird 10 min bei Raumtemperatur gerührt. Dann wird der Erlenmeyerkolben verschlossen und über Nacht bei 20 C aufbewahrt. Am nächsten Tag wird, nachdem sich das Gemisch auf Raumtemperatur erwärmt hat, das Kristallisat abgesogen und anschließend in Aceton (5.5 ml) gelöst und über einen Faltenfilter filtriert. Das Filtrat wird mit Wasser (5.5 ml) versetzt und das dabei entstandene flockige Kristallisat abgesogen und über Nacht in der Gefahrstoffschublade getrocknet. Am Folgetag wird der Schmelzpunkt bestimmt. - Welches Nebenprodukt entsteht? 24.03.2015 16
Versuch 7: Triphenylcarbinol Am Vortag werden die Teile der Apparatur in den Trockenschrank gelegt, sodass die Teile am Tag der Reaktion sorgfältig getrocknet sind! In einem 150 ml Dreihalskolben werden trockene Mg-Späne (13 mmol, beim zuständigen Assistenten im Trockenschrank vorgetrocknet) und Diethylether (4 ml) gegeben. Der Kolben wird mit einem Dimrothkühler und einem Tropftrichter ausgestattet. Im Tropftrichter wird Brombenzol (13 mmol) in Diethylether (10 ml) vorgelegt. Es werden jedoch 0.2 ml des Brombenzols zum Starten direkt in die Lösung gegeben. Falls die Reaktion auch nach leichtem Erwärmen (Handwärme) nicht anspringt, wird ein Körnchen Jod auf die Mg-Späne gegeben. Sollte die Reaktion immer noch nicht starten, kann ein Heißluftfön (auf niedriger Stufe!) zu Hilfe genommen werden. Ansonsten beim Assistenten melden. Nach Starten der Reaktion wird die Brombenzol-Lösung aus dem Tropftrichter zugetropft, wobei die Reaktion unter Rückfluss gehalten werden sollte. Wird die Reaktion zu heftig, wird die Zufuhr gedrosselt und/oder mit (Eis-)Wasser gekühlt. Nach beendeter Zugabe wird für weitere 30 min unter Rückfluss erhitzt. Dann wird Benzophenon (13 mmol) in Diethylether (10 ml) durch den Tropftrichter langsam zugetropft. Wird die Reaktion zu heftig, wird die Zufuhr gedrosselt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird dem Reaktionsgemisch unter Rühren Salzsäure (ca. 1M, 10 ml) zugetropft. Es fällt ein weißer Niederschlag aus. Die Lösung wird über einen Filter in den Scheidetrichter gegossen. Die wässrige Phase wird zweimal mit TBME (je 15 ml) gewaschen. Die Ether-Phase wird über MgSO 4 getrocknet. Nach Filtration wird der Ether im Rotationsverdampfer entfernt. Der Rückstand wird aus PE/TBME (4:1) umkristallisiert. Der Schmelzpunkt wird bestimmt. - Worauf ist bei einer GRIGNARD-Reaktion besonders zu achten und warum? - Was spielt das Lösungsmittel für eine Rolle? 24.03.2015 17
Versuch 8: Diels-Alder-Reaktion In einem 100 ml Kolben mit Rückflusskühler werden Anthracen (10 mmol) und Maleinsäureanhydrid (1.1 Äq.) eingewogen. Nach Zugabe von Xylol (Isomerengemisch, 40 ml) wird so lange unter Rückfluss erhitzt, bis sich alle Reaktionspartner vollständig gelöst haben (ca. 30 min), anschließend wird es weitere 30 min unter Rückfluss erhitzt. Während des Abkühlens auf Raumtemperatur kristallisiert das Produkt in Form großer weißer Nadeln aus. Nach dem Absaugen wird mit wenig Xylol und schließlich mit wenig Methanol gewaschen. Das Rohprodukt wird aus Xylol umkristallisiert. Der Schmelzpunkt wird bestimmt (Literatur 3 : 257-258 C). (Hebebühne nicht dargestellt) - Stereochemie allgemein: Welches Produkt entsteht und warum? - Stereochemie bei Reaktion mit Anthracen: Warum reagiert der mittlere Ring? 3 N. J. Findlay, S. R. Park, F. Schoenebeck, E. Cahard, S. Zhou, L. E. A. Berlouis, M. D. Spicer, T. Tuttle, J. A. Murphy, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 15462-15464. 24.03.2015 18
300 o C 200 50 150 100 AN AUS NS29 250 m L AN AUS 0 U/min 1500 250 1000 750 500 NS29 100 m L Skript zum Praktikum ORGANISCHE CHEMIE 1 Versuch 9: Cyclohexen Cyclohexanol (150 mmol) wird in einem 50 ml Kolben unter Rühren mit Phosphorsäure (1 Äq.) versetzt und 5 min erhitzt. Die Temperatur des Ölbads sollte 150 160 C betragen. Anschließend wird das Cyclohexen abdestilliert. Das gebildete Cyclohexen geht zusammen mit Wasser bei 95 C (Destillationsthermometer) über. Die Temperatur sollte nie 95 C übersteigen. Das Destillat wird mit gesättigter Na 2 CO 3 -Lösung (20 ml) und anschließend mit Wasser (20 ml) gewaschen. Die organische Phase wird über Magnesiumsulfat getrocknet und abfiltriert. Das Produkt wird mittels erneuter Destillation zwischen 82 84 C gereinigt. Reinheitskontrolle erfolgt über die Destillationstemperatur und die BAYER sche Probe: In einem Reagenzglas wird ein Tropfen des Produktes mit Wasser (2 ml) vermischt. Es wird eine KMnO 4 -Lösung (3 Tropfen) zugegeben und die Beobachtung wird mittels Mechanismus im Protokoll diskutiert. NS29 75 o -45 o -75 o 75 o LaboBib (Hebebühne nicht dargestellt) - Gibt es Konkurrenzreaktionen? Und wenn ja, welche? - Wie funktioniert die BAYER sche Probe? Was zeigt sie an? 24.03.2015 19
Versuch 10: 1,2-Dibromcyclohexan Hinweis: Es wird das Cyclohexen aus dem vorherigen Versuch eingesetzt! Der Ansatz muss an die Ausbeute aus Versuch 9 angepasst werden. Dabei sollten nicht weniger als 3 g und nicht mehr als 7 g Cyclohexen eingesetzt werden. In einem 150 ml Dreihalskolben mit Tropftrichter, Dimrothkühler und Innenthermometer wird Cyclohexen (max. 7 g) in Chloroform (15 ml) gelöst. Die Mischung wird mittels einer Eis/Kochsalz Kältemischung abgekühlt. Dann wird eine Brom/Chloroform-Lösung (1:1) zugetropft, bis sich die Lösung nicht weiter entfärbt. Die Innentemperatur darf nicht über 5 C steigen. Nach Beendigung der Reaktion wird K 2 CO 3 zugegeben, bis sich die Lösung entfärbt (ggf. muss 1 h gerührt werden). Wenn sich die Lösung immer noch nicht entfärbt hat, wird etwas Natriumthiosulfat dazugeben und weitergerührt. Nach Abfiltrieren des K 2 CO 3 in einen 50 ml Kolben wird unter Normaldruck das Lösungsmittel abdestilliert und anschließend im Vakuum fraktionierend destilliert. - Stereochemie des Produkts? 24.03.2015 20
Versuch 11: 4-Chlorbenzoesäure 4-Chlortoluol (11 mmol) wird mit einer Lösung aus Kaliumpermanganat (1.2 Äq.) in Wasser (40 ml) 2 h unter Rückfluss erhitzt. Dabei tritt ein Niederschlag von Braunstein auf. Es wird Kaliumpermanganat (weitere 0.6 Äq.) zur siedenden Lösung (Achtung: Es kann zum Aufschäumen kommen!) hinzugegeben und 1 h in der Siedehitze gerührt. Wenn das Kaliumpermanganat in der Reaktionsmischung fast vollständig verbraucht wurde (erkennbar an der Farbe der Reaktionsmischung), werden weitere 0.6 Äq. Kaliumpermanganat hinzugegeben und wiederum für 1 h in der Siedehitze gerührt. Danach wird Wasser (ca. 5 ml, zusammen mit unumgesetztem 4-Chlortoluol, welches wasserdampfflüchtig ist) abdestilliert. (Wird zum Einbringen des Kaliumpermanganats mit Wasser nachgespült, so ist entsprechend mehr Wasser aus der Reaktionsmischung abzudestillieren!). Der ausgefallene Braunstein wird abgesogen und mit heißem Wasser (15 ml) gewaschen. Das klare Filtrat wird nun mit Salzsäure (37 %-ig, ca. 3 ml) portionsweise angesäuert (Achtung: Es kann zum Aufschäumen kommen!). Dabei fällt ein flockiger, farbloser Niederschlag aus. Dieser wird abgesogen, mit Eiswasser gewaschen und über Nacht in der Gefahrstoffschublade getrocknet. - Oxidationsstufen von Mangan in den verschiedenen Reaktionsschritten 24.03.2015 21
Versuch 12: Reduktion von Menthon mit Natriumborhydrid Menthon (3 mmol) wird in einem 50 ml Rundkolben in Methanol (5 ml) gelöst und der Kolben wird mit einem Trockenrohr versehen. Nun wird bei 0 C unter Rühren vorsichtig NaBH 4 (1.8 Äq.) hinzugegeben. Die Mischung wird 10 min bei 0 C und 30 min bei Raumtemperatur gerührt. Um die Vollständigkeit der Reaktion zu prüfen, wird eine Probe des Reaktionsgemisches aufgearbeitet und gegen das Edukt gespottet. Hierzu wird eine Probe aus dem Kolben entnommen und in einem Präparateglas mit Dichlormethan und Wasser versehen und eine Probe der Dichlormethanphase mit einer Kapillare auf eine DC-Karte getüpfelt (Laufmittel: Diethylether:Hexan = 1:9). Ist noch Edukt auf der DC-Karte zu erkennen, wird die Reaktion weitere 20 min gerührt und nochmals getestet. Ist die Reaktion vollständig abgelaufen, wird die Lösung mit Wasser (20 ml) versetzt, zweimal mit Dichlormethan (10 ml) ausgeschüttelt und über MgSO 4 getrocknet. Das Dichlormethan wird am Rotationsverdampfer abgezogen. Es wird zu der Ausbeute auch der R F -Wert des Produktes ermittelt. Die DC-Karte wird ins Protokoll abskizziert. - Prinzip der Dünnschichtchromatographie (DC) erläutern 24.03.2015 22