J. Leonard, B. Lygo, G. Procter Praxis der Organischen Chemie Ein Handbuch Übersetzung herausgegeben von G. Dyker Übersetzt von S. Graf Weinheim New York Basel Cambridge Tokyo
1 Allgemeine Einführung 1 2 Sicherheit 3 2.1 Verantwortung für die Sicherheit 3 2.2 Sicheres Arbeiten 4 2.3 Gängige Risiken 4 2.4 Das Verhalten bei Unfällen 6 2.5 Literatur 7 3 Protokollführung 9 3.1 Einführung 9 3.2 Das Laborjournal 9 3.2.1 Warum ein Laborjournal führen? 9 3.2.2 Wie führt man ein Laborjournal? 10 3.2.3 Gestaltung eines Laborjournals 10 3.3 Daten protokollieren 13 3.3.1 Reinheit, Struküirbestirnmung und Charakterisierung 14 3.3.2 Welche Daten sollten gesammelt werden? 14 3.3.3 Die äußere Aufmachung von Datenprotokollen 19 3.4 Einige Tips zum Verfassen wissenschaftlicher Arbeiten 24 3.4.1 Gliederung 24 3.4.2 Planung und Entwurf 24 3.4.3 Das Schreiben 26 4 Die Ausrüstung von Labor und Arbeitsplatz 35 4.1 Einfuhrung 35 4.2 Einrichtung des Labors 35 4.3 Allgemeine Laboreinrichtung 36 4.4 Der individuelle Arbeitsplatz 42 4.4.1 Gängige Glasgeräte 42 4.4.2 Gegenstände für den individuellen Gebrauch 43 4.4.3 Spezielle Gegenstände zum persönlichen Gebrauch 44 5 Das Reinigen und Trocknen von Lösungsmitteln 53 5.1 Einführung 53 5.2 Reinigung von Lösungsmitteln :. 53 5.3 Trockenmittel 54 5.4 Das Trocknen von Lösungsmitteln 58
VIII Inhaltsverzeichnis 5.5 Destillieranlagen für Lösungsmittel 65 6 Reagenzien: Herstellung, Reinigung und Handhabung 69 6.1 Einführung 69 6.2 Die Einteilung von Reagenzien in Bezug auf die Handhabung 69 6.3 Herstellung reiner und trockener Reagenzien 71 6.3.1 Das Reinigen und Trocknen von Flüssigkeiten 71 6.3.2 Das Reinigen und Trocknen von Feststoffen 74 6.4 Das Handhaben und Abmessen von Reagenzien 75 6.4.1 Die Lagerung von flüssigen Reagenzien und Lösungsmitteln unter inerter Atmosphäre 76 6.4.2 Die Überführung einer großen Flüssigkeitsmenge unter Inertgas (über eine Kanüle) 78 6.4.3 Die Überführung von abgemessenen Flüssigkeitsmengen unter Inertgasatmosphäre mit der Kanülentechnik 81 6.4.4 Das Überführen von Flüssigkeiten mit Spritzen 83 6.4.5 Das Handhaben und Abwägen von Feststoffen unter Inertgas 91 6.5 Herstellung und Titration einfacher metallorganischer Reagenzien. 97 6.5.1 Allgemeine Überlegungen 97 6.5.2 Herstellung von Grignard-Verbindungen 98 6.5.3 Herstellung von lithiumorgamschen Reagenzien (Beispiel w-butyllithium) 99 6.5.4 Titration von Lithiumorganylen (am Beispiel von «-Butyllithium) 100 6.5.5 Herstellung von Lithiumamidbasen (am Beispiel von Lithiumdiisopropylamid) 101 6.6 Herstellung von Diazomethan 102 6.6.1 Sicherheitsmaßnahmen 102 6.6.2 Herstellung von Diazomethan (in verdünnter etherischer Lösung). 103 6.6.3 Allgemeine Vorschrift für die Veresterung von Carbonsäuren 104 6.6.4 Titration von Diazomethanlösungen 104 7 Gase 105 7.1 Einführung 105 7.2 Die Verwendung von Gasbomben 105 7.2.1 Wie man ein Reduzierventil auf einer Bombe befestigt 106 7.3 Der Umgang mit Gasen 108 7.4 Das Abmessen von Gasen 110 7.4.1 Das Abmessen eines Gases unter Verwendung einer Standardlösung 110 7.4.2 Das Abmessen eines Gases mit einer gasdichten Spritze 111 7.4.3 Das Abmessen eines Gases mit einer Gasbürette 111 7.4.4 Die quantitative Analyse von Hydridlösungen mit einer Gasbürette 113 7.4.5 Das Abmessen eines Gases durch Kondensieren 114
LX 7.4.6 Die Erzeugung einer definierten Gasmerlge über eine quantitative Reaktion 114 7.5 Inertgase 115 7.6 Gasförmige Reagenzien 115 7.6.1 Gaswäscher 116 7.6.2 Die Herstellung einiger gängiger Gase 116 8 Vakuumpumpen 119 8.1 Einführung 119 8.2 Hausinterne Vakuumsysteme 119 8.3 Grobvakuumpumpen 120 8.3.1 Wasserstrahlpumpe 120 8.3.2 Elektrische Membranpumpen 120 8.4 Feinvakuumpumpen 121 8.4.1 Kreiskolbenölpumpe 121 8.4.2 Treibmitteldiffusionspumpen 123 8.5 Druckmessung und -regulierung 123 8.5.1 Einheiten der Druck(Vakuum)messung 124 9 Die Reaktionsdurchführung 125 9.1 Einführung 125 9.2 Reaktionen mit luftempfindlichen Reagenzien 126 9.2.1 Einführung 126 9.2.2 Vorbereitungen zur Durchführung einer Reaktion unter inerten Bedingungen 126 9.2.3 Das Trocknen und Bereitstellen von Glasgeräten 126 9.2.4 Typische Reaktionsapparaturen mit kombinierter Inertgas/Vakuum-Linie 127 9.2.5 Grundsätzliches Vorgehen bei Reaktionen unter Inertgasatmosphäre 128 9.2.6 Abwandlungen der Grundmethode 131 9.2.7 Das Aufrechterhalten einer Inertgasatmosphäre mit Ballons 136 9.2.8 Verwendung einer Spaghetti-Röhren"-Linie 139 9.3 Reaktionskontrolle 140 9.3.1 Dünnschichtchromatographie (DC) 141 9.3.2 Hochleistungsflüssigkeits-Chromatographie (HPLC) 147 9.3.3 Gas-Flüssig-Chromatographie (GC, GLC, VPC) 151 9.4 Reaktionen oberhalb und unterhalb der Raumtemperatur 155 9.4.1 Reaktionen bei tiefer Temperatur 155 9.4.2 Reaktionen über Raumtemperatur 158 9.5 Fließgleichgewichte 163 9.5.1 Wasserabscheider 163 9.5.2 Hochdruckreaktionen 164 9.6 Rühren und Schütteln 165
9.6.1 Magnetrührer 165 9.6.2 Mechanische Rührer 166 9.6.3 Mechanische Schüttler 168 9.6.4 Beschallung 169 10 Isolierung und Reinigung der Reaktionsprodukte 171 10.1 Einführung 171 10.2 Die Aufarbeitung des Reaktionsansatzes 171 10.2.1 Allgemeine Anmerkungen 171 10.2.2 Reaktionen in stark basischem, nichtwäßrigem Medium 172 10.2.3 Reaktionen in neutralem, nichtwäßrigem Medium 173 10.2.4 Reaktionen in stark saurem, nichtwäßrigem Medium 173 10.2.5 Reaktionen in saurem oder basischen, wäßrigem Medium 174 10.2.6 Reaktionen in flüssigem Ammoniak 174 10.3 Isolierung des Rohprodukts 175 10.3.1 Allgemeine Anmerkungen 175 10.3.2 Sehr polare, aprotische Lösungsmittel 176 11 Die Reinigung 177 11.1 Einführung 177 11.2 Umkristallisieren 177 11.2.1 Einfaches Umkristallisieren 177 11.2.2 Umkristallisieren kleiner Mengen 179 11.2.3 Umkristallisieren bei tiefer Temperatur 181 11.2.4 Umkristallisieren luftempfindlicher Verbindungen 183 11.3 Destillieren 185 11.3.1 Einfaches Destillieren 186 11.3.2 Destillieren unter Inertgasatmosphäre 187 11.3.3 Fraktioniertes Destillieren 188 11.3.4 Destillieren unter vermindertem Druck 189 11.3.5 Destillieren kleiner Substanzmengen 192 11.4 Sublimieren 194 11.5 Chromatographische Reinigung des Reaktionsprodukts 196 11.6 Flash-Chromatographie 196 11.6.1 Die erforderliche Ausrüstung 197 11.6.2 Durchführung 199 11.6.3 Wiederverwendung von Flash-Kieselgel 204 11.7 Flash-Chromatographie mit Trockensäule 205 11.7.1 Durchführung 206 11.8 Präparative Dünnschichtchromatographie 207 11.9 Flüssigchromatographie bei mittlerem Druck (MPLC) 208 11.9.1 Aufbau eines MPLC-Systems 209 11.9.2 Durchfuhrung einer Trennung über MPLC 212 11.10 Präparative HPLC 214
XI 11.10.1 Erforderliche Ausrüstung 214 11.10.2 Durchführung 214 12 Reaktionen im kleinen Maßstab 217 12.1 Einführung 217 12.2 Reaktionen bei oder unterhalb Raumtemperatur 218 12.3 Reaktionen oberhalb Raumtemperatur 220 12.4 Reaktionen in NMR-Röhrchen 221 12.5 Reinigung von Substanzen 222 12.5.1 Destillation 222 12.5.2 Umkristallisieren 223 12.5.3 Chromatographie 223 13 Reaktionen im großen Maßstab 225 13.1 Einführung 225 13.2 Durchführung 226 13.3 Reinigung der Produkte 226 14 Besondere Verfahren 229 14.1 Emführung 229 14.2 Katalytische Hydrierung 229 14.3 Photolyse 232 14.4 Ozonolyse 234 14.5 Vakuum-BlitzpjTolyse 234 14.6 Reaktionen in flüssigem Ammoniak 235 15 Die Charakterisierung 237 15.1 Einführung 237 15.2 Kernresonanzspektroskopie (NMR) 237 15.3 IR-Spektroskopie 239 15.4 UV-Spektroskopie 240 15.5 Massenspektrometrie 240 15.6 Schmelz- und Siedepunkt 240 15.7 Optische Drehung 241 15.8 Elementaranalyse 242 15.9 Datenverwaltung 243 16 Fehlersuche: Was tun, wenn's nicht geht? 245 17 Die chemische Fachliteratur 249 17.1 Der Aufbau der chemischen Literatur 249 17.1.1 Emführung 249 17.1.2 Die Gliederung der Literatur 250
XII Inhaltsverzeichnis 17.2 Einige wichtige Quellen chemischer Informationen auf Papier 250 17.2.1 Chemical Abstracts 251 17.2.2 Beilstein 252 17.2.3 Science Citation Index 253 17.3 Einige wichtige elektronische Quellen für chemische Informationen 254 17.3.1 Beilstein 255 17.3.2 CASON-LINE 255 17.3.3 CASREACT 255 17.3.4 SCI 256 17.3.5 Chemical Journals On-line (CJO) 256 17.3.6 REACCS (Molecular Design Ltd.) 256 17.3.7 Cambridge Structure Database 256 17.3.8 Das World Wide Web (WWW) 257 17.4 Das Auffinden chemischer Informationen 258 17.4.1 Wie man sucht 258 17.4.2 Wie man Informationen über eine bestimmte Verbindung findet... 258 17.4.3 Wie man Informationen über eine Verbindungsklasse findet 259 17.4.4 Wie man Informationen über eine Synthesemethode findet 260 17.5 Wie man auf dem laufenden bleibt 261 Anhang 263 Sachregister 275