Echolot
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Hier soll Anthrachinon durch eine Friedel-Crafts-Acylierung von Phthalsäureanhydrid an Benzol dargestellt werden.
Geräte:
Stativmaterial
Magnetheizrührer + Rührfisch
wenn vorhanden: KPG-Rührer
Thermometer
500ml Dreihalsrundkolben
1000ml, 600ml, 400ml und 250ml Becherglas
Luftkühler
Destillierbrücke
Saugflasche
Büchnertrichter, Filterpapier, Vakuumpumpe
Messzylinder
Chemikalien:
Phthalsäureanhydrid
Benzol
wasserfreies Aluminiumchlorid
Natriumcarbonat
konz. Salzsäure (~30%)
konz. Schwefelsäure (~96%)
Calciumchlorid
Sicherheitshinweise:
Phthalsäureanhydrid ist gesundheitsschädlich, Benzol ist leicht entzündlich, giftig und krebserregend, Aluminiumchlorid ist ätzend, Natriumcarbonat und Calciumchlorid sind reizend, konz. Salzsäure und konz. Schwefelsäure sind ätzend.
    
Vorsicht beim Umgang mit Benzol ! Nur unter dem Abzug damit arbeiten !
Durchführung:
a) Benzoylbenzoesäure:
In einem 500ml-Dreihalsrundkolben legt man 40ml Benzol und 10g Phthalsäureanhydrid vor. Anschließend wird der Kolben mit einem Rührfisch und einem Thermometer bestückt und in ein Wasserbad auf dem Magnetheizrührer gestellt:
Man setzt einen Luftkühler auf und gibt unter magnetischem Rühren nach und nach 18g wasserfreies (!) Aluminiumchlorid zu der Benzol/Phthalsäureanhydrid-Suspension
Kurz nach der Zugabe verfärbt sich die Mischung orange/rot und es setzt eine lebhafte Chlorwasserstoffentwicklung ein:
Man erhitzt im Wasserbad auf 70° und hält bei dieser Temperatur, bis die HCl-Entwicklung aufhört (ca. 20min). Bei mir verfestigte sich die Reaktionsmischung nach kurzer Zeit, weshalb ich noch ca. 15ml Benzol hinzugab um die Mischung wieder halbwegs rührbar zu machen:
Hat die HCl-Entwicklung aufgehört, entfernt man den Kolben aus dem Wasserbad und gibt vorsichtig eine Lösung von 27g Natriumcarbonat in 200ml Wasser dazu. Die Zugabe muss langsam geschehen da die Reaktion exotherm ist und stark schäumt. Bereits nach den ersten Millilitern beginnen große Mengen an weißem "Schlamm" auszufallen, welcher aus Aluminiumhydroxid besteht. Mein Magnetrührer war damit maßlos überfordert, weshalb ich mit einem Glasstab rühren musste. Ich rate dringend dazu, einen KPG-Rührer zu verwenden:
Man rührt solange, bis kein oranger Rückstand mehr vorhanden ist.
Hat man die gesamte Lösung zugegeben, stellt man den Kolben wieder in das Wasserbad, setzt eine Destillierbrücke auf und destilliert das Benzol ab:
Während der Destillation schäumte das Gemisch im Destillationskolben stark auf, weshalb man auch hier unbedingt einen KPG-Rührer verwenden sollte:
Das Benzol destilliert als azeotropes Gemisch mit Wasser über und wird deshalb mit etwas Calciumchlorid ausgeschüttelt, abdekantiert und redestilliert.
Anschließend testet man, ob der Destillationsrückstand alkalisch reagiert. Wenn nicht, gibt man noch etwas Natriumcarbonat dazu und saugt das ausgefallene Aluminiumhydroxid heiß ab:
Das Filtrat gibt man in ein 1000ml Becherglas, den Filterkuchen kocht man in einem 600ml Becherglas mit 180ml Wasser aus:
Danach saugt man wieder heiß ab, gibt das Filtrat in das 1000ml-Becherglas und kocht den Filterkuchen wieder aus usw. Diesen Vorgang wiederholt man solange, bis eine Probe des Filtrats beim ansäuern mit Salzsäure keine Fällung mehr ergibt. Der Filterkuchen, bestehend aus Aluminiumhydroxid wird verworfen, und die vereinigten Filtrate im 1000ml-Becherglas werden mit konz. Salzsäure versetzt, bis nichts mehr ausfällt:
Die Benzoylbenzoesäure wird abgesaugt und über Nacht an der Luft getrocknet:
Ich habe 12g erhalten, 78,5% d.Th. Die Ausbeute könnte besser sein, die Literatur gibt eine Ausbeute von 95-97% an.
b) Anthrachinon:
In einem 250ml-Becherglas löst man die Benzoylbenzoesäure im 6-fachen Gewicht an konz. Schwefelsäure. Man gibt einen Rührfisch hinzu und erhitzt auf dem Magnetheizrührer für 2 Stunden auf 150°:
Man lässt auf Raumtemperatur abkühlen und gießt die Mischung vorsichtig in 150ml Wasser, wobei sofort das Anthrachinon ausfällt:
Man saugt ab, wäscht es mit heißem Wasser gründlich aus, kocht es anschließend mit etwas Natriumcarbonat enthaltenem Wasser aus, um Reste der Benzoylbenzoesäure zu entfernen, worauf man wieder mit Wasser wäscht, absaugt und trocknet:
Ich habe 7,8g erhalten, eine sehr schlechte Ausbeute (55% d.Th.). Die Literatur schreibt von einer fast quantitativen Ausbeute ! Weiß jemand was ich da falsch gemacht habe ?
Erklärung:
Im ersten Schritt bildet das Aluminiumchlorid mit dem Phthalsäureanhydrid einen Komplex, was bei diesem eine Ringöffnung bewirkt:
Auf diese Weise bildet sich das eigentliche reaktive Reagenz, welches das Benzol elektrophil angreift:
Eine anschließende Deprotonierung führt zur Rearomatisierung des Komplexes:
Im nächsten Schritt wird die Benzoylbenzoesäure durch Hydrolyse des Komplexes gewonnen:
Als letztes wird die Benzoylbenzoesäure dann mit Schwefelsäure zum Anthrachinon umgesetzt:
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Zuletzt bearbeitet von Echolot am 4/8/2009, 12:26, insgesamt einmal bearbeitet |
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