c - Organische und Bioorganische Chemie - Karl-Franzens ...

Organische und Bioorganische Chemie 

Karl-Franzens-Universität Graz 

A-8010 Graz, Heinrichstr. 28 

V.2013/14 

SEMINAR zu den LU aus ORGANISCHER CHEMIE f. LAK (CHE.145_2), 2 std. 

Info-Skriptum 

Übersicht über Inhalt und Ablauf des Seminars 

Synthesen der Praktikumspräparate: Synthesevorschriften, Benennung von Formeln und Aufstellung von chemischen 

Namen 

Stoffklassen 

Präparateliste für Teil A 

Musterprotokoll 

Chemikalienbezugsschein 

Literatursuche: Handbücher und Periodika in der Bereichsbibliothek, Beilstein Crossfire etc. 

Praktische Demonstration in der Bibliothek und am Rechner 

Sicherheit und Arbeitstechnik: Demonstration der organisch-chemischen Apparaturen und Operationen 

Vorlesungsfolien für die Sicherheit und Arbeitstechnik im organisch-chemischen Labor 

Dünnschichtchromatographie inkl. praktischem Teil 

Skriptum & Vorlesungsfolien zum Seminar 

Dünnschichtchromatographie-Kurs Lehramt 

Analytische Gaschromatographie und HPLC 

Einleitung 

Vorlesungsfolien HPLC 

Vorlesungsfolien GC 

Laborübungen Teil B: 

Skriptum wird während der Übungen zur Verfügung gestellt 

30.03.2013

V.2013/14 

V.2013 

1 

Stammsysteme und Stoffklassen 

organischer Verbindungen (Biolog., LA Chemie) 

Karl-Franzens-Universität Graz, Institut für Chemie, Bereich Organische und Bioorganische Chemie, 2013 (larissegger) 

Normalschrift = IUPAC-name; Trivial- (=übliche Gebrauchs) namen = kursiv 

Organische Verbindungen enthalten überwiegend die Elemente C, H, O, N, S, Halogene 

1. Stammsysteme 

Acyclische Verbindungen 

(kettenförmige und verzweigte Atomanordnung 

Cyclische Verbindungen 

(ringförmige Atomanordnung) 

gesättigte Kohlenwasserstoffe 

Alkane (Paraffine) 

CH 3 

CH 3 

CH 

H 3 

C 

3 

5 3 

6 

* 

CH 3 

2,3,5-Trimethylhexan 

2 

1 

ungesättigte Kohlenwasserstoffe 

Alkene 

Alkine 

Überbegriff: Olefine vgl. Kap. 3 

Carbocyclen 

Alicyclen 

(nur C im Ring) 

gesättigt u. ungesättigt 

vgl. Kap. 4 

Aromaten 

vgl. Kap. 5 

Heterocyclen 

mit 

Heteroatom(en) 

im Ring 

gesättigt u. ungesättigt 

vgl. Kap. 4 

Heteroaromaten 

vgl. Kap. 6 

2. Substituierte Alkane (Analoges gilt auch für ungesättigte und cyclische Stammsysteme) 

Stammsystem: Alkan 

Stammsystem: Alkan + funktionelle Gruppe 

Alkylhalogenide 

Ether 

C H 3 

C H 3 

O 

Cl 

1-Chlorpropan 

(nicht Propylchlorid) 

CH 3 

1-Ethoxypropan 

Ethyl-propylether 

Kap. 7 

Diese funktionellen Gruppen 

werden (nach IUPAC-Regeln) 

nur als Vorsilben (Präfixes) 

verwendet und bilden keine 

Stammsysteme (bei Chemical 

Abstracts gibt es manchmal 

Abweichungen!) 

Alkohole 

Thiole 

Amine 

Aldehyde 

Ketone 

C H 3 

* 

OH 

H 3 

C 

Butan-2-ol 

Ein * (Stern) bei einem 

Kohlenstoff zeigt an, dass 

die Verbindung chiral ist. 

C H 3 

Sulfone, 

Sulfoxide 

Sulfonsäuren 

HO 

O 

H C 

N CH O 

3 3 

O 

H 3 

C Cl 

CH 

H 3 

C 

3 

Trimethylamin 

vgl. Kap. 8 

H 

O 

Ethanal 

Acetaldehyd 

Acetylchlorid 

Essigsäurechlorid 

C H 3 

O 

S 

O 

OH 

Ethansulfonsäure 

Carbonsäuren 

Carbonsäurederivate 

Metallorganische 

Verbindungen 

C H 3 

C H 3 

Li 

Butyllithium 

C-analoge 

Silizium- 

Verbindungen 

CH 3 

Si OH 

CH 3 

Kohlensäurederivate 

Kohlensäureethylester 

Tetramethylsilanol 

30.03.2013

V.2013/14 

3. Alkene und Alkine (Olefine, ungesättigte Kohlenwasserstoffe) 

2 

Stammsysteme und Stoffklassen organischer Verbindungen, Biol. + LA Chemie 

Verbindungen mit C=C - Doppelbindungen 

Verbindungen mit CC- Dreifachbindungen 

Alkene Polyene Alkine Polyine 

H 3 

C 

H 2 

C C CH 2 

HC 

CH 

C CH 2 H 

Allen (ein Cumulen) 

Acetylen 

Propen 

CH 

H 2 

C 

2 

H 3 

C CH 

trans-Buta-1,3-dien 

CH 

H 3 

C 

3 Prop-1-in 

(konjugiertes Dien) 

(2E)-But-2-en 

H 2 

C CH 2 

trans 2-Buten 

Penta-1,4-dien 

(isoliertes Dien) 

HC 

CH 

Buta-1,3-diin 

4. Cyclische nichtaromatische Kohlenwasserstoffe 

Alicyclen 

Heterocyclen 

Cycloalkane 

Cyclopropan 

Cyclopentan 

Cycloheptan 

Polycyclische 

Alkane 

cis-Decahydronaphthalen 

cis-Decalin 

(Steroid-Teilstruktur) 

Bicyclo[2.2.1]heptan 

Norbornan 

(Teilstruktur von 

Terpenen) 

Cycloalkene 

Cyclohexen 

Cycloocta-1,3,5,7- 

tetraen 

Heteroparaffine 

O 

Oxiran 

Ethylenoxid 

S 

Tetrahydrothiophen 

z.B.in Biotin 

N 

H 

N 

H 

Piperidin 

(nicht in kond. Heterocyclen 

verwenden) 

COOH 

Pyrrolidin (-> Prolin) 

(nichtin kond. 

Heterocyclen verwenden) 

Heteroolefine 

(Grundkörper) 

HO 

R 

H 

* 

N 

H 

O 

H 

OH 

O 

2,4-Dihydrofuran 

(z.B. in der 

Ascorbinsäure) 

ein 

CONH 2 

1,4-Dihydropyridin 

(z.B. in NADH) 

30.03.2013

V.2013/14 

3 


5. Aromaten (spezielle, cyclisch konjugierte, ungesättigte Verbindungen) 

Benzen und Derivate 

kondensierte Ringsysteme 

monosubstituiertes 

Benzen 

mehrfach subst. 

Benzen 

linear anellierte Ringe 

angular anellierte Ringe 

R 

OH 

NO 2 

R= Cl: Chlorbenzen 

= NH 2 

: Anilin 

= CH 3 

: Toluen 

= OH: Phenol 

= COOH: Benzoesäure 

2-Nitrophenol 

NH 2 

CH=O 

Cl 

Naphthalen 

Anthracen 

Phenanthren 

4-Amino-3-chlorbenzaldehyd 

Pyren 

6. Heteroaromaten: 

Bei 5-Ringaromaten ist immer ein Elektronenpaar des Het-Atoms delokalisiert "aromatisch" , weitere "frei" 

5-Ringe 

6-Ringe 

kondensierte Heterocyclen 

S 

O 

Furan 

wichtig: THF 

= Tetrahydrofuran 

--> Furanosen 

N 

1,3-Thiazol 

(z.B. in Vit B 1 

und in Penicillin) 

H 

N 

1H-Pyrrol 

(z.B. in Chlorophyll, 

Hämoglobin) 

H 

N 

N 

1H-Imidazol 

(z.B. in Histidin) 

N 

Pyridin 

(z.B. in Vitamin B 6 

und Nicotinamid) 

N 

O 

N 

Pyrimidin 

(z.B. in Uracil 

und Vit. B 1 

) 

4H Pyran, 

kein Aromat! 

->in 

Blütenfarbstoffen 

N 

H 

Indol 

z.B. in Tryptophan 

N 

H 

Teilstrukturen 

Benzen + Pyrrol 

daher Indol = Benzopyrrol 

N 

N 

N 

N 

H 

N 

Purin 

(z.B. in Adenin) 

Chinolin 

(z.B. in Chinin) 

30.03.2013

V.2013/14 

-CH 3 

Methyl 

-CH 2 

-CH 3 

Ethyl 

C H 3 

7. Substituenten und funktionelle Gruppen (nur als Präfix zu verwenden) 

Alkyl- und Arylsubstituenten 

Halogen, (Thio)Ether, Nitro, Nitroso, Hydrazine und Hyroxylamine, Isocyanate 

F 

Br 

1-Brompropan 

Fluorbenzen 

S CH 3 1-Ethoxypropan 

N=O 

NH-OH 

4 

-CH 2 

-CH 2 

-CH 3 -CH 2 

-CH 2 

-CH 2 

-CH 3 -CH=CH 2 

n-Propyl 

n-Butyl 

Vinyl 

CH Phenyl 

-CH 

3 

CH 3 

CH3 

-C CH -CH 2 

-CH=CH 2 

3 -CH 2 

CH Allyl 

iso-Propyl 

3 

tert-Butyl 

Benzyl 

O 

O CH NH-NH 2 

3 

H 3 

C 

H3C 

N + O 

Methoxybenzen H 3 

C O 

CH 3 

Hydrazinoethan 

Anisol 

Nitromethan 

(Ethylhydrazin) 

(Ethyl-propylether) 

Methylthiobenzen 


Nitrosobenzen 

Hydroxylaminobenzen 

(Phenylhydroxylamin) 

1-Naphthyl 

2-Naphthyl 

N=C=O 

Isocyanatobenzen 

(Phenylisocyanat) 

Diisocyanate 

wichtig für 

Polyurethanherst. 

8. Substituenten und funktionelle Gruppen 

als Präfix und als Stammsystem (Suffix) verwendbar 

8.1 Alkohole, Thiole, Amine 

Alkohole Thiole Amine Salze 

HO 

* 

CH 3 

CH 3 

Butan-2-ol 

sec. Butanol 

Phenol 

OH 

C H 3 

SH 

Methanthiol 

Methylmercaptan 

SH 

Benzenthiol 

Thiophenol 

H 3 

C N 

CH 3 

HO 

CH 3 

Triethylamin 

NH 2 

2-Aminoethanol 

H 3 

C O Na + 

Natriummethanolat 

H 

+ 

N 

H 3 

C CH 3 

CH 3 

Triethylammoniumiodid 

I 

OH 

SH 

NH 2 

N + 

N 

Cl 

OH 

Resorcin 

Benzen-1,3-diol 

Naphthalen-2-thiol 

2-Naphthylmercaptan 

Benzenamin 

Anilin 

Phenyldiazoniumchlorid 

30.03.2013

V.2013/14 

8.2 Aldehyde und Ketone 

5 


H 

Aldehyde 

O 

H 

Methanal 

Formaldehyd 

O 

H 2 

C H 

Propenal 

Acrolein 

O 

H 

H 

O 

H 

O 

Benzaldehyd 

Oxaldialdehyd 

Glyoxal 

Ketone 

CH 

H 3 

C 

3 

O 

Butan-2-on 

Ethylmethylketon 

H 3 

C 

CH 3 

H 3 

C 

O 

4-Methylpent-3-en-2-on 

Mesityloxid 

O O 

H 3 

C 

Pentan-2,4-dion 

Acetylaceton 

O 

CH 3 

O CH 3 

CH 3 

O 

O 

CH 3 

1-Phenylethan-1-on 

Acetophenon 

Chinone (engl: Quinone) 

O 

O 

1,4-Benzochinon 

Teilstruktur von 

Coenzyme Q 

O 

1,4-Naphthochinon 

Teilstruktur v. Vitamin K1 

Aldehyd- und Keton-Derivate 

H 3 

C 

H 3 

C 

H 

O 

O 

N 

(E)-Benzylidenanilin 

ein Azomethin 

aus Benzaldehyd + Anilin 

Diethoxymethylbenzen 

Benzaldehyd diethylacetal 

HO 

HO 

Glycol 

2,2-Dimethyl-[1,3]dioxolane 

Aceton glycolacetal 

8.3 CH-Acide Verbindungen 

(Abkürzungen für nicht verbindungsspezifische Gruppen sind gebräuchlich!) 

H 3 

C O Me 

O O 

Et 

O 

O 

O 

O 

Et 

N 

C 

O 

O Et 

N C 

C N 

Acetessigsäuremethylester 

3-Oxobutansäuremethylester 

Malonsäurediethylester 

Propandisäureethylester 

Cyanessigsäureethylester 

Malononitril 

8.4 Carbonsäuren 

Aliphatische C. 

HO 

C H 2 

COOH 

H 

CH 3 

(S)-2-Hydroxypropansäure; 

L-Milchsäure 

O 

OH 

Propensäure 

Acrylsäure 

Salze, Reste 

O 

H 

Formiat O 

C H 3 

Acetat 

Acetyl 

C H 3 

O 

O 

O 

R-CO- : "Acyl" 

Aromatische C. 

COOH 

Benzoesäure 

COOH 

OH 

Salicylsäure 

Dicarbonsäuren 

O OH 

O OH 

Ethandisäure 

Oxalsäure 

COOH 

COOH 

Benzen-1,2- 

dicarbonsäure 

Phthalsäure 

-Aminosäuren 

COOH 

H NH 2 

CH 3 

(S)-2-Aminopropansäure 

D-Alanin 

N H 2 

L-Tyrosin 

COOH 

H 

OH 

30.03.2013

V.2013/14 

6 


8.5 Carbonsäurederivate 

Carbonsäurechloride 

Carbonsäureanhydride 

Carbonsäure-ester, 

-nitrile 

Carbonsäureamide 

Cl 

C H 3 

O 

O 

O 

O 

Cl 

Malonsäuredichlorid 

Malonylchlorid 

Cl 

Butansäurechlorid 

Buttersäurechlorid 

Cl 

O O 

O 

H 3 

C 

CH 

O 

3 

H 

O Et 

O 

Et H 

Propansäureanhydrid 

Propionsäureanhydrid 

O 

Fumarsäurediethylester 

O O 

O 

O 

O 

Tetrahydrofuran-2,5-dion 

Bernsteinsäureanhydrid 

Succinanhydrid 

O 

O 

-Butyrolacton 

(cyclischer Ester) 

C H 3 

C 

N 

Butansäurenitril 

C N 

O 

O 

HO 

NH 2 

H H 

Maleinsäuremonoamid 

O 

C H 3 

N 

H 

NH 

-Propiolactam 

(cyclisches Amid) 

O 

Ethansäureanilid 

Acetanilid 

O 

Benzoylchlorid 

O 

Phthalsäureanhydrid 

Benzoesäurenitril 

Benzonitril 

N 

NH 2 

Nicotinsäureamid 

8.6 Sulfoxide, Sulfonsäuren 

C H 3 

O 

S 

CH 3 

Dimethylsulfoxid 

C H 3 

O 

S 

O 

HO 

O 

CF 3 

S O 

O 

CH 3 

O 

H O 

C S Cl 

3 H 

O 

S NH 2 

N 

O 

2 

p-Toluensulfonsäurechlorid 4-Aminobenzensulfonsäureamid 

Tosylchlorid 

Trifluormethansulfonsäuremethylester 

Hexansulfonsäure 

8.7 Kohlensäurederivate 

8.8 Zucker 

HO 

C O 

HO 

Kohlensäure 

Et 

H 2 

N 

O 

C 

O 

Chlorkohlensäureethylester 

Carbaminsäureethylester 

ein Urethan 

--> Polyurethane 

Cl 

C O 

Cl 

Phosgen 

H 2 

N 

C 

N 

H 2 

Harnstoff 

O 

Et 

Cl 

H 2 

N 

C 

N 

H 2 

C O 

O 

NH 

Guanidin 

(Teilstruktur von Arg) 

HO 

H 

HO 

HO 

H 

-D-Ribose 

Nucleotid 

C H 2 

H 

H 2 

C 

H 

OH 

HO 

H 

H 

O 

H 

O 

OH 

H 

O-phosphat 

H 

N 

OH 

-D-Glucose --> Cellulose 

"Pyranose" 

Pyrimidin 

oder Purin 

"Furanose" 

30.03.2013

V.2013/14 

6 


8.5 Carbonsäurederivate 

Carbonsäurechloride 

Carbonsäureanhydride 

Carbonsäure-ester, 

-nitrile 

Carbonsäureamide 

Cl 

C H 3 

O 

O 

O 

O 

Cl 

Malonsäuredichlorid 

Malonylchlorid 

Cl 

Butansäurechlorid 

Buttersäurechlorid 

Cl 

O O 

O 

H 3 

C 

CH 

O 

3 

H 

O Et 

O 

Et 

H 

Propansäureanhydrid 

Propionsäureanhydrid 

O 

Fumarsäurediethylester 

O O 

O 

O 

O 

Tetrahydrofuran-2,5-dion 

Bernsteinsäureanhydrid 

Succinanhydrid 

O 

O 

-Butyrolacton 

(cyclischer Ester) 

C H 3 

C 

N 

Butansäurenitril 

C N 

O 

O 

HO 

NH 2 

H H 

Maleinsäuremonoamid 

O 

C H 3 

NH 

-Propiolactam 

(cyclisches Amid) 

O 

N 

H 

Ethansäureanilid 

Acetanilid 

O 

Benzoylchlorid 

O 

Phthalsäureanhydrid 

Benzoesäurenitril 

Benzonitril 

N 

NH 2 

Nicotinsäureamid 

8.6 Sulfoxide, Sulfonsäuren 

C H 3 

O 

S 

CH 3 

Dimethylsulfoxid 

C H 3 

O 

S 

HO 

O 

O 

CF 3 

S O 

O 

CH 3 

O 

H O 

C S Cl 

3 H 

O 

S NH 2 

N 

O 

2 

p-Toluensulfonsäurechlorid 4-Aminobenzensulfonsäureamid 

Tosylchlorid 

Trifluormethansulfonsäuremethylester 

Hexansulfonsäure 

8.7 Kohlensäurederivate 

8.8 Zucker 

HO 

C O 

HO 

Kohlensäure 

Et 

H 2 

N 

O 

C 

O 

Chlorkohlensäureethylester 

Carbaminsäureethylester 

ein Urethan 

--> Polyurethane 

Cl 

C O 

Cl 

Phosgen 

H 2 

N 

C 

N 

H 2 

Harnstoff 

O 

Et 

Cl 

H 2 

N 

C 

N 

H 2 

C 

O 

NH 

O 

Guanidin 

(Teilstruktur von Arg) 

HO 

H 

HO 

HO 

H 

-D-Ribose 

Nucleotid 

C H 2 

H 

H 2 

C 

H 

OH 

HO 

H 

H 

O 

H 

O 

OH 

H 

O-phosphat 

H 

N 

OH 

-D-Glucose --> Cellulose 

"Pyranose" 

Pyrimidin 

oder Purin 

"Furanose" 

30.03.2013

V.2013/14 

Synthesen in den Organ. Chemischen Laborübungen für Lehramt (Teil A) 

? Die genauen experimentellen Details finden sich im Skriptum zu den Laborübungen 

1. Acetanilid 

Reaktionstyp: Aminolyse eines Carbonsäurederivats 

Amine als Basen werden von reaktiven Carbonsäurederivaten wie Chloriden, 

Anhydriden oder Estern acyliert 

Das Anilin ist ein typischer Vertreter für die Herstellung von "Anilinfarben" 

(Azofarbstoffe). 

Acetanilide besitzen fiebersenkende Wirkung (Antifebrin, Phenacetin, Paracetamol). 

Lernstoff: Organikum: D.7.1.4 (Carbonsäurederivate) 

Reaktionsschema: 

Anilin Acetanhydrid Acetanilid Essigsäure 

2. t-Butylchlorid 

Reaktionstyp: Nucleophile Substitution am sp 3 -C 

Synthese von Chloralkanen aus Alkoholen durch Umsetzung mit Chlorwasserstoff. 

Tertiäre Alkohole reagieren monomolekular (formulieren!), primäre bimolekular. 

Lernstoff: Organikum, Kapitel D.2 (Nucleophile Substitution am gesättigten Kohlenstoffatom) 

Reaktionsschema 

H 3 

C 

H 3 

C 

H 3 

C OH + HCl 

H 3 

C Cl 

H 3 

C 

- H 2 O H 3 

C 

74.1 36.5 92.6 

30.03.2013

V.2013/14 

3. Zimtsäure 

Reaktionstyp: 

Reaktion von Carbonylverbindungen mit CH-aciden Verbindungen: 

Spezialfall der Aldolkondensation - KNOEVENAGEL-Reaktion. 

Man arbeitet mit Methylenkomponenten von starker CH-Acidität (z. B. 

Malonsäurederivate, allgemein: 1,3-Dicarbonylverbindungen) und organischen Basen. 

Im Falle der Malonsäure wird zur Monocarbonsäure decarboxyliert (thermische 

Syn-Eliminierung) 

Lernstoff: Organikum, Kapitel D.7.2.1: Reaktionen von Carbonylverbindungen mit CH-aciden 

Verbindungen; D.7., D.7.1.1-D.7.1.3; D.7.1.6 (Carbonylverbindungen mit Basen) 


CH=O 

+ 

COOH 

CH 2 

COOH 

N 

N 

H C H C 

H 

COOH 

106.1 104.1 79.1 85.2 

148.2 

4. p-Chloracetophenon 

Reaktionstyp: FRIEDEL-CRAFTS-Acylierung von Aromaten mit Säurechloriden. 

Katalyse mit Lewis-Säuren 

Elektrophile (Zweit)-Substitution am Aromaten 

Substituenteneffekte. 

Lernstoff: Organikum, Kaptitel D.5.1: Elektrophile Substitution am Aromaten. 

Literatur: Organikum 


Cl 

Cl 

+ 

C H 3 

O 

Cl 

AlCl 3 

- HCl 

C H 3 

O 

30.03.2013

V.2013/14 

Anleitung zur Protokollführung 

(modifiziert nach Hünig, Merkel, Sauer: Integriertes Organisches Praktikum, Verlag Chemie, Weinheim 1979) 

Reaktion von trans - Stilben mit Pyridiniumperbromid 

Bezeichnung 

der Reaktion 

Literatur: L.F.Fieser, J.Chem. Educ. 31, 291 (1954); R.f.Buckles, 

J.M.Moder und R.J. Thiermaier; J.Org.Chem. 27, 4523 (1962). 

Literaturstelle 

der Vorschrift 

(Autoren, Zeitschrift, Band, 

Seite, Jahr) 

Formelgleichung mit 

Molmassen 

Denkbare 

Reaktionsprodukte 

Denkbare Neben- oder und Folgeprodukte: 

Ph-CBr=CH-Ph (cis, trans); Br 2 – Addition, HBr-Eliminierung 

Ph-CBr= CBr-Ph (cis, trans) Br 2 – Addition; HBr-Elim 

Ph-CHBr-CBr 2 -PhBr 2 – Addition, HBr-Eliminierung, 

erneute Br 2 -Addition ; Elektrophile aromatische Subst. 

______________________________________________________________ 

1.8 facher Literaturansatz: 

- trans-Stilben: 1.80g (10.0 mmol) (kl.Probe f. DC aufgehoben) 

- Pyridiniumperbromid: 3.20g (10.0 mmol) (kl. DC Probe oK) 

- Eisessig 20 ml 

Beginn 2.1.2013 10:15 

Eingesetzte 

Edukt-Menge 

Datum/Zeit 

Durchführung 

der Reaktion 

Isolierung, 

- 1.80 g trans - Stilben (10.0 mmol) in einem 2-Halskolben (100 mL) in 20 ml Eisessig 

zuspendiert 

- unter kräftigem Rühren (Magnetrührer) portionsweise mit 3.20g 

Pyridiniumperbromid (10.0 mmol) versetzt. 

- Orangerote Farbe des Bromierungsmittels verschwand jeweils in wenigen Minuten, der 

Bromumsatz war also vollständig. 

Gegen Ende der Zugabe des Pyridiniumperbromid : fester Niederschlag gebildet 

Fertig: 13:20 

*(geht langsam, 

grösserer wäre besser) 

NS nach 2 Stunden bei RT auf dem kleinen Büchnertrichter*) abgesaugt, mit etwa 7 – 

8 mL eiskaltem Methanol in 3 Portionen gewaschen, zur Entfernung von anhaftender 

Essigsäure über festem KOH im Vakuumexsikkator über Nacht getrocknet. 

30.03.2013

V.2013/14 

DC; Fp, Ausbeute des 

Rohprodukts 

3.1.2013 

Rohprodukt: 3.40 g blassgelbe Nadeln, 

Schmp. 220 – 225°C; kl. Probe f. DC aufgeh. 

Tol/Acet 3:1 

PetrEth/Essigest 

4:1 

Reinigung 

Vorversuche 

Umkristalllar aus: 

Solvens 

Lösl 

20°C RT 

siedend Produktmenge u. 

Aussehen 

Schmp. 

°C 

Petrolether(40-60°) schwerl. schwerl. unverändert 221 – 227 

Toluen schwerl. mäßig. viel. farbl. ND. 232 – 233 

Xylen schwerl. mäßig – gut lösl. detto. 234 - 235 

Reinigung 

Ausbeute 

Charakterisierung 

Zusätzliche Analytik, 

Spektren 

Versuchs- 

Ergebnisse u 

Schluss- 

Folgerungen 

Rohprodukt aus etwa 100 mL siedendem Xylen umkristallisiert, im Vakuumexsikkator 

über Paraffinschnitzeln vom Lösungsmittel befreit: 

2.90 g farbloser Nadeln, Schmp. 233 – 235°C. Schmp. einer kleinen Probe änderte sich 

bei erneuter Umkristallisation geringf. auf 235-236°C. 

Flash-chromatographie auf 1 cm Fritte 1cm mit Kieselg. (15-30) gefüllt, konditioniert 

mit Tol/Ac 3:1, 50mg Rohprod. in 1mL LM gel, nach einsaugen mit 1;1 : 1:1 und 1:3, 

je 2ml eluiert. 

Braune Front verworfen., in 2. Fr. bfand sich etwas Edukt (DC), 3. Fr. war rein 

4.1.2013 

Das Produkt ist meso - Dibromstilben (Lit.: Schmp. 236-237°C); d,l - Dibromstilben 

hätte einen Schmp. 112 – 113°C. 

Rohausb: 3.40g (10.0 mmol, 100%) Schmp. 215 – 218 225°C. 

Reinausbeute: 2.90g (8.52 mmol, 85%), Schmp. 234-235°C. 

Literaturausb: 84%, Schmp. 236 – 237°C 

Zus. HPLC gemacht auf Shimadzu 125mmx4 ODS, LM n-Heptan/2-Propanol 90/10 

Flussrate 1ml/min : Ret 4.2 min, Verunr (Olefin) 3.5 min, etwa 10% (Olefin 

absorbiert stärker, bei 254nm!) Keine sonst. Verunr.! 

NMR und IR wurden mit Ass. diskutiert: 

Die physikalischen sowie 1 H-NMR- und IR-Daten passen zur richtigen Konstitution, 

die Bromanlagerung hat also stereospezifisch als trans - Addition statt gefunden. 

Abgabe bestätigen lassen 

ABGABE bei Pr. Lästig 7.1.2013 

30.03.2013

V.2013/14 

Chemikalienbezugsschein 

(Bitte bei Präparatabgabe mitbringen und bestätigen lassen 

Verbleibt dann beim /bei der Studierenden) 

Name:……………………………………………………………… 

Präparat Nr.: 

Bezeichnung:.................................................................... 

............................................................................................................................ 

Begrenzender Reaktand:......................................................Menge: ...............g 

Chemikalie Menge in g oder mL Menge in Mol 

Referat erledigt 

Chemikalien ausgegeben 

Wiederholung 

Chemikalien ausgegeben 

Präparat abgegeben 

Datum 

Unterschrift 

30.03.2013

Organisch-chemische Arbeitstechnik 

1. Einführung & Allgemeines 

2. Hilfsmittel und Methoden 

3. Trennverfahren 

4. Bestimmung physikalischer 

Eigenschaften 

5. Aufbewahrung und Entsorgung von 

Chemikalien 

1a Arbeitsplatz 

• Inventarliste 

• Nützliche Kleinigkeiten und Hilfsmittel 

• Literatur – Bücher 

• Laborjournal – Protokoll 

Claudia Reidlinger WS11_12



•Nützliche Kleinigkeiten und Hilfsmittel: 

Alufolie, Blumendraht, Kombizange, Flaschenbürsten, 

Glasschreiber, Gummihandschuhe, Einmalhandschuhe, 

Arbeitshandschuhe, Klebeband, 

Klebeetiketten, Fotohülsen, Eprouvetten mit dicht 

sitzenden chemikalienbeständigen Stöpseln,Pinzette, 

Spateln, Schere, Schlifffett, Siedesteinchen, 

Spülmittel, Taschenmesser, Watte, Gummiringerl, 

Zeitschaltuhr 



•Literatur – Bücher 

Arbeitsvorschrift 

• Organikum 

Organisch-chemisches Grundpraktikum 

Wiley VCH Verlag, 22.Auflage, 2004 

• Organisch-chemisches Grundpraktikum unter Berücksichtigung 

der Gefahrenstoffverordnung 

Eicher, Theophil und Tietze, Lutz 

Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1995 

• Gattermann-Wieland 

Die Praxis der organischen Chemikers 

Wieland, Theodor und Sucrow, Wolfgang 

de Gruyter, Berlin, 43. Auflage 1982 

• Reaktionen und Synthesen im organisch-chemischen Praktikum 

und Forschungslaboratorium 

Tietze, Lutz und Eicher, Theophil 

Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2. neubearb. Auflage, 1991 



•Laborjournal – Protokoll 

handgeschrieben 

Reaktion 

Literaturstelle 

Formelgleichung mit Molmassen 

Eingesetzte Eduktmenge 

Datum, Uhrzeit 

Durchführung der Reaktion – Beobachtungen 

Isolierung 

Dc, Fp, Sp, Ausbeute ( g, % d. Th., % d. Lit.) 

Reinigung 

Ausbeute ( g, % d. Th., % d. Lit.), Charakterisierung 

Fehleranalyse 


Zitate - Literaturangaben 

‣ Bücher: Verfasser 

Buchtitel 

Verlag, Auflage,Erscheinungsjahr 

Seite (ev. von bis, ff) 

‣ Zeitschriftenartikel: Autor(en) 

Titel der Zeitung (abgekürzt) 

Bandnr. und Erscheinungsjahr 

Seite (von bis, ff) 

‣ Hausvorschrift: Name 

Ansatz und Ausbeute 

1. Molmassen und Summenformeln 

2. Theoretische Ausbeute Beispiel: 100% 

1 Mol Ausgangsverbindung ergibt 1 Mol Produkt 

3. Literaturausbeute Beispiel: 65% Ausbeute 

1 Mol Ausgangsverbindung ergibt 0.65 Mol Produkt 


1b Sicherheit 

• Besonderheiten organischer Chemikalien 

(Brennbarkeit, Gesundheitsschädlichkeit, 

Aggregatzustände, Lösungsmittel, heftige Reaktionen 

mit Wasser) 

• Generelle Richtlinien 

(Immer- und Niemalssätze, Abzug, Beschriftung, 

Arbeitskleidung, offene Zündquellen, Schutzbrillen – 

Kontaktlinsen) 

Immer: 

•Standort der vorhandenen Sicherheitseinrichtungen 

klären 

• Schutzbrille 

• Arbeitsmantel 

• Vor Beginn eines Experiments die genaue 

Arbeitsvorschrift lesen und überdenken 

• Apparatur überprüfen – Ansatz nie alleine lassen 

• Möglichst genau und umsichtig arbeiten, verschüttete 

Chemikalien sofort beseitigen 

• Im Zweifelsfall Fragen – es gibt keine blöden 

Fragen!!! 

• Vor dem Verlassen des Labors Hände waschen 


Niemals: 

•Rauchen 

• Essen & trinken 

• Chemikalien absichtlich einatmen, schnüffeln oder 

gar kosten 

• Herumlaufen oder „chemische“ Scherze machen 

• Alleine arbeiten im Labor ohne, dass es jemand 

weis 

• Ansatz nie alleine lassen 

• Unautorisiert experimentieren 


1c Gefahrensymbole 


2. Hilfsmittel und Methoden 

a. Glassorten und – verbindungen 

b. Arbeitsgefäße 

c. Kühler 

d. Messgeräte 

e. Standardapparaturen 

f. Rühren und Schütteln 

g. Einleiten von Gasen 

h. Heizen und Kühlen 

i. Arbeiten unter Druck 

j. Arbeiten unter vermindertem Druck 

k. Trocknen 

l. Arbeiten im Mikromaßstab 


2a Glassorten und – verbindungen 

• Glassorten 

Kalknatronglas (AR-Glas) 

Borosilikatglas (Duran, Pyrex, Simax, Jenaer Geräteglas) 

Quarzglas 

• Verbindungen von Glasteilen 

Gebräuchliche Schliffformen: Planschliff ( z.B. Exsikkatoren) 

Zylinderschliff (KPG-Rührer) 

Kegelschliff (sog. Normschliff NS14, 

NS19, NS29) 

Kugelschliff (z.B. Rotationsverdampfer) 

Kegelschliff mit Schraubverbindung (z.B. 

Quickfit) 


2b Arbeitsgefäße 

Arbeitsgefäße ohne Schliff 

Reagenzgläser (Eprouvetten), Bechergläser, Erlenmeyerkolben, Stehkolben 

Arbeitsgefäße mit Schliff 

• Schlifferlenmeyer 

• Kolbentypen: Rundkolben, Birnenkolben, Spitzkolben, Zwei-, Drei- und 

Vierhalskolben 

2c Kühler 

Auswahl des Kühlers richtet sich nach dem Siedepunkt /der 

Flüchtigkeit des Lösungsmittels ! 

Rückflusskühler 

Produktkühler 

Kühlertypen: a) Luftkühler 

b) Liebigkühler 

c) Kugelkühler 

d) Schlangenkühler 

e) Dimrothkühler 

f) Intensivkühler 

g) Kühlfinger 


2d Messgeräte 

a b c d e 

a. Messzylinder 

b. Messpipette 

c. Messbürette 

d. Maßkolben 

e. Vollpipette 


2e Standardapparaturen 

Jede Apparatur muss zum Druckausgleich 

an einer Stelle offen sein. 

Ausnahme: Vakuumapparaturen 

Die gesamte Apparatur muss an 

einem Stativ befestigt sein. 

Zum Aufbauen der Apparaturen benötigt 

man: Stativmaterial: 

• Stativ (wand) 

• Muffen 

• Klemmen in versch. Formen und 

Größen 

• Ringe für Scheidetrichter 

• Dreifüße 

• Schliffklemmen 


2f Rühren und Schütteln 

Zweck: Durchmischung in heterogenen Systemen 

Schnelle Verteilung eines zugegebenen Stoffes verhindert 

örtliche Konzentrationen und Überhitzung 

Verhinderung von Siedeverzügen 

Rührertypen: 

a) KPG-Rührer (kerngezogene Präzisions-Glasgeräte): Zylinderschliff als 

Führung, Schmieren mit Paraffinöl, betrieben mit Elektromotoren (meist 

nicht explosionsgeschützt – Vorsicht), Rührer am Motor mit 

Gummikupplung befestigt, starke Erwärmung, kein Arbeiten mit 

Zeitschaltuhr 

für starkes Rühren 

b) Magnetrührer: mit oder ohne Heizplatte, Rühren in „geschlossener“ 

Apparatur möglich, gut geeignet für kleine oder niedrig viskose Ansätze. 

Rührstäbchen (Rührknochen) muss der Apparatur angepasst sein. 


2g Einleiten von Gasen 

Gasmengenmessung durch: 

• Strömungsmesser: Druckdifferenz prop. der Gasdurchflussmenge 

• Rotameter: Schwebekörper hebt sich entsprechend der Durchflussmenge 

• Massenzunahme des Reaktionsgefäßes bestimmen 

• Massenabnahme der Gasflasche bestimmen 

• Leicht kondensierbare Gase zur Dosierung verflüssigen ( NH 3 ,H 2 S) 

Vor die eigentliche Reaktionsapparatur muss ein Gefäß eingebaut 

werden, das die gesamte Reaktionsmischung aufnehmen kann!!! 

Waschflaschen haben eine Richtung!!! 

Gase, die gut absorbiert werden, steigen leicht zurück: nicht ein- sondern 

drüberleiten. 

Achtung wenn sich beim Einleiten ein Festkörper bildet, da das Einleiterohr 

leicht verstopft. 

Absorptionsgeschwindigkeit lässt sich durch Fritte erhöhen. 


2g Einleiten von Gasen 

Kontrolle des Gasstroms: 

• Blasenzähler (Bubbler) 

• Waschflasche 

• Tauchung als Sicherheitsventil 

(Füllhöhe des Sperrflüssigkeit 

reguliert den Druck) 


2h Heizen und Kühlen 

Wärmequellen, Wärmeübertragung, Wärmebäder 

Heizung mit Gas, Wasserdampf oder elektrisch 

Wahl der Wärmequelle richtet sich nach a) Zieltemperatur 

b) nach den Sicherheitserfordernissen 

• Bunsenbrenner 

• Infrarotstrahler 

• Heizpilz 

• Heizbäder mit wärmeübertragenden Medien: Luft, Wasser, Ethylenglykol, 

Paraffinöl, Mineralöl, 

Wood´sche Legierung, 

Graphit, Sand 

• Wasserdampf 

• Tauchsieder 

• Heizplatten mit oder ohne Magnetrührer 

Zur Temperaturkontrolle wird stets ein Badthermometer angebracht (ev. 

Kontaktthermometer)!!! 


2h Heizen und Kühlen 

Vorsicht beim Erhitzen brennbarer Flüssigkeiten (besonders Ether): 

• Kühler aufsetzen 

• Elektrische Heizquellen verwenden, die jederzeit wieder entfernt werden können 

• Metallgefäße und Metallwannen verwenden 

• Keine zündfähigen Heizquellen, Installationen im Raum 

• Siedesteinchen (kleine, unglasierte Tonscherben) oder Siedekapillare verwenden. 

Kühlmittel 

Wahl des Kühlmittels richtet sich nach a) Kühltemperatur 

b) abzuführende Wärmemenge (bedingt 

Badvolumen) 

- Wasser 

- Eis/ Wasser 

- Eis/ Salz 

- Trockeneis – bis -78°C ( Dewar Gefäß) SCHUTZBRILLE 

- Kryomat 

- Flüssiger Stickstoff – bis – 196°C SCHUTZBRILLE 

- Kühlschrank 


2i Arbeiten unter Druck 

- Reaktionen oberhalb des Siedepunktes der eingesetzten Komponenten 

- Hohe Gaskonzentration ist notwendig (z.B. Hydrierung) 

Bombenrohre sind aus starkwandigem Duranglas und halten 2-3 MPa (20-23 

atm) bei max. 400°C stand. Sind für kleine Ansätze. 

Autoklaven sind bis 350 atü und 350°C einsetzbar. Material ist V2A oder 

V4AStahl. 

Druckapparaturen müssen immer in gesonderten Räumen untergebracht sein. 

Bei Gasreaktionen darf der Autoklav nur bis zu zwei Dritteln gefüllt werden. 

Das Gas wird aus entsprechenden Druckgasflaschen aufgepresst. 

Druckgasflaschen: Wichtigsten Gase in Stahldruckflaschen in unterschiedlichen 

Farben und Verschlussgewinde im Handel. Sie sind vor Wärmeeinwirkung 

geschützt, standfest aufzustellen und mit Ketten zu sichern. 

Gasentnahmeventile: Kegelventile und Druckminderventile (dienen zu einem 

konstanten Gasfluss) 

Armaturen für stark oxidierende Gase dürfen nicht geschmiert werden. 


2i Arbeiten unter Druck 

Kennzeichnung von Druckgasflaschen 

Gas Farbe Verschlussgewinde 

Wasserstoff rot links 

Kohlenmonoxid gelb links 

Sauerstoff weiß rechts 

Stickstoff schwarz rechts 

Chlor gelb rechts 

Schwefeldioxid gelb rechts 

Kohlendioxid grau rechts 

Ammoniak gelb rechts 

Acetylen rotbraun Spezialverschluss 


2j Arbeiten unter vermindertem Druck 

Anwendungsbereiche: 

• Destillation und Sublimation 

• Trocknen 

• Filtrieren (Absaugen) 

• Wärmeisolation - Dewar 

Grobvakuum: 0.1 bis 100 kPa (1 bis 760 Torr) 

Feinvakuum: 10 -4 bis 10 -1 kPa (0.001 bis 1 Torr) 

Hochvakuum: kleiner 10 -4 kPa ( kleiner 0.001 Torr) 

Manometer: 

• Verkürztes Manometer nach Bennert für ca. 1- 200 Torr, 

Hg, früher Standardmanometer im präp. Labor 

• Elektronische Manometer 

Für das Arbeiten unter Vakuum gelten folgende Regeln: 

• SCHUTZBRILLE 

• Gefäße mit flachem Boden dürfen nicht evakuiert werden 

• Stellen mit geringen Querschnitten und lange Schläuche vermeiden 

• Wasserstrahlpumpe nach Möglichkeit nur über eine Sicherheitsflasche an die Apparatur 

anschließen 

• Manometer im Nebenschluss bzw. Seitenzweig 

• Apparatur vor dem Belüften abkühlen lassen 

• Erst belüften, dann Pumpe abschalten 


Häufigste Pumpen im Labor 

• Wasserstrahlpumpe verbraucht 1 Liter Wasser für 0.6 Liter gefördertes 

Gas. Erreichbar sind 8 – 15 Torr abhängig von der Wassertemperatur. 

Lösungsmittelproblematik. 

• Membranpumpe elektrisch betrieben, erreichbares Endvakuum 

mindestens so gut wie bei Wasserstrahlpumpe. Praktisch wartungsfrei, für 

Dauerbetrieb gedacht. Nachlaufen lassen!!! 

• Drehschieberölpumpe mit ölgedichtetem Ölschieber. Öl empfindlich auf 

Verunreinigungen. Kühlfalle ( mit flüssigem Stickstoff) zwischen Pumpe und 

Vakuumbehälter, um den Dampfdruck auf hinreichend niedrige Werte zu 

reduzieren. Einstufige Pumpen schaffen 10 -2 bis 5.10 -3 kPa. Zweistufige 

(zwei hintereinander) etwa 10 -4 kPa. 

• Quecksilber- oder Öldiffusionspumpen erlauben ein Vakuum kleiner 

10 -4 kPa. 


2k Trocknen 

Unter Trocknen versteht man in der organischen Chemie nicht immer 

das Entfernen von Wasser, sondern auch von anderen Lösungsmitteln. 

Getrocknet werden Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe. 

Trockenmittel 

Ein wirksames Trockenmittel muss neben einer guten 

Trocknungsintensität auch eine hohe Trocknungskapazität aufweisen. 

Es darf keine Reaktion des Trockenmittels mit der zu 

trocknenden Substanz eintreten. 

Die Intensität gibt an, mit welcher Geschwindigkeit Wasser 

aufgenommen werden kann und ist durch den Wasserdampfdruck 

über dem Trockenmittel bestimmt. 

Je mehr Wasser ein Trockenmittel bei ausreichender Intensität 

aufnehmen kann, desto größer ist seine Kapazität. 


Trocknen von Gasen 

a) Mit Trockenmittel 

Das Gas wird durch das Trockenmittel geleitet. 

- Trockenturm (Stützsubstanzen wie Glaswolle oder Bimsstein 

- Waschflasche (mit Fritte) 

Indifferente Gase mit Schwefelsäure (Sicherheitswaschflaschen!!! 

Befestigung!!!) 

b) Ohne Trockenmittel 

Das Gas wird durch eine Kühlfalle geleitet, wobei Wasser und 

andere kondensierbare Verunreinigungen ausgefroren werden. 

Sehr hohe Trockenwirkung!!! 

Ausschluss von Luftfeuchtigkeit: Trockenrohr mit Trockenmittel (CaCl 2 ) 


Trocknen von Flüssigkeiten 

a) Trocknen von Lösungsmitteln (LM) mit Trockenmittel 

Reagenzienanhang – Herstellerhinweise 

Immer in das LM hinein geben. 

- Molsiebe: nach der statischen oder dynamischen Methode 

verwendet, regenerierbar 

- Natrium als Draht in LM (Ether) eingepresst 

b) Trocknen von LM ohne Trockenmittel 

durch (azeotrope) Destillation 

c) Trocknen von Lösungen 

Nur mit chem. indifferenten Trockenmitteln, wie Magnesiumsulfat oder Natriumsulfat, direkt in die 

Lösung hinein. 

Bei stark feuchtigkeitshaltigen Lösungen etappenweise mehrmals 

trocken. 

Trocknen von Feststoffen 

a) Mit Trockenmittel 

- im Exsikkator 

- in der Trockenpistole 

Zur Beschleunigung werden Exsikkatoren und Trockenpistolen normalerweise evakuiert. 

b) Ohne Trockenmittel 

im Trockenschrank mit oder ohne Vakuum 

Temperaturbeständigkeit der Substanz beachten!!! 


Trockenmittel 

Steigende Wasseranziehungskraft von oben nach unten 

• Natriumsulfat, Magnesiumsulfat – Ester, Lösungen empfindlicher oder unbekannter 

Stoffe 

• Calciumchlorid – billiges Trockenmittel, geeignet für KW, Olefine, Aceton, Ether, 

neutrale Gase, HCl; im Exsikkator. Nicht geeignet für Alkohole, Ammoniakgas, Amine 

• Kaliumcarbonat – für Aceton und Amine, nicht für saure Stoffe 

• Silikagel – Exsikkator, regenerierbar durch Trocknung bei ca. 130°C. 

• Schwefelsäure conc. – für neutrale und saure Gase, nicht für ungesättigte 

Verbindungen, Alkohole, Ketone, basische Stoffe. In Exsikkator und Waschflasche. 

• Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid (fest) – für Ammoniak, Amine, Ether, KW; 

nicht für Aldehyde, Ketone und saure Stoffe. 

• Phosphorpentoxid – für neutrale und saure Gase, Acetylen, KW, HalogenKW, 

Lösungen von Säuren; nicht für basische Stoffe, Alkohole, Ether, HCl und HF. In 

Exsikkator und Trockenpistole. 

• Molsiebe – sind Na-Al-Silikate oder Ca-Al-Silikate, definierte Hohlräume. Für 

strömende Gase bis 100°C. Hervorragend geeignet zur Lösungsmitteltrocknung; 

nicht geeignet für Reaktionslösungen, ungesättigte KW und polare anorganische 

Gase. Hohe Kapazität. Regenerierbar im Vakuum bei 150°C bis 300°C 


2l Arbeiten im Mikromaßstab 

‣ Synthesen mit Ansatzgrößen von 15 – 150mg bzw. 150 – 500mg. 

‣ Reaktionszeiten in der Regel deutlich kürzer. 

‣ Spezielle Apparaturen und Techniken: 

o Flüssigkeiten werden nicht gegossen, sondern mit einer Pipette 

(Pasteurpipette mit Gummisauger) oder Messpipetten überführt. 

o Rund- (5ml, 10ml) und Spitzkölbchen (3ml, 5ml) mit Schliff oder 

Schraubgewinde. 

o Liebig- und Luftkühler, Zweihalsaufsatz, Glasableitungs- und Trockenrohre, 

Destillationsbrücken, Spinne mit fixen Kölbchen in „Kleinformat“ 

o Destillation mit Kugelrohrdestille 

o Flüssig – Flüssigextraktion nicht im Schütteltrichter, sondern im Spitzkolben 

und Pipette. 

o Umkristallisation in Eprouvette, absaugen mit Saugfinger und Filternutsche 

oder Hirsch Trichter 


Arbeiten im Mikromaßstab 

Pasteurpipette mit Gummisauger 

Kugelrohrdestillle 

Saugfinger mit Hirsch Trichter Filternutsche Mikroliterspritze 


3. Trennverfahren 

a) Filtrieren und Zentrifugieren 

b) Kristallisieren 

c) Destillation und Rektifikation 

d) Sublimation 

e) Extraktion 

f) Chromatografie 

3a Filtrieren und Zentrifugieren 

• Dekantieren ist die einfachste Methode – keine vollständige Trennung 

• Filtrieren bei Normaldruck durch ein Faltenfilter – Filtrat 

• Absaugen – Feststoff 

= Filtrieren bei Unterdruck durch einen 

Büchnertrichter (passendes Filterpapier, vorher anfeuchten), Glasfilternutsche 

(„Fritte“) oder Hirsch Trichter in eine Saugflasche (befestigen) oder einen 

Wittschen Topf. 

Größe der Nutsche, keine Risse im Filterkuchen – anpressen, ev. LM nachwaschen, 

Mutterlauge aufheben. 

• Zentrifugieren bei kleinen Mengen oder wenn der NS sehr fein ist. 

Zentrifugengläser – austarieren und positionieren 


Filtrieren und Zentrifugieren 


3b Kristallisieren 

• Umkristallisieren 

wichtigste Methode zur Reinigung von Feststoffen. Auswahl des richtigen 

LM (Ähnliches löst sich in Ähnlichem!) – auch LM- Kombinationen sind 

möglich. LM darf nicht mit der Substanz reagieren! 

Arbeitsablauf: 1) Trockenes Rohprodukt wiegen 

2) eventuell Impfkristall zur Seite geben 

3) Faltenfilter mit heißem LM befeuchten 

4) Rohprodukt in möglichst wenig LM erhitzen 

(Aktivkohle) 

5) Filtrieren der Lösung 

6) Abkühlen lassen 

7) Absaugen und des Reinprodukts 

8) Trocknen 


Wahl des richtigen LM 

Stoffklasse 

Gut löslich in LM vom Typ 

Kohlenwasserstoffe hydrophob KW, Ether, Hal-KW 

Halogenkohlenwasserstoffe 

Ether 

Amine 

Ester 

Ester 

Nitroverbindungen 

Nitrile 

Alkohol, Dioxan 

Ketone 

Eisessig 

Aldehyde 

Phenole 

Alkohol, Wasser 

Amine 

Alkohole 

Carbonsäuren 

Sulfonsäuren 

Salze hydrophil Wasser 


3c Destillation und Rektifikation 

Wichtigste Methode zur Reinigung von Flüssigkeiten. 

Trennungsprinzip: unterschiedliche Siedpunkte bzw. Dampfdrücke. 

Der Dampfdruck steigt mit der Temperatur an. Ist er gleich dem 

äußeren Druck siedet die Flüssigkeit. 

Verminderung des äußeren Drucks um die Hälfte reduziert die 

Siedetemperatur um etwa 15°C. 

Physikalische Grundlagen der Destillation: Clausius Clapeyron´sche 

Gleichung 

Dalton´sches Gesetz 

Raoult´sches Gesetz 

Destillation 

• Gleichstromdestillation 

• Gegenstromdestillation – Rektifikation 

• Normaldruckdestillation 

• Fraktionierte Destillation 

• Vakuumdestillation 

• Wasserdampfdestillation 

• Azeotrope Destillation 


Destillationen unter Normaldruck 

Gleichstromdestillation 

Gegenstromdestillation 

Normaldruckdestillation Rektifikation fraktionierte D. 


Vakuumdestillation 

Destillation unter vermindertem Druck: 

Membran- oder Wasserstrahlpumpe für Flüssigkeiten mit Sp zwischen 

150°C und 250°C. 

Drehschieberölpumpe für höher siedende oder sehr empfindliche 

Flüssigkeiten 

Prinzipiell unter vermindertem Druck destilliert man: 

• LM mit Sp über 80°C 

• Flüssigkeiten mit Sp über 150°C 

• Thermisch labile bzw. instabile Verbindungen 

IMMER: Schutzbrille 

Abdestillieren von LM - Einengen 


Arbeitsablauf bei der Vakuumdestillation 

1. Apparatur zusammenstellen und 

überprüfen 

2. Teile schmieren, zusammenbauen 

(Kolbengröße), EIN Stativ 

3. Heizquelle leicht entfernbar 

aufbauen (Laborboy). 

Badthermometer!! 

4. Pumpe mit Manometer im 

Seitenzweig anschließen, 

evakuieren – Abzugscheibe 

herunter 

5. Heizen – Destillation durchführen, 

Fraktionen schneiden, Druck und 

Temperatur mitschreiben 

6. Heizung entfernen, abkühlen, 

belüften, Pumpe abschalten. 


Wasserdampfdestillation 


Azeotrope Destillation 

Azeotrop: Flüssigkeit und 

Dampfphase selbe 

Zusammensetzung 

• Wasser – Ethanol 

• Wasser – Benzen 

• Wasser – Toluen 

• Ethanol - Benzen 

Wasserschlepper: 

‣ Benzen 

‣ Toluen 

‣ Xylen 

‣ Chloroform 

‣ Tetrachlorkohlenstoff 


3d Sublimation 

Verdampfen fester Stoffe ohne Schmelzvorgang 


3e Extraktion 

Überführung eines Stoffes aus einer Phase in eine andere flüssige Phase 

Nernst`scher Verteilungssatz: 

Extraktion von Feststoffen (fest/flüssig Extraktion) 

Einmalige einfache Extraktion - auskochen 

Wiederholte einfache Extraktion – Kolben mit LM, Extraktionsaufsatz (Durchflussextraktor, 

Soxhlettextraktor) , Rückflusskühler 

Extraktion von Flüssigkeiten (flüssig – flüssig) 

• Diskontinuierliche Extraktion – Ausschütteln 

• Kontinuierliche Extraktion – Perforation 

Ausschütteln: 

Extraktionsmittel leichter als Wasser: Ether, Toluen 

Extraktionsmittel schwerer als Wasser: CH 2 Cl 2 , CHCl 3 , CCl 4 

Wiederholt ausschütteln – öfter mit wenig LM 

Perforation 

Dabei wird das LM laufend verdampft, in einem RFK kondensiert und 

tropft fortwährend auf das Extraktionsgut, welches in einer mit dem 

Lösungsmittel nicht mischbaren Flüssigkeit gelöst ist 


Arbeitsablauf - Ausschütteln 

1. LM zugeben – höchstens 2/3 gefüllt 

2. Schütteln – Hahnküken und Stopfen halten 

3. Überdruck aufheben – belüften 

4. Schütteln 

5. Unterphase ablassen – Oberphase abgießen 

6. Waschen bei Bedarf 

7. Trocknen 

8. LM abziehen 

9. Produkt umkristallisieren oder destillieren 

Ausschütteln – mögliche Probleme 

1. Mischung dunkel, Phasengrenzfläche nicht sichtbar 

2. Klare Lösung, Phasengrenzfläche nicht sichtbar 

3. Nur eine Phase 

4. Unlösliche Anteile 

5. Emulsion, keine Phasentrennung 

6. Nach dem Einrotieren kein Produkt 


3f Chromatografie 

Trennung von Stoffen durch Verteilung zwischen einer ruhenden (stationären) und einer 

diese durchströmenden (mobilen) Phase. 

Die unterschiedlichen Bestandteile eines Substanzgemisches werden auf der stationären 

Phase unterschiedlich stark festgehalten und wandern mit unterschiedlicher 

Geschwindigkeit mit der mobilen Phase und werden so getrennt. 

Einteilung nach den verwendeten Phase: 

Mobile Phase: a) flüssig - LC 

b) gasförmig - GC 

Stationäre Phase: a) Feststoff 

b) auf Träger (fest) fixierte Flüssigkeit 

Die Phase befindet sich: a) feinkörnig in einer Säule – Säulenchr. 

b) in dünner Schicht auf einer Folie od. 

Platte – DC, TLC (thin layer chrom.) 

c) auf Papier – Papierchrom 


Chromatografie 

Einteilung nach dem Trennprinzip: 

Verteilungschromatografie: Löslichkeitsunterschiede der Komponenten in stat. 

und mobiler Phase. 

Adsorptionschromatografie: Trennung auf Grund der unterschiedlich starken 

adsorptiven Bindungen zur ruhenden Phase. Die mobile Phase ist ein mehr 

oder weniger polares Lösungsmittel oder bei gasförmigen Stoffen ein 

Trägergas. 

Ionenaustauschchromatografie: Stat. Phase ist ein fester Ionenaustauscher. 

Ionenaustauscher bilden zwischen den verschiedenen Ionen der mobilen 

Phase unterschiedlich stabile Bindungen aus. 

Gelpermeationschromatografie: Größenausschluß-Chromatografie. 

Affinitätschromatografie: Als stationäre Phase wird eine für jeden Analyten 

spezifische chemische Verbindung eingesetzt die auf Grund nichtkovalenter 

Kräfte eine Trennung bewirkt. 



DC – Dünnschichtchromatografie 

Stat. Phase als feinkörniges Material (Kieselgel, Kieselgur, Aluminumoxid) auf 

einer Platte. 

Mobile Phase (Laufmittel) ist Mischung unpolares und mäßig polares 

organisches Lösungsmittel.Über das Mischungsverhältnis kann man somit 

die Polarität des Fließmittels gut steuern. 



HPLC – high performance liquid chrom. 

Zu untersuchende Substanz wird mit einem Laufmittel (mobile Phase) durch 

eine sog. Trennsäule, die die stat. Phase enthält gepumpt. 

Normal Phase (NP):polare stationäre Phase (z.B. Silikagele/Kieselgele) 

Reversed Phase (RP): unpolare stationäre Phase -Elutionskraft sinkt mit 

steigender Polarität der mobilen Phase 

Isokratische Trennungen – Zusammensetzung der mobilen Phase bleibt 

gleich 

Gradiententrennungen - Polarität des Fließmittelgemisches verändert sich 

während der während der Analyse 

GC – Gaschromatografie 

Für Produkte die unzersetzt verdampft werden können ( oder bei der 

Zersetzung definierte Produkte ergeben) 

Mobile Phase – Inertgas (H 2 , He, N 2 ) 

1 Trägergas 

2 Injektion 

3 Säule in Ofen 

4 Detektor 

5 Signalaufzeichnung 


4. Bestimmung physikalischer Eigenschaften 

Identifizierung eines Stoffes durch die Elementarzusammensetzung, Molmasse 

und physikal. Eigenschaften: 

• Schmelztemperatur 

• Siedetemperatur 

• Brechungsindex 

• Optische Aktivität - Polarimetrie 

• Absorption elektromagnet. Schwingungen 

4a Schmelztemperatur 

Temperatur, bei der die feste Substanz mit ihrer Schmelze im Glgw. steht. 

Reine Substanzen haben einen scharfen Schmelzpunkt. 

Verunreinigungen erniedrigen die Schmelztemp. 

Manche Verbindungen schmelzen unter Zersetzung – Zersetzungstemperatur. 

Apothekerschmelzpunkt 


4b Siedetemperatur 

Temperatur, bei der die flüssige Form in die Dampfphase übergeht. 

Siedepunkt stark druckabhängig. 

Einfluss von Verunreinigungen von der Art abhängig. 

Verunreinigungen mit gleicher Siedetemperatur haben keinen Einfluss. 

4c Brechungsindex 

Brechungsindex ( Brechzahl) ein Begriff der Optik. 

Sie kennzeichnet die Brechung des Lichts beim Übergang in ein transparentes 

(durchsichtiges) Material und ist das Verhältnis zwischen der Phasengeschwindigkeit 

des Lichts c 0 

im Vakuum und seiner Phasengeschwindigkeit c im jeweiligen 

Medium: 

Brechungsindex ist temperaturabhängig 

(nimmt um 4bis 5.10 -4 pro Grad ab) 


4d Optische Aktivität – Polarimetrie 

Optisch aktive Verbindungen drehen die Schwingungsebene von linear 

polarisiertem Licht um den Drehwinkel a. 

Optisch aktive Verbindungen sind asymmetrisch. 

Polarimeter: Polarisiertes Licht aus einem Nicolschen Prisma (Polarisator) fällt 

durch die Probe und ein zweites Prisma (Analysator). Aus der Phasenverschiebung 

wird der Drehwert bestimmt. 

4e Spektroskopie 

• UV – Vis 

• Infrarotspektroskopie – IR 

• Kernresonanzspektroskopie – NMR 

1 

H-NMR, 13 C-NMR, 15 N-NMR 

• Massenspektroskopie - MS 


5. Aufbewahrung und Entsorgung von Chemikalien 

a) Aufbewahrung von Chemikalien 

Flüssigkeiten in Glasflaschen mit eingeschliffenen Glasstopfen (Steilbrustflaschen). 

Lichtempfindliche Stoffe (Ether – Peroxidbildung) – dunkle Gefäße. 

Feststoffe in Weithalsgefäßen mit Stopfen. 

Giftige und Stoffe, die Dämpfe abgeben – Abzug. 

Vorratsflaschen – Abzug: 

Sämtliche Chemikalienbehälter müssen deutlich beschriftet sein!!! 

b) Entsorgung von Chemikalien 

Getrennt sammeln: 

‣ Laborglas 

‣ Halogenierte LM 

‣ Nicht Halogenierte LM 

‣ Feste Abfälle 

‣ Säuren 

‣ Na – mit Ethanol vernichten!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 

‣ Hg – Abfälle, Hg - Thermometer 


OC-LA_Seminar / Dünnschichtchromatographie V.2013 

Seminar: Organisch-Chemische Übungen LA 

Dünnschicht-Chromatographie 

1 

Die Lernunterlagen können über UNIGRAZonline 

heruntergeladen werden 


1. Allgemeines 

2 

Rückblende: Grundpraktikum 

Beispiel: 

„Säulenchromatographie 

von 

Pflanzenfarbstoffen“: 

Säulentrennung und 

DC-Untersuchung von 

Spinat 


2. Trennprinzipien 

• Mobile Phase (= Lösung eines Substanzgemisches in 

Lösungsmittel/Gemisch) 

• strömt über stationäre Phase 

= oberflächenreicher Feststoff oder 

= stationäres Lösungsmittel + Substanzgemisch. 

• unterschiedliche Affinität 

zur mobilen/stationären Phase 

= unterschiedliche Laufstrecken 

3 

1


3. Die stationäre Phase 

• Kommerzielle Sorbenzien garantieren 

gleichbleibende Qualität in Art und Aktivität 

= Etablierung als Routinemethoden 

• Polare (hydrophile) Phasen: 

straight / normal phases 

• Unpolare (hydrophobe) Phasen: 

Umkehrphasen, reversed phases (RP) 

• mittelpolare Phasen: modifizierte Sorbenzien 

7 


Chemische Zusammensetzung und 

Struktur - Kieselgel 

CHEMISCHE Struktur beeinflusst SELEKTIVITÄT 

Sorbenzien für die 

Adsorptionschromatographie 

• Kieselgel (90% der Trennungen) 

... bildet H-Brücken 

• modifiziertes Kieselgel (durch Silane hydrophob) 

8 


Aluminiumoxid 

• Aluminiumoxid 

- neutral - basisch – sauer 

- Aktivitätsstufen I - V: 

durch Belegen (= Desaktivieren) der aktivsten 

Stellen mit Wasser (0 - 18%) 

9 

3


Polyamid, Cellulose 

• Verteilungschromatographie 

• Bindung von Lösungsmittelanteilen an Träger 

(ähnlich wie Papierchromatographie) 

• Typische Anwendungsbeispiele: für 

Aminosäuren, Kohlenhydrate 

• Acetylierte Cellulose (RP): für polycyclische 

Aromaten, Chinone, Carbonsäuren 

10 


Korn- und Porencharakteristik 

GEOMETRISCHE Struktur beeinflusst TRENNLEISTUNG 

• Partikeldurchmesser (klein) 

• Korngrößenverteilung (eng) 

• Porenvolumen (angepasst) 

• Oberfläche (groß) 

• Kornstruktur (sphärisch) 

= gute Trennleistung 

= hohe Adsorptionskraft 

11 


4. Die mobile Phase 

12 

• DC - aufsteigend: Durch Kapillardruck strömt 

Fließmittel aus Vorratsgefäß in kapillare Hohlräume. 

• SC (Schwerkraft, Überdruck) - absteigend 

• Polarität -> Elutionskraft = großer Rf-Wert der 

Substanz 

• Solvatisierung von Substanzen = Lösung im 

Laufmittel 

• Konkurrent um aktive Adsorptionsstellen 

• Verteilungschrom.: unpolarer + polarer Anteil 

4


Eluotrope Reihe, Mixotrope Reihe 

Empirische Ordnung nach steigender Elutionskraft 

13 

Cyclohexan 

Tetrachlormethan 

Toluen 

Chloroform 

Dichlormethan 

Acetonitril 

2-Propanol 

Essigester 

Aceton 

Ethanol 

Dioxan 

THF 

Methanol 

Pyridin 

Wasser 

unpolar mittelpolar stark polar 


5/6. Dünnschichtchromatographie 

• Substanzen: schwerflüchtig, 

polar und unpolar 

• kostengünstig 

• große Probenanzahl in kurzer Zeit 

• keine elektrische Energie notwendig 

• Auch Anwendung, wenn GC/LC nicht möglich: 

-zBProbenmaterial beschädigt Fertig-Säulen 

- zB Detektion ist aufwendig 

- zB Probenbestandteile dürfen nicht zerstört werden 

14 


Methoden und Anwendungsformen 

• Analytische Methode: qualitative bzw. 

quantitative Identifizierung 

= Prozess- und Reinheitskontrolle 

• Präparative Methode: Präparative Schicht- 

Chromatographie (PSC): 

= Reinigung und Isolierung durch Extraktion 

aus Schicht 

15 

5


Beschreibung des Laufverhaltens - R f 

-Wert 

a... Laufstrecke des Laufmittels 

b.... Laufstrecke der Substanz 

- bis zum Mittelpunkt des 

Substanzflecks 

b 

R f = ------ 

a 

16 

bei unregelmäßigen Flecken: 

Angabe von R f -Bereichen 


Aussagekraft von R f -Werten 

• Brauchbare R f 

-Werte liegen zwischen 0.2 

und 0.8 (Frontläufer und Sitzenbleiber sind 

unbrauchbar) 

• R f 

-Werte sind in der DC nur Richtwerte 

• Daher: Immer mit Standard vergleichen 

17 


Konzentration & Rf-Wert 

18 

• Bei der Sättigungskonzentration 

der stationären Phase: 

‣ Gerade knickt ab 

‣ Laufstrecke ändert sich! 

‣durch nicht-lineare 

‣Adsorptions-isothermen 

Daher: Rf-Wert auch von der 

Konzentration abhängig 

6


Schichteigenschaften 

• Schichtdicke: 50 µm (HPTLC) - bis zu 2 mm (PSC) 

• Binder: Gips, organische Polymere 

• Fluoreszenzindikatoren 

zur Detektion mittels Fluoreszenzlöschung 

19 


7. Laufmitteleinfluss auf 

Trennproblem 

20 

n-Hexan Toluen Toluen/ Chloroform Aceton 

Chloroform 


Spot-Test zur Laufmittelwahl 

Hexan 

Tetrachlormethan 

Toluen 

‣Auftragen des Trennguts 

als kleinen Fleck 

‣ Laufmittel verdunsten 

lassen 

‣ Kapillare in der Mitte 

des Substanzflecks 

aufsetzen 

21 

Aceton 

‣zirkulares 

Chromatogramm 

7


Standard-Laufmittel 

Für Kieselgel/Aluminiumoxid (Adsorption) 

• Unpolare Substanzen: Aceton-Toluen (1:10) 

• mittelpolare Substanzen: Aceton-Toluen (1:3) 

oder Chloroform-Aceton (7:3) 

22 

• stark polare Substanzen: 

Methanol - Chloroform (1:9) 


Standard-Laufmittel 

Für Cellulose oder Papierchrom. (Verteilung) 

Saure Substanzen: 

n-Butanol - Aceton - Eisessig - Wasser (3:3:7:2) 

Basische Substanzen: 

2-Propanol - Ammoniak - Wasser (6:3:1) 

23 

Merkregel: Säuren in sauren Laufmitteln trennen 

Basen in basischen Laufmitteln trennen 

(Similia similibus solvuntur) 


8. Praktische Hinweise zur 

Durchführung 

Handhabung der Fertigschichten 

• Träger: meist Aluminiumfolie (zuschneiden) 

• Kanten versäubern .... Sonst schiefe 

Chromatogramm-Bahnen! 

• Plattenmaterial nur 

am Rand berühren 

24 

8


Auswahl des Lösungsmittels 

Lösungsmittel muss wasserfrei sein (Ads.), Probe 

vollständig lösen, ungiftig, nicht zu hoch siedend 

Polarität des 

Lösungsmittels 

= entscheidend für 

Startzone 

25 

Standard-Lösungsmittel: 

Adsorption: meist Aceton 

Verteilung: Wasser, Ethanol 


Auftragen der Probe 

• Wichtig: Vergleichssubstanzen und Probe immer 

am SELBEN Chromatogramm auftragen 

26 

• Punkt- oder bandförmig (PSC), 

• nicht zu konzentriert 

sonst Schwanzbildung 

durch Schicht-Übersättigung 

• Startpunkte mit weichem Bleistift 

markieren (ca. 1 cm Abstand v. unten) 

• Beschriftung nur oberhalb der Front 


Auftragen Auftragemethode für qualitative DC´s 

27 

• Füllen der Kapillaren: 

selbsttätig durch Eintauchen 

• Kapillaren aufsetzen - 

Entleerung durch Kontakt mit 

Sorbensoberfläche ... Schicht 

nicht beschädigen! 

• Konzentration möglichst so 

wählen, dass einmaliges 

Auftragen reicht. 

• Startzonen vor dem nächsten 

Auftragen trocknen. 

9


Positionierung der Proben 

Bei Identitätsproblemen: 

Überlappende Auftragung 

Dadurch besserer 

Vergleich als durch 

nebeneinanderliegende 

Probenflecken 

28 


9. Entwickeln 

Aufgabe des Laufmittels & Anforderung 

29 

• Lösen und Transport des Substanzgemisches; 

Selektivität 

• R f 

-Werte im mittleren Bereich halten 

• Ausreichende Reinheit (Stabilisatoren?) 

• Ausreichende Stabilität, keine Toxizität 

• β-Fronten beachten - täuschen falsche R f 

-Werte 

vor 


Ansetzen & Aufbewahren der Laufmittel 

• Einzelkomponenten getrennt abmessen (sonst 

Fehler durch Volumsänderung) 

• Gut vermischen, Vorrat gut verschließen, nicht zu 

lange aufbewahren 

• Laufmittel nicht wiederverwenden: Verdunstung, 

chem. Reaktion, bevorzugte Adsorption 

„Jede DC-Platte hat das Recht auf ein frisches 

Laufmittel“ 

30 

10


Aufsteigende Entwicklung 

- Benetzung nur unterhalb 

der Startpunkte 

- Deckel muss 

geschlossen sein 

- Laufmittel max. 20 cm 

Startflecken vergrößern sich zur Front hin! 

31 

Laufmittelfront markieren (Bleistift, einritzen) - 

Platte gut trocknen. 

Temperaturkonstanz & Lichtschutz beachten 

Kammer NICHT bewegen 


10. DC-Trennkammern 

Gesättigte 

Normalkammer 

• R f -Werte linear ... 

‣ gut für große R f - 

Werte 

32 


Nichtgesättigte Normalkammer 

33 

• Verdunstung an der Front 

‣ mehr Lösungsmitteldurchsatz 

‣ mehr Trennstufen 

‣ kleinere R f -Werte werden 

auseinandergezogen 

‣ bessere Trennung im unteren 

Bereich 

Zusammenlaufen der großen R f - 

Werte). 

11


11. Detektion 

Visuelle Detektion bei Tageslicht 

• Detektion bei Tageslicht: nur bei färbigen 

Substanzen 

34 


Visuelle Detektion - Fluoreszenzlöschung 

• DC-Folien fluoreszieren hellgrün oder 

hellblau (Fluoreszenzindikatoren F254). 

• UV-aktive Strukturelemente (Aromaten, 

konjugierte C=C-Doppelbindungen...) 

löschen Emission 

‣ dunkle Flecken auf 

hellfluoreszierendem Hintergrund 

(Achtung - kurzwelliges UV-Licht, 254 nm) 

Intensität proportional der Konzentration 

35 

Fluoreszenz bei UV 365 nm: nicht proportional!! 


Derivatisierung 

• wenn Substanzen nicht färbig oder UV-aktiv sind 

‣Aufsprühen von Nachweisreagenzien (häufigste 

Technik) 

‣Tauchen von DC-Platten (umweltfreundlicher, 

billiger) 

• Bedampfen von DC-Platten - Reaktion mit Iod, Chlor, 

Thermo- oder Photochemische Reaktion 

36 

12


Derivatisierung durch Aufsprühen 

• Besprühen mit Laborsprüher 

Homogenes Benebeln, bis 

Schicht leicht glänzt - NICHT 

zuviel! 

• Eventuell nach dem Sprühen 

erwärmen 

37 

• Durchführung in Sprühbox (= 

giftiger, agressiver Reagenznebel, 

Lösungsmitteldämpfe). 

Handschuhe und Schutzbrillen 

tragen 


Derivatisierung durch Tauchen 

38 

• Vorteile gegenüber Sprühen: 

‣ gleichmäßigere Belegung der Schicht 

‣ keine Geräte notwendig 

‣ bessere Reproduzierbarkeit 

‣ keine Kontamination des Arbeitsplatzes 

Manuelles Tauchen: einfach durchführbar 

ca. 3 sek eintauchen, Platte mit Luft abblasen und 

Rückseite reinigen 

Tauchlösungen weniger konzentriert als 

Sprühlösungen 

Wasser meist durch Alkohol ersetzt 


Derivatisierungsreagenzien - Ninhydrin 

Ninhydrin - Nachweis von 

Aminosäuren, Aminen, 

0.2% Ninhydrin in Ethanol oder 

Butanol; 

Besprühen oder Tauchen, dann 

auf ca. 110 °C erwärmen 

.... Gelbe, braune, blaue und 

violette Flecken. 

39 

13


Derivatisierungsreagenzien – V/S 

Vanillin - Schwefelsäure 

für höhere Alkohole, Steroide, 

etherische Öle....: 

0.5-1% Vanillin in konz. 

Schwefelsäure oder in EtOHkonz.H 

2 SO 4 (1:4 - 1:10); 

40 

Besprühen oder Tauchen, dann 

auf ca. 120 °C erhitzen. 


12. Auswertung 

Visuelle Auswertung 

• Qualitativ: Kontrolle von Syntheseansätzen 

(Identifikation, Reinheitsprüfung): 

‣ R f -Werte sind nicht genau reproduzierbar, deshalb 

***IMMER*** Referenzsubstanzen am selben 

Chromatogramm 

• Halbquantitativ: Konzentrationsreihen, Vergleich 

der Fleckengröße 

41 


13. DC-Chromatographie-Kurs 

Photochemische Umlagerung von Azobenzen 

N N 

hν 

N N 

42 

trans (E) - Azobenzen 

cis (Z) - 

Lehramt 

• Herstellung von einheitlichem (E)-Azobenzen (Thermolyse) 

• (E) -> (Z)-Isomerisierung von Azobenzen (Photolyse) 

• DC-Untersuchung (Kieselgel) der thermisch hergestellten 

und der bestrahlten Probe auf die beiden Isomeren 

14


Trennung & Nachweis von Aminosäuren 

NH 2 

O 

R 

OH 

+ 

O 

O 

O 

N 

O 

43 

O 

• Identifizierung von Aminosäuren durch Vergleich 

mit bekannten Aminosäuren: 

• stark polare Verbindungen: NH 2 - oder COOH-Gruppe 

- daher: Verteilungschromatographie auf Cellulose 

• Detektion: viele AS im UV unsichtbar – daher 

- Detektion der aromatischen AS im UV 

- Derivatisierung durch Sprühen mit Ninhydrin 

OH 

O 


DC-Analyse eines unbekannten 

Substanzgemisches 

H 3 C 

O 

N 

H 

O 

H 3 C 

CH 3 

OH 

OH 

44 

H 3 C CH 3 

• Probengemisch von 2 Substanzen mit 

unterschiedlicher Polarität und UV-Aktivität 

• DC-Vergleich (Kieselgel) mit 4 bekannten Substanzen 

• Detektion: 

- Fluoreszenzlöschung 

- Derivatisierung: Tauchen in Vanillin-Schwefelsäure 

15

V. 2013/14 Dünnschichtchromatographiekurs Lehramt Seite 1 

Dünnschichtchromatographie-Kurs (Lehramt) 

(Larissegger, Glasnov) 

Experiment 1: Photochemische Umlagerung von Azobenzen 

Azobenzen ist eine unpolare Verbindung und wird am besten durch Adsorptionschromatographie 

getrennt. Beim Erhitzen und beim Bestrahlen von Azobenzen erfolgt eine E/Z-Isomerisierung. Das 

Azobenzen-Gemisch (E/Z) aus der Bestrahlung und das durch Erhitzen gewonnene reine (E)-Isomer 

wird auf Kieselgel dünnschichtchromatographisch aufgetrennt. 

Experiment 2: Trennung von Aminosäuren 

Aminosäuren sind stark polare Substanzen, die zumindest eine Amino- und eine Carbonsäuregruppe 

besitzen. Die Adsorptionschromatographie (Kieselgel, Aluminiumoxid) liefert schlechte 

Ergebnisse. Die Aminosäuren werden daher auf einer Dünnschicht-Cellulosefolie aufgetrennt (die 

Celluloseschicht verhält sich ähnlich wie ein Chromatographiepapier = Verteilungschromatographie). 

Da nur wenige Aminosäuren eine Eigenfarbe besitzen oder im UV-Licht durch Fluoreszenzlöschung 

(quenching) sichtbar gemacht werden können (Voraussetzung: aromatisches System), 

wird als Nachweis eine Sichtbarmachung durch entsprechende Reagenzien gewählt. Das klassische 

Reagens für Aminosäuren ist Ninhydrin. 

Experiment 3: DC-Analyse eines unbekannten Substanzgemisches 

An einem Gemisch von 2 unbekannten organischen mittelpolaren Verbindungen, die entweder 

durch Fluoreszenzlöschung oder Derivatisierung am Dünnschichtchromatogramm sichtbar sind, 

wird durch Vergleich mit 4 bekannten Verbindungen eine Identifizierung durchgeführt. 

31.03.2013


Photochemische Umlagerung von Azobenzen 

Einführung: Azobenzen ist die Grundsubstanz der Azofarbstoffe und besitzt den Chromophor 

-N=N-. Durch die Doppelbindung kann Azobenzen als Z-(cis) oder E-(trans)-Verbindung auftreten. 

Durch Licht wird die energieärmere (E)-Form in die energiereichere (Z)-Form umgelagert, 

durch Erhitzen entsteht die energieärmere (E)-Form. Beide Formen weisen unterschiedliche Polarität 

auf und können chromatographisch voneinander getrennt werden. 

Problemstellung: Azobenzen ist eine unpolare Verbindung und wird am besten durch 

Adsorptionschromatographie getrennt. 

Beim Erhitzen und beim Bestrahlen von Azobenzen erfolgt eine E/Z-Isomerisierung. Das Azobenzen-Gemisch 

(E/Z) aus der Bestrahlung und das durch Erhitzen gewonnene reine (E)-Isomer wird 

auf Kieselgel dünnschichtchromatographisch aufgetrennt. 

h 

N N N N 

T 

trans (E)-Azobenzen 

cis (Z)-Azobenzen 

Trennmaterial: Als stationäre Phase wird Kieselgel verwendet (Adsorptionschromatographie). 

Laufmitttel: Als Laufmittel wird Toluen verwendet 

Experimentelle Durchführung: 

A) Thermische Umwandlung in (E)-Azobenzen: 

- Eine Spatelspitze Azobenzen-Isomerengemisch (ca. 50 mg) wird im 25-mL-Schliff-Erlenmeyerkolben 

in ca. 5-10 mL Toluen gelöst 

- Das Gefäß wird mit einem Luftkühler versehen und die Lösung ca. 5 min unter Rückfluss zum 

Sieden erhitzt 

- der Luftkühler wird entfernt und das Gefäß zum Lichtschutz mit Alufolie abgedeckt und abkühlen 

gelassen: Lösung (A) 

?Für ein gutes Gelingen ist entscheidend, daß diese Lösung - und während des Chromatographierens 

das Chromatographiergefäß - weitgehend vor Sonnenlicht geschützt wird. 

Diese Menge reicht für die gesamte Arbeitsgruppe! 

B) Photochemische Umwandlung in (Z)-Azobenzen: 

31.03.2013


- Auf einer DC-Kieselgelfolie werden die Startlinie und 2 Startpunkte mit einem weichen Bleistift 

markiert (wie weit soll die Startlinie vom unteren Rand entfernt sein?) 

- mit einer Kapillare wird auf einem der beiden Startpunkte ein kleiner Tropfen der Lösung (A) 

aufgetragen 

- Dieser Fleck wird ca. 15 min dem Licht eines 300-Watt-UV-Brenners ausgesetzt. 

- Dann wird auf dem zweiten Startpunkt mit der Kapillare ein weiterer Tropfen der lichtgeschützten 

Lösung (A) aufgetragen 

- Man trocknet gut mit dem kalten Fön. 

- Man entwickelt in der zylindrischen DC-Kammer (ohne Kammersättigung) mit Toluen als Laufmittel. 

- Dabei wird das Gefäß durch Überstülpen mit Alufolie abgedunkelt. 

- Nach etwa 5-10 min hat das Toluen das knapp das Folienende erreicht 

- die Folie wird herausgenommen und die Laufmittelfront markiert 

- Wenn der Versuch richtig durchgeführt wurde, sieht man jetzt knapp unter der Laufmittelfront 

zwei gelbe Flecken und außerdem etwas über dem ersten Startpunkt einen gelben Fleck. 

Detektion und Auswertung: 

- die farbigen Flecken werden mit Bleistift umrandet. 

- Die R f -Werte werden bestimmt (wo setzen Sie die Messpunkte?). 

- Zuordnung der Isomeren: 

=> Welche Flecken entsprechen dem (E)- bzw. dem (Z)- Isomeren des Azobenzens? 

Fehlermöglichkeiten, Diskussion: 

Haben Sie eine schieflaufende Front? 

Woraus resultiert das? Welche Abhilfe ist möglich? 

Haben Sie zu große (unscharfe) Flecken? 

Was ist die Ursache? Welche Abhilfe ist möglich? 

Beobachten Sie eine Schwanzbildung? 


Warum zeigt der bestrahle Spot 2 Flecken? 

Diskutieren Sie mehrere Möglichkeiten (Hitze, Bestrahlung...) 

Woraus resultieren die R f -Wert-Unterschiede zwischen (E)- und (Z)-Form? 

Benennen Sie die verantwortlichen Strukturelemente und ihre Auswirkung 

31.03.2013


Trennung von T Aminosäuren 

Einführung: Aminosäuren sind die Einzelbausteine der Proteine und können z.B. durch Hydrolyse 

daraus gewonnen werden. Sie sind stark polare Substanzen, die zumindest eine Amino- und 

eine Carbonsäuregruppe besitzen. Die Adsorptionschromatographie (Kieselgel, Aluminiumoxid) 

liefert schlechte Ergebnisse. Die Aminosäuren werden daher auf einer Dünnschicht-Cellulosefolie 

aufgetrennt (die Celluloseschicht verhält sich ähnlich wie ein Chromatographiepapier = Verteilungschromatographie). 

Problemstellung: Da nur wenige Aminosäuren eine Eigenfarbe besitzen oder im UV-Licht durch 

Fluoreszenzlöschung (quenching) sichtbar gemacht werden können (Voraussetzung: aromatisches 

System), wird als Nachweis eine Sichtbarmachung durch entsprechende Reagenzien gewählt. Das 

klassische Reagens für Aminosäuren ist Ninhydrin: 

N H 2 

O 

R 

OH 

+ 

O 

O 

O 

N 

O 

O 

OH 

O 

Aminosäure Ninhydrin Farbstoff 

Trennmaterial: Cellulose (Verteilungschromatographie) 

Laufmittel: Als Laufmittel hat sich folgende Mischung bewährt: 

Butanol (35) Aceton (35) Eisessig (7) Wasser (23) 

- Dieses Laufmittel ist bereits fertig vorhanden 


- Die unbekannte Aminosäure (Menge: eine Spatelspitze = ca. 3-8 mg) wird in einer Eprouvette 

durch Erhitzen mit der Heißluftpistole in ca. 0.5 mL Wasser gelöst (eventuell etwas Ethanol 

zugeben). 

Die 4 Vergleichsaminosäuren (Glycin, Alanin, Tryptophan, Phenylalanin) liegen bereits gelöst 

vor. 

- Die unbekannte Probe und die 4 Vergleichsproben werden nebeneinander auf einer Cellulosefolie 

(ca. 7 cm hoch, ca. 5-6 cm breit) aufgetragen (wie hoch muss die Startlinie vom unteren Rand 

entfernt sein?). Wie werden Sie die Reihenfolge anordnen, um das aussagekräftigste Ergebnis zu 

erhalten? 

- Das Chromatogramm wird mit dem Fön gut getrocknet. 

- Man füllt in die breite, rechteckige DC-Kammer das oben angeführte Laufmittel (wie hoch?) und 

chromatographiert dann (Dauer: ca. 25-30 min; ohne Kammersättigung). 

- Man nimmt die DC-Folie aus der Kammer, markiert die Front und trocknet gut mit dem Fön 

31.03.2013


Detektion: 

- Das getrocknete Chromatogramm wird in der UV-Betrachtungskammer betrachtet 

- Welche Wellenänge wählen Sie dafür.? 

- Was beobachten Sie? 

- Was beobachten Sie nicht? 

- Dann wird die DC-Folie in die Sprühkammer (im kleinen Nebenlabor) gestellt und eine 0.2 proz. 

alkoholische Ninhydrinlösung mit einem Zerstäuber aufgesprüht (Achtung: nicht die Hände 

besprühen). 

- Dabei darf nur ein feiner Flüssigkeitsschleier (seidiger Glanz) auf dem Chromatogramm zu 

erkennen sein. Auf keinen Fall darf überschüssige Reagenslösung auf das Chromatogramm 

gelangen, da sonst die Flecken ihre scharfe Abgrenzung verlieren. 

- Da sich die Flecken erst nach einiger Zeit bilden, wird durch Erhitzen der DC-Platten mit der 

Heißluftpistole die Reaktion beschleunigt. Sobald sich die Flecken bilden, nicht mehr weitererhitzen, 

da sich sonst auch der Hintergrund färbt 

Auswertung: 

- Nach Ausbildung der färbigen Flecken werden diese mit Bleistift umrandet, da die Farbflecken 

nur einige Stunden haltbar sind. 

- Dann wird der Rf-Wert ermittelt 

- Anhand des Rf - Wertes und der Farbe wird die gesuchte Aminosäure identifiziert. 








Die Rf-Werte sind zu klein. 


Flecken sind schlecht sichtbar: 


31.03.2013


DC-Analyse eines unbekannten Substanzgemisches 

Problemstellung: An einem Gemisch von 2 unbekannten Verbindungen (Substanzen, die entweder 

durch Fluoreszenzlöschung oder Derivatisierung am DC sichtbar sind) wird durch Vergleich 

mit 4 bekannten Verbindungen (siehe Tabelle unten) eine Identifizierung durchgeführt. 

Vergleichssubstanzen, die durch Fluoreszenzlöschung detektiert werden können: 

Dibenzalaceton, Acetanilid 

C H 3 

O 

N 

H 

O 

N-Phenyl-acetamide 

Acetanilid 

1,5-Diphenyl-penta-1,4-dien-3-one 

Dibenzalaceton 

Vergleichssubstanzen, die durch Derivatisierung sichtbar gemacht werden müssen: 

1-Dodecanol, 3-Menthol 

CH 3 

C H 3 

Dodecan-1-ol 

OH 

H 3 

C CH 3 

OH 

(1R,2S,5R)-2-Isopropyl-5-methyl-cyclohexanol 

Menthol 

Trennmaterial: Als stationäre Phase wird eine Kieselgefolie verwendet (Adsorptionschromatographie). 

Laufmittel: 

- Das Laufmittel wird anhand der eluotropen Reihe den erwarteten Moleküleigenschaften (welche 

Eigenschaft ist für die Chromatographie von Bedeutung?) aus den im Übungslabor vorhandenen 

Laufmittelgemischen selbst ausgewählt oder selbst zusammengestellt. 

Begründen Sie im Protokoll Ihre Auswahl. 


- Die Probe wird auf 2 Kieselgelfolien mit jeweils 2 zusammengehörigen Vergleichsproben aufgetragen 

- Diese 2 Folien werden in den zylindrischen Chromatographiekammern mit einem mittelpolaren 

Laufmittel entwickelt (ohne Kammersättigung). 

Detektion: 

- A: durch Betrachtung in der UV-Betrachtungskammer. 

- Bei welcher Wellenlänge beobachten Sie Fluoreszenzlöschung? 

- Wie stellen sich die getrennten Substanzflecken dar? 

31.03.2013


- Was beobachten Sie, wenn Sie auf die andere Wellenlänge umschalten. 

- B: mittels Derivatisierung durch Tauchen in das Vanillin-Schwefelsäure-Reagens. Dieses ist 

bereits fertig gemischt vorhanden. 

Zusammensetzung des Tauchreagens: 

150 mL Wasser 20 mL conz. Schwefelsäure 125 mL Ethanol 1.5 g Vanillin 

- Durchführung der Tauchung: 

- Die DC-Folie wird ca. 1 sek in das Gefäß mit dem Tauchreagens eingetaucht 

- Die Rückseite der DC-Folie wird mit Wischpapier abgestreift 

- DC-Folie wird mit der Heissluftpistole getrocknet, bis sich die Substanzflecken bilden (nicht 

verkohlen!) 

Auswertung: 

- Bestimmung der R f -Werte 

- Zuordnung der unbekannten Substanzen zu den identischen Vergleichssubstanzen 








Die Rf-Werte sind zu klein. 


Flecken sind schlecht sichtbar: 


31.03.2013

Chromatographische Trennmethoden 

Chromatographische Verfahren dienen zur Trennung von Stoffgemischen. Die getrennten 

Komponenten können identifiziert und ihre Menge quantitativ bestimmt werden. 

Die Trennung erfolgt in der Weise, daß eine mobile Phase an einer stationären phase 

vorbeiströmt, mit der die Probenkomponenten unterschiedlich stark wechselwirken. Damit 

kommt es zu einer Verteilung der Komponenten zwischen mobiler und stationärer Phase. Je 

nach dem Verteilungskoeffizienten erscheinen die einzelnen Komponenten früher oder später. 

Die mobile Phase kann gasförmig oder flüssig sein, die stationäre Phase flüssig oder fest. Es 

gibt allerdings auch Methoden, bei denen die stationäre Phase fehlt oder keine mobile Phase 

strömt. 

Damit ergeben sich folgende chromatographische Techniken: 

Mobile Phase Stationäre Phase Methode 

Gasförmig flüssig oder fest Gaschromatographie (GC) 

flüssig flüssig oder fest Flüssigkeitschromatographie (LC) 

überkritisch flüssig oder fest Supercritical Fluid Chromatography (SFC) 

flüssig keine Field Flow Fractionantion (FFF) 

keine flüssig oder fest Kapillarelektrophorese (CE) 

Je nach der Natur der Probe eignen sich die verschiedenen Ausführungsvarianten 

unterschiedlich gut: 

Probe 

verdampfbar 

nicht flüchtig, löslich 

geladen, löslich 

löslich oder unlöslich 

Methode 

Gaschromatographie (GC) 

Supercritical Fluid Chromatography (SFC) 

Flüssigkeitschromatographie (LC) 

Kapillarelektrophorese (CE) 

Field Flow Fractionation (FFF) 

Bei der Füssigkeitschromatographie gibt es je nach dem verwendeten Trennsystem 

verschiedene Ausführungsvarianten: 

Die stationäre Phase kann als dünne Schicht auf einem Träger (Dünnschichtchromatographie, 

DC oder Thin layer chromatography, TLC) oder an der inneren Oberfäche einer Kapillare 

vorliegen oder als gepackte Säule. 

Bei der Säulenchromatographie bestimmt die Größe der Partikel die Dichte der Packung, und 

damit den Strömungswiderstand. Entsprechend steigt mit der Packungsdichte der 

erforderliche Druck, der benötigt wird, um die mobile Phase durch die Säule zu pumpen. 

Die gebräuchliche Abkürzung HPLC für High Performance Liquid Chromatography 

(=Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie) wird deshalb oft mißverstanden: der Druck 

(pressure) hat nichts mit der Trennleistung zu tun und ist nur eine unerwünschte 

Begleiterscheinung der dicht gepackten Säulen, die für hohe Trennleistung erforderlich sind ! 

Die wichtigsten Techniken in der HPLC unterscheiden sich in der chemischen Natur der 

stationären und mobilen Phase bzw. durch die Art der Wechselwirkung. Damit erfolgt die 

Trennung nach anderen Kriterien:

Mobile Stationäre 

Phase Phase 

Trennkriterium Methode 

unpolar polar polare Gruppen normal phase LC (NP-LC) 

polar unpolar unpolare Gruppen reversed phase LC (RP-LC) 

polar polar 

Ausschlußchromatographie =Size 

Gesamtgröße der 

exclusion chromatography (SEC), 

Moleküle bzw. 

unpolar unpolar 

Gel-Permeations-Chromatographie 

Molekulargewicht 

(GPC) 

Typische stationäre Phasen in der HPLC enthalten meist als Basis von Kieselgel, das an der 

Oberfläche mit polaren oder unpolaren Gruppen modifiziert sein kann: 

Si OH 

Si, Silica 

Si CH 3 

Si 

CN 

C1, TMS, Trimethyl 

Si NO 2 

NO 2 , Nitro 

Si 

C2, RP-2, Dimethyl 

CN, CPS, PCN, Cyano, 

Cyanopropyl, Nitrile 

Si NH 2 

NH 2 , APS, Amino 

Aminopropylsilyl 

Si 

Si 

C3, Propyl 

Si 

Phenyl, C 6 H 5 

C4, Butyl 

Si 

Si 

O 

OH 

OH 

OH, Diol, 

Glycerol 

Si 

C6, Hexyl 

C8, MOS, RP-8, LC8, Octyl 

Si 

CN 



Si 

C18, ODS, RP-18, LC18, Octadecyl 

In der SEC werden meist vernetzte Polymere (z.B. Styrol- 

Divinylbenzol) verwendet. 

Polymer-basierende Phasen können auch in der 

Adsorptionschromatographie vorteilhaft sein, wenn 

restliche Silanolgruppen die Trennung basischer 

Substanzen stören würden. 

Je nach Chromatographieart (Adsorption, Verteilung, Ausschluss, ...) werden also ganz 

spezifische funktionelle Gruppen genützt.

SE zu den LU aus Organischer Chemie 

HPLC Grundlagen 

Grundlagen der Hochleistungs‐ 

Flüssigchromatographie (HPLC) 


1 

Was ist der Unterschied zwischen: 

Messung Analyse Interpretation ? 

2



Hochleistungs‐Flüssigchromatographie 

High Performance Liquid Chromatography (HPLC) 

Was ist das? 

Wie geht das? 

Warum (wozu) brauche ich das überhaupt? 

3 

Chromatographie 

Definition des Begriffes 

Chromatographie: 

Unter Chromatographie versteht man 

physikalische Methoden, bei denen eine 

Stofftrennung durch Verteilung von 

Substanzen zwischen einer ruhenden 

(stationären) und einer sich bewegenden 

(mobilen) Phase erfolgt. 

Stoffgemisch 

Trennsystem 

Getrennte 

Komponenten 

Qualifizierung 

Quantifizierung 

4



Was braucht man 

Proben Hardware Software Operator 

5 

4. Operator 

Information 

Nicht cool sondern 

smart! 

„Hausverstand“ 

Erfahrung 

Theoretischer Hintergrund, 

Hardware, Software 

6



3. Software 

Aufgaben: 

• Steuerung 

• Datenbearbeitung (Auswertung) 

• Datenverwaltung 

7 

2. Hardware 

Mobil 

e 

Phase 

Injektion 

Pumpe 

Trennmatrix 

Data 

system 

Detektor 

Sample 

Poröse 

Partikel 

Optional: 

• Zus. Detektoren 

• Autosampler 

• Fraktionen Sammler 

8



Generelle Anforderungen: 

2.1. Mobile Phase 

• Höchste Reinheit 

• Inert gegenüber Probensubstanzen 

• Korrosionsbeständig 

•Toxizität 

• Preis 

9 

2.1.1. Lösungsmittel 

Was muss man bei der Auswahl berücksichtigen: 

• Stärke ε°: Maß für Adsorptionsenergie (Elutionsstärke) eines Lösungsmittelmoleküls pro 

Flächeneinheit des Adsorbens. ε° (Al 2 

O 3 

) = 1.3 ε° (SiO 2 

). 

• Viskosität η: angegeben in mPa s bei 20°C. Sollte



2.1.1. Lösungsmittel 

Was muss man bei der Auswahl berücksichtigen: 

• Siedepunkt: Nicht zu tief da Gefahr von Dampfblasen bzw. Lsgsm.verluste beim degasen. 

• Dipolcharakter π*: Maß für Fähigkeit mit gelöstem Stoff über Dipol‐ u. Polarisationskräfte 

in WW zu treten 

• Azidität α: Maß für die Fähigkeit mit basischen gelösten Stoff (Akzeptor) als H‐Brücken 

Donor in WW zu treten. 

• Basizität β: Gegenteil von α 

Warum ist das wichtig? 

All diese Parameter (Eigenschaften) können meine 

Trennung beeinflussen!! 

11 

2.1.1a. Elutrope Reihe 

Stärke Viskosität Brechungsindex UV‐Grenze K p Dipol Azidität Basizität 

Lösungsmittel ε° η (mPa s) n 20 

D (nm) (°C) π* α β 

Fluoralkan ‐0.19 0.40 1.2670 210 50 

n‐Pentan 0.00 0.23 1.3575 195 36 

n‐Hexan 0.00 0.33 1.3749 190 69 

Isooctan 0.01 0.50 1,3914 200 99 

Cyclohexan 0.03 1.00 1.4262 200 81 

Cyclopentan 0.04 0.47 1.4064 200 49 

CCl 4 

0.14 0.97 1.4652 265 77 

p‐Xylol 0.20 0.62 1.4958 290 138 0.81 0.00 0.19 

Diisopropylether 0.22 0.37 1.3681 220 68 0.36 0.00 0.64 

Toluol 0.22 0.59 1.4969 285 111 0.83 0.00 0.17 

Chlorbenzol 0.23 0.80 1.5248 290 132 0.91 0.00 0.09 

Benzol 0.25 0.65 1.5011 280 80 0.86 0.00 0.14 

Diethylether 0.29 0.24 1.3524 205 34.5 0.36 0.00 0.64 

CH 2 

Cl 2 

0.30 0.44 1.4242 230 40 0.73 0.27 0.00 

CHCl 3 

0.31 0.57 1.4457 245 61 0.57 0.43 0.00 

1,2‐Dichlorethan 0.38 0.79 1.4448 230 83 1.00 0.00 0.00 

Triethylamin 0.42 0.38 1.4010 230 89 0.16 0.00 0.84 

Aceton 0.43 0.32 1.3587 330 56 0.56 0.06 0.38 

Dioxan 0.43 1.54 1.4224 220 101 0.60 0.00 0.40 

Essigsäuremethylester 0.46 0.37 1.3614 260 56 0.55 0.05 0.40 

THF 0.48 0.46 1.4072 220 66 0.51 0.00 0.49 

tert. Butylmethylether 0.48 0.35 1.3689 220 53 0.36 0.00 0.64 

Essigsäureethylester 0.48 0.45 1.3724 260 77 0.55 0.00 0.45 

DMSO 0.48 2.24 1.4783 270 189 0.57 0.00 0.43 

CH 3 

NO 2 

0.49 0.67 1.3819 380 101 0.64 0.17 0.19 

CH 3 

CN 0.50 0.37 1.3441 190 82 0.60 0.15 0.25 

Pyridin 0.55 0.94 1.5102 305 115 0.58 0.00 0.42 

Isopropanol 0.60 2.30 1.3772 210 82 0.22 0.35 0.43 

EtOH 0.68 1.20 1.3614 210 78 0.25 0.39 0.36 

MeOH 0.73 0.60 1.3284 205 65 0.28 0.43 0.29 

Essigsäure groß 1.26 1.3719 260 118 0.31 0.54 0.15 

H 2 

O größer 1.00 1.3330



2.1.1b. Selektivitätsdreieck 

13 

2.1.2. Mischbarkeit 

14



2.1.3. Vorbereiten der mobilen Phase 

• HPLC grade od. vergleichbare Qualität. 

• Gemischte mobile Phasen: z.B. pH‐Wert einstellen, Puffersalze auflösen, Additive 

zugeben, Mischungen herstellen (Vol.kontraktion beachten). 

• In geeigneten Gefäßen aufbewahren (keine Plastikflaschen, Warum?). Haltbarkeit 

begrenzt!! Kontamination vermeiden! 

• Entgasen (Degaser): wichtig, da v.a. polare Eluenten viel Luft lösen können. 

Was kann passieren: Gasblasen im Detektor (Druckunterschied) – Rauschen, 

Geisterpeaks, Baseline‐drift, Präzision sinkt (O 2 

abs. im tiefen UV, löscht 

Fluoreszenz) 

Kritisch bei Gradiententrennung (Gas wird freigesetzt wenn sich lufthaltige 

Lösungsmittel mischen!) 

15 

2.2. Entgasen 

16



2.3. Gradientensysteme 

Änderung der Zusammensetzung der mobilen Phase während einer Trennung 

• Bei komplexen Probengemischen isokratische Trennung oft nicht möglich 

• Gradient: Laufmittel so ändern, dass Elutionskraft zunimmt 

Niederdruck Gradientensystem Hochdruck 

17 

2.4. Pumpen 

Anforderung: 

• Hohe Drücke ermöglichen (HPLC bis 400bar, UHPLC bis 1200bar) 

• Konst. Fluss unabhängig vom Gegendruck (0.1 – 10ml/min HPLC, xLiter/min bei 

präparativen Anwendungen, nano‐HPLC 10nl ‐ 1µl/min) 

• Robust und wartungsfreundlich 

Kurzhub‐Kolbenpumpe 

18



2.5. Probenaufgabe 

Theoretisch: unendlich kleines Volumen in der Mitte des Säulenanfangs; keine 

Luft 

• Direkt mit Injektionsspritze und Septum (geht nur bei p




Autosampler‐Ausführungen: 

A: Pull‐Loop 

B: Push‐Loop 

C: Integral‐Loop 

1: Proben‐Vial, 2: Spritze mit Schrittmotor, 

3: Schlaufe, 4: von der Pumpe, 5: zur Säule, 

6: zum Abfall, 7: Niederdruck‐Dichtung, 

8: Hochdruck‐Dichtung, 9: Position d. 

beweglichen Schlaufe wenn das Ventil 

gedreht und die Probe auf die Säule 

transferiert wird 

21 

2.6. Vorsäulen 

Opfersäule: grobes Silicagel od. auf 

Silicagel‐Basis. Ziel: mobile Phase 

Konditionieren 

Schutzsäule: identische od. chem. 

ähnliche stat. Phase wie Hauptsäule. 

Verunreinigungen od. stark retardierte 

Stoffe zurückgehalten 

22



2.7. Säulen 

23 

2.7. Säulen 

Säulenmaterial: 

• Meist aus Stahl (Cr/Ni/Mo): 

Druck beständig, relativ inert gegen chemische Korrosion (außer Cl ‐ , Li + bei 

tiefem pH), glatte Oberfläche (innen) 

• Glas (stahlummantelt): inert, korrodieren nicht 

• Tantal: korrosionsbeständig aber schlecht formbar, teuer! 

• Kunststoff: Peek, PE 

Dimensionen: 

ID: 

• Analytische Zwecke: 2‐5mm 

• Präp. LC: 10‐25.4mm (bis 1m) 

• Kapillar‐HPLC: 5‐50µm 

• Mikro‐HPLC: 0.2‐1mm 

Länge: 5‐30cm je nach Partikeldurchmesser der stat. Phase (präp. LC bis 1m) 

24



2.7.1. Stationäre Phasen 

Korngrößenverteilung: sollte möglichst eng sein 

Verhältnis (Ø) 1:1.5 oder höchstens 1:2 kleinstes:größtes Korn 

Warum: kleinstes Korn bestimmt Permeabilität, größtes die Bodenzahl 

d.h.: kleines Korn –hoher Strömungswiederstand, großes Korn –starke 

Bandenverbreiterung 

25 

Theoretische Hintergründe 

26




w: Basisbreite des Peaks 

t o 

: Totzeit (Durchbruchszeit) –Zeit die mobile Phase benötigt um durch die Trennsäule zu 

wandern. Lineare Geschwindigkeit u = L/t o 

t R 

: Retentionszeit; Zeit zwischen Einspritzen und Registrierung des Peakmaximums 

t‘ R 

: Netto Retentionszeit; „Aufenthaltszeit eines Stoffes in der stationären Phase“ 

Retentionszeit abhängig von der Fließgeschwindigkeit d. mob. Phase und d. Länge d. Säule. 

Für Charakterisierung einer Substanz ungeeignet. Besser: Retentionsfaktor od. k‐Wert 

Entspricht dem Molverhältnis der 

Komponente in der stat. und mob. Phase 

27 


k: optimal zw. 1 und 10 

Kleine k‐Werte: keine (ungenügende) Auftrennung 

Große k‐Werte: lange Analysenzeiten 

k‐Wert ist mit Verteilungskoeff. verknüpfbar: k=K x 

V s 

/V M 

d.h. k ist dem Volumen bzw. der spez. Oberfläche der stationären Phase direkt proportional! 

Trennung von Komponenten nur möglich wenn sie sich in ihren k‐Werten unterscheiden! 

Maß dafür ist der Trennfaktor α (= Selektivität) 

Ist α=1: keine Trennung da beide Retentionszeiten gleich groß sind 

28




Auflösung R zweier benachbarter Peaks – definiert durch Quotient aus Abstand der beiden 

Peakmaxima, d.h. der Differenz der beiden Retentionszeiten und dem Mittel aus den 

Basisbreiten 

w ½ 

: Peakbreite auf halber Höhe des Peaks 

Bei R=1, unvollständige Trennung; R sollte mindestens 1.5 betragen 

Trennstufen‐ oder Bodenzahl N: Maß für die Trennleistung einer Säule 

Trennstufenhöhe H(HETP): H=L/N (L=Säulenlänge) 

29 


Ursachen: 

1. Eddy‐Diffusion 

2. Strömungsverteilung 

Enge Korngrößenverteilung 

1,2: von Strömungsgeschwindigkeit der 

mobilen Phase unabhängig! 

30




Ursachen: 

3. Diffusion d. Probemoleküle in der mobilen Phase (Längsdiffusion) 

Ausbreitung der Probemoleküle ohne äußere Einflüsse 

Ursache: Konzentrationsgefälle 

Beeinflusst durch: kl. Teilchen der stat. Phase 

zu kleine Strömungsgeschwindigkeit 

rel. gr. Diffusionskoeff. der Probe 

Abhilfe: Strömungsgeschwindigkeit so groß wählen, dass 

Längsdiffusion nicht störend wirkt 

u: Strömungsgeschwindigkeit d. mob. Phase 

D m : Diff.koeff. d. Probe in der mob. Phase 

d p : Partikeldurchmesser 

31 


Ursachen: 

4. Stoffaustausch: eigentliche chromatographische Effekt 

Probemolekül dringt in Pore ein und verändert 

Position nur mehr durch Diffusion. Diffusion von 

Viskosität der mob. Phase abhängig. 

Wichtig: je höher u desto größer die 

Bandenverbreiterung. 

Abhilfe: kleine Teilchen für stat. Phase, 

Lösungsmittel mit kleiner Viskosität. 

32




Viele Effekte beeinflussen sich gegenseitig 

Optimaler Kompromiss lässt sich dennoch finden (ist aber immer nur für die jew. 

Applikation gültig) 

H=min, N=max, u=min 

33 

Optimierung 

Frage: Was will ich –Was habe ich –Wie mache ich es? 

Versch. Ziele: besser trennen (R), schneller trennen (t R 

), „mehr sehen“ 

(Nachweisgrenze), billiger trennen (Ökonomie), mehr trennen (Probendurchsatz) 

Verbesserung der Auflösung –Was kann (sollte) man tun: 

•k‐Wert: soll zwischen 1‐10 sein 

ε°(Stärke) mobile Phase verändern 

•N vergrößern 

neue Trennsäule, längere Trennsäule, u optimieren 

Aber: R prop. √N d.h. Verdoppelung von N ergibt nur √2 bessere 

Auflösung!! 

Und: Analysenzeit nimmt zu. η‐Mobile Phase beachten (Druck!) 

•α verbessern 

Mobile Phase ändern (nicht ε° sondern WW‐Eigensch. 

z.B. ACN anstelle MeOH, pH‐Wert, etc.) 

Partikelgröße bzw. ev. auch andere stat. Phasen verwenden od. 

34



Unvollständige Auflösung 

α erhöhen 

k erhöhen 

N erhöhen 

35 

grobkörnig 

36



Vorteil kl. Innendurchmesser 

Dünne Säulen bieten zwei Vorteile: 

1.Geringerer Lsg.mittelverbrauch weil V R 

~d C2 

(d C 

Säulendurchmesser) 

Bsp.: 4.6mm Säule 10ml 

3.2mm Säule 4.8ml 

2mm Säule 1.9ml 

1mm Säule 0.5ml 

Faktor 20x weniger Lsgs.mittel!! 

2.Besseres Verhältnis Signalhöhe zu Probenkonzentration weil c max 

~ 1/d 

2 

C 

Bsp.: 4.6mm Säule 0.1mV 

3.2mm Säule 0.21mV 

2mm Säule 0.53mV 

1mm Säule 2.1mV 

Faktor 20x höheres Signal!! 

37 


Korngrößenverteilung: sollte möglichst eng sein 

Verhältnis (Ø) 1:1.5 oder höchstens 1:2 kleinstes:größtes Korn 

Warum: kleinstes Korn bestimmt Permeabilität, größtes die Bodenzahl 

d.h.: kleines Korn –hoher Strömungswiederstand, großes Korn –starke 


38




Typen von stat. Phasen: 

1.Poröse Partikel: meist verwendet; Korngröße 3, 3.5, 5, 10µm. 

Faustregel: 10 auf 5 auf 3µm N jew. verdoppeln aber Druck jew. 4x 

2.Unporöse Partikel kleiner Korngröße (1‐2µm): Kapazität 50x kleiner als bei porösen 

Phasen, Strömungswiederstand hoch, aber C‐Term (Stoffaustausch) wird sehr klein. 

Konsequenz? 

39 


Typen von stat. Phasen: 

3.Dünnschichtteilchen: eher selten verwendet (Schutzsäulen), Ø30µm 

4.Perfusionspartikel: hochvernetztes Styrol‐Divinylbenzol 

Durchflussporen 

Diffusionsporen 

Große Durchflussporen (Ø 600‐800nm), 

enge Diffusionsporen (Ø 80‐150nm) 

Diffusionswege in engen Poren kurz, 

Trennung schnell, van Deemter günstig 

Strömungswiederstand klein, üblich 

20µm Phasen 

5. Monolithische Phasen: besteht aus einem 

einzigen Stück, chrom. Bett ist poröser Stab 

nicht aus einzelnen Partikel. Sehr günstige van 

Deemter Kurve! 

40




Typische Materialien: 

1)Silicagel (Kieselgel): vielseitig verwendbar (normal phase, RP, SEC), modifizierbar! 

Porenweite sollte gr. als 5nm sein, Spezifische Oberfläche (100m 2 /g 30nm, 

300m 2 /g 10nm, 500m 2 /g 6nm), k abhängig von Oberfläche! pH‐Beständigkeit pH 1‐8 

41 


Modifikationen: viele Möglichkeiten, spez. Eigenschaften, end‐capping zusätzliche Option 

Si OH 

Si, Silica 

Si CH 3 

Si 

CN 

C1, TMS, Trimethyl 

Si NO 2 

NO 2 , Nitro 

Si 

C2, RP-2, Dimethyl 



Si NH 2 

NH 2 , APS, Amino 

Aminopropylsilyl 

Si 

Si 

C3, Propyl 

Si 

Phenyl, C 6H 5 

C4, Butyl 

Si 

Si 

O 

OH 

OH 

OH, Diol, 

Glycerol 

Si 

C6, Hexyl 

C8, MOS, RP-8, LC8, Octyl 

Si 

CN 



Si 

C18, ODS, RP-18, LC18, Octadecyl 

Normal phase 

Reversed phase 

42



2.7.1. Stationäre 

Phasen 

2) Styrol‐Divinylbenzol: vernetzte polymere Phase, großer pH‐Bereich (1‐13), Packungs‐ 

Volumen von Mobiler Phase und Ionenstärke abhängig! Unterschiedlich druckstabil, 

RP‐fähig, üblicherweise aber in GPC eingesetzt (wichtigste Phase) da def. Porenweite 

herstellbar (Vernetzungsgrad) 

43 


Phasen 

3) Aluminiumoxid: an sich basisch aber umwandelbar. Neutral f. Adsorptions‐ 

Chromatographie, sauer (schw. Anionentauscher), basisch (schw. Kationentauscher). 

Stabiler als Silicagel: pH 2‐12 aber kleinere Bodenzahl! Kann auch derivatisiert 

werden. 

4) Magnesiumsilikat: für Spezialanwendungen, Vorsicht: kann viele Stoffe 

chemisorbieren (Aromaten, Ester, Amine) 

5) Poröses Glas: B 2 

O 3 

, druckstabil, chemikalienbeständig (Ausnahme: starke Alkalien), 

lässt sich wie Silicagel modifizieren, breites Einsatzgebiet 

6) Hydroxy‐Methacrylat‐Gel: modifizierbar, sehr polar, hauptsächlich zur Gelfiltration 

7) Hydroxylapatit: hexagonal kristallines Calciumphosphat, druckbeständig bis 150bar, 

eignet sich besonders zur Trennung von Proteinen und anderen Biopolymeren 

44




Phasen 

8) Agarose: vernetztes Polysaccharid, beständig pH 1‐14, vielfältig modifizierbar, 

Anwendung in der Affinitätschromatographie 

9) Poröser Grafit: ganz spezielles Material, beständig 10M Säure bis 10M Base! 

Besondere Umkehrphasen Eigenschaften (Elutionsreihenfolge), Temperaturstabil, 

für Trennung von sehr polaren und ionischen Verbindungen, großer starrer 

Moleküle (C 50 

Naturstoffe) und zur Isomerentrennung 

10) Titandioxid: kristallines TiO 2 

mit basischen OH‐Gruppen auf der Oberfläche, daher 

stabil bei hohem pH. Einsatz: Normal und Umkehrphase 

11) Zirkondioxid: ähnlich wie TiO 2 

, kann auch durch Ligandentausch mit Analyt in WW 

treten da Lewis‐Säure 

45 

LC‐Trennverfahren 

I. Adsorptions‐Chromatographie (normal phase): 

Silanol‐Gruppen schließen schwache „Bindung“ mit Analyten wenn folgende WW 

möglich sind: 

• Dipol‐induzierter Dipol 

• Dipol‐Dipol 

( mit funktionellen Gruppen) 

• H‐Brückenbindung 

• π‐Komplex‐Bindung (mit Doppelbindungen) 

Adsorption = Bindungsknüpfung, Desorption=Lösung der Verknüpfung 

Adsorptionsstärke und damit die k‐Werte (Elutionsreihenfolge) nimmt zu: 

Gesättigte KW‘s < Olefine < Aromaten ≈ org. Halogenverb. < Sulfide < Ether < Nitroverbindungen 

< Ester ≈ Ketone < Alkohole ≈ Amine < Sulfone < Sulfoxide < Amide < 

Carbonsäuren 

Wichtig: bei mehreren funkt. Gruppen bestimmt die polarste das 

Retentionsverhalten! 

46




Elutionskraft (Stärke) des 

Lsgs.mittel entscheidend für 

Trennung. Oft mehrere Versuche 

notwendig für optimales 

Gemisch. DC! 

Selektivität wichtig für Trennung 

aber unabhängig von ε°! 

Lokalisierung und Basizität zus. 

entscheidend 

Üblicherweise isokratisch!! 

47 


II. 

Umkehrphasen‐Chromatographie (reversed phase): 

Stationäre Phase weniger polar als mobile Phase 

am häufigsten verwendet: C 18 

(ODS), C 8 

, Cyclohexyl, Phenyl 

Retentionsreihenfolge (abnehmend): Aliphaten – induzierte Dipole (z.B. CCl 4 

) – 

permanente Dipole (z.B. CHCl 3 

) – schwache Lewis‐Basen (Ether, Aldehyde, Ketone) – 

starke Lewis‐Basen (Amine) – schwache Lewis‐Säuren (Alkohole, Phenole) –starke 

Lewis‐Säuren (Carbonsäuren) 

In homologen Reihen steigt Retention mit Kettenlänge 

48




Retention ist Vol.verhältnis von stat. und mobiler Phase direkt proportional d.h. die 

Retention ist stärker: 

• Je länger die Alkylkette ist (C 18 

retardiert stärker als C 8 

) 

• Je größer die Bindungsdichte der Alkylketten (in Gruppen pro mm 2 der 

Oberfläche) ist 

• Je höher der Grad des end‐capping ist 

• Je dicker die org. stat. Phase ist (polymere retardieren stärker als monomere). 

• Od. zus.gefasst: je höher der Kohlenstoffgehalt des Materials ist 

Starke Retention bedeutet aber auch, dass die Analyse länger dauert oder, dass ein 

höherer Prozentsatz B‐Lösungsmittel notwendig ist 

49 


Mobile Phase ‐ Gemisch von Wasser od. Pufferlösungen mit: 

MeOH 

CH 3 

CN 

EtOH 

abnehmende Polarität 

i‐PrOH 

DMF 

zunehmende Elutionskraft 

n‐PrOH 

Dioxan 

THF 

Meist aber Gradient (Wasser + B) 

η und Reinheit der mobilen Phase 

beachten! 

Sonderfall HIC (Hydrophobic‐Interaction‐Chromatographie): rein wässr. mobile Phase zur 

Proteintrennung. Trennung über Änderung der Salzkonzentration bzw. pH‐Wert 

50




III. Chromatographie mit chemisch gebundenen Phasen = mod. Silicagel: 

Vorteil: normal und reversed phase möglich 

Gradienten auch möglich 

schnelle (Rück‐) Equilibrierungszeit 

keine Desaktivatoren nötig 

Beispiele: 

•Diol: ähnlich wie Silicagel; WW über H‐Brücken 

Verwendung: Steroide, org. Säuren, 

Biopolymere, Tenside, Tetracycline, etc. 

51 


• Nitril (Cyano): kleinere Polarität als Silicagel, 

jedoch kleinere Retention bei gleicher mobilen 

Phase. RP‐möglich. Besondere Selektivität 

gegenüber Doppelbindungssystemen. 

• Amino: klassisch in Zucker‐ und Glykosidanalytik, 

kann in H‐Brücken als Protonenakzeptor und 

Donator wirken. Bei pH‐3 (Phosphatpuffer) 

anorg. und org. Anionen trennbar 

Beispiele: Acetat, Acrylat, Glycolat, Formiat, 

Nitrit, Bromid, Nitrat, Iodat, Dichloracetat. 

• Nitro: selektiv für Aromaten! Sehr leistungsfähig 

52




53 


Typen: 

SAX Starker Anionenaustauscher 

WAX Schwacher Anionenaustauscher 

SCX Starker Kationenaustauscher 

WCX Schwacher Kationenaustauscher 

AE Aminoethyl ‐CH 2 ‐CH 2 ‐NH 

+ 

3 WAX 

CM Carboxymethyl ‐CH 2 ‐COO ‐ WCX 

DEA Diethylamin ‐NH(CH 2 ‐CH 3 ) 

+ 

2 WAX 

DEAE Diethylaminoethyl ‐CH 2 ‐CH 2 ‐NH(CH 2 ‐CH 3 ) 

+ 

2 WAX 

DMAE Dimethylaminoethanol ‐O‐CH 2 ‐CH 2 ‐NH(CH 3 ) 

+ 

2 WAX 

PEI Polyethylenimin ‐(NH‐CH 2 ‐CH 2 ‐) n ‐NH 

+ 

3 WAX 

QA Quat. Amin ‐NR + 3 (R z.B. CH 3 ) SAX 

QAE Quat. Aminoethyl ‐CH 2 ‐CH 2 ‐N(CH 2 ‐CH 3 ) 

+ 

3 SAX 

SA Sulfonsäure ‐SO 

‐ 

3 SCX 

54



Einige Regeln: 


• Erhöhung der Ionenstärke des Gegenions verkleinert die Retentionszeit 

• pH‐Erhöhung verkleinert Retentionszeit beim Kationenaustausch 

• pH‐Erniedrigung verkleinert Retentionszeit beim Anionenaustausch 

Wahl des Gegenions: Ionenaustauscher bevorzugen 

• Das Ion mit höherer Ladung 

• Das Ion mit kleinerem Durchmesser 

• Das Ion mit besserer Polarisierbarkeit (Induzierbarkeit eines Dipols) 

Kationenaustausch: Retentionszeit steigt durch Austausch 

Ba 2+ ‐ Pb 2+ ‐ Sr 2+ ‐ Ca 2+ ‐ Ni 2+ ‐ Cd 2+ ‐ Cu 2+ ‐ Co 2+ ‐ Zn 2+ ‐ Mg 2+ ‐ Mn 2+ ‐ UO 

2+ 

2 

‐ 

Te + ‐ Ag + ‐ Cs + –Rb + ‐ K + ‐ NH 4+ 

‐ Na + ‐ H + ‐ Li + 

Anionenaustausch: Retentionszeit steigt durch Austausch 

Citrat –Sulfat–Oxalat–Tatrat–Iodid–Borat–Nitrat– Phosphat – 

Chromat –Bromid– Rhodanid –Cyanid–Nitrit–Chlorid–Formiat– 

Acetat – Fluorid –Hydroxid ‐ Perchlorat 

55 


V. Ionenpaar‐Chromatographie: 

Alternative zu IEC 

Verwendung: wenn Probe aus Mischung von Säuren, Basen und Neutralstoffen 

besteht 

Prinzip: Mobiler Phase wird org. ionischer Stoff zugesetzt, der mit entgegengesetzt 

geladener Probenkomponente ein Ionenpaar bildet. Dieses kann durch RP 

chromatographiert werden. 

Kationische Proben: z.B. Alkylsulfonat 

Anionische Proben: z.B. Tetrabutylammoniumphosphat 

wenn sowohl kationische als auch anionische Stoffe: eine Komponente maskieren, die 

andere durch entspr. pH‐Wert unterdrückt (in undissoziierte Form überführt) 

56




VI. Ausschluss‐Chromatographie: SEC – GPC(org.)/GFC(wässr.) 

Unterschied zu allen and. Methoden. Trennung nicht nach WW sondern nach 

Molekülgröße 

Stat. Phase: poröses Material 

57 


Charakteristika: 

• Alle injizierten Moleküle werden eluiert 

• Chromatogramm mit erreichen der Totzeit beendet 

• Elutionsvol. (Elutionszeit) von Molekülgröße d.h. indirekt von molarer Masse abh. 

• Begrenzte Peakkapazität (Anzahl der Peaks die mit best. Aufl. voneinander 

trennbar sind) 

• Trennbar: Moleküle die um mind. 10% in Molekülmasse unterscheiden 

• Keine Peakverbreiterung mit zunehmender Retentionszeit 

• Geringere Bodenzahl als sonst in der HPLC (länger Aufenthaltszeit der Moleküle in 

stagnierender mobiler Phase ist sogar erwünscht) 

• Wichtig: andere van Deemter Kurve da B‐Term (Diffusion) vernachlässigbar! 

Trennleistung umso höher je langsamer die Trennung durchgeführt wird 

• Keine WW‐Gleichgewichte d.h. große Stoffmengen trennbar 

58




Molmassenverteilung: über Kalibration mit geeigneten Standards 

59 


Phasensysteme: nur 3 Anforderungen an mobile und stat. Phase: 

1. Mobile Phase soll gutes Lösungsmittel für Probe sein 

2. Probe soll keine WW mit stat. Phase eingehen 

3. Mobile Phase darf stat. Phase nicht schädigen 

Wichtig: Säulen mit Sorgfalt behandeln (toll teuer!!), Vorsäulen! Detergenzienzusatz! 

Anwendung: breite Verwendungsmöglichkeit, hauptsächl. Polymer und Biopolymer 

Analytik, Naturstoffe, komplexe Mischungen, biol. Materialien 

Verwendung von mehreren Säulen (hintereinanderschalten) möglich 

Trennbereich (Masse) groß: bis 10 8 

1Å=0.1nm! 

Molare 

Masse 

60




VII. Affinitätschromatographie: 

Methode mit der größten Spezifität –WW ist biochemischer Art z.B.: 

• Antigen ↔ Antikörper 

• Enzym ↔ Inhibitor 

• Hormon ↔ Träger 

61 

2.8. Detektoren 

Aufgabe: erkennen wenn sich Zus.setzung der mobile Phase ändert –diese in el. Signal 

umwandeln und der Datenauswertung weiterleiten. Klingt einfach ist es aber nicht 

(immer)! 

Der ideale Detektor soll: 

•Entw. alle Peaks gleich empf. registrieren od. nur die Stoffe die uns interessieren 

•Unempfindlich gegenüber Änderungen der mob. Phase (Gradiententrennung) od. Temp. 

•Sehr kl. Stoffmengen erfassen können (Spurenanalyse) 

•Kl. Zellvolumen (kein Beitrag zur Bandenverbreiterung) 

•Rasch reagieren (Peaks schnell erfassen) 

•Leicht handhabbar, robust, billig 

Utopie!! 

62




Spezifische Detektoren 

• UV Detektor 

• Fluoreszenz Detektor 

• Elektrochemischer Det. 

• Lichtstreudetektor (ELSD) 

Unselektive Detektoren 

• RI Detektor 

• Dichte Detektor 

• Leitfähigkeitsdetektor 

Spezielle Detektoren 

• Massenselektiver Det. 

• (FT)IR Detektor 

63 


Wichtig: jeder Detektor hat einen eigenen linearen Bereich. Nur in diesem Bereich ist das 

Signal proportional der eingespritzten Menge!!! 

64



2.8.1. UV‐Detektor 

Am häufigsten verwendet da empfindlich und gr. linearer Bereich. Auch f. Grad.elution. 

Nachweisbar: 

•Hauptsächlich Aromaten und ungesättigte (konj.) Verbindungen 

•Doppel‐ und Mehrfachbindungen 

•Carbonyl‐Verbindungen (‐C=O) 

•‐Br, ‐I, (tlw. Schwefel‐ und Stickstoff‐Verbindungen) 

65 

2.8.1. UV‐Detektor 

Was wird gemessen? 

Abschwächung des Lichtstrahls beim Durchtritt durch die Detektorzelle 

Lambert‐Beer: E = ε c d 

Lichtquellen: 

Fixwellenlänge: Niederdruck‐Hg‐Dampflampen (253.7nm), Cd‐Lampen (229nm), 

Zn‐Lampen (214nm) 

Kontinuierliche Wellenlänge: Deuterium (bis 340nm), Wolfram (340‐850nm) 

Vorteile UV: selektive bis unselektive Detektion möglich, großer linearer Bereich, gut 

geeignet zur Gradientenelution, Substanzen werden nicht zerstört 

Nachteile UV: Temperaturabhängigkeit (jedoch nur gering), Sauerstoff im Eluenten 

absorbiert UV‐Strahlung sehr stark und muss deshalb sorgfältig entfernt werden 

66



2.8.2. DAD‐Detektor 

Prinzip: 

•polychromatisches Licht (Deuterium‐ oder Wolfram‐Lampe) wird auf die Probe 

eingestrahlt (wellenlängenselektive Absorption durch die Bestandteile der Probe) 

•nach Durchstrahlung der Probe wird der polychromatische Lichtstrahl auf ein Gitter 

gelenkt, das ihn in seine Teilstrahlen zerlegt 

•Anzahl der Teilstrahlen entspricht der Anzahl der Photodioden auf dem Array 

•Ergebnis: dreidimensionale Abhängigkeit von Zeit, Absorption und Wellenlänge 

67 

2.8.2. DAD‐Detektor 

Für Substanzklassen wie UV‐Detektor 

Vorteile DAD: optimale Wahl für die Einzelwellenlängenbestimmung ist leicht möglich, 

großer linearer Bereich, verschiedene Wellenlängen sind gleichzeitig bestimmbar, 

Veränderung der Wellenlänge während der chromatographischen Trennung ist 

programmierbar. 

Nachteile DAD: siehe UV 

68



2.8.3. Fluoreszenz‐Detektor 

• Die Probe wird in der Durchflussmesszelle mit 

UV‐Strahlung einer bestimmten Wellenlänge 

bestrahlt (Lichtquellen: Xenon‐, Deuteriumoder 

Quecksilber‐Lampen). 

• Verbindungen absorbieren das eingestrahlte 

Licht und emittieren ein längerwelliges 

entweder sofort (fluoreszieren) oder 

zeitverzögert (phosphoreszieren). 

• Das in alle Richtungen emittierte Licht der Probe 

wird lediglich senkrecht zur 

Einstrahlungsrichtung gemessen, um zu 

verhindern, dass das Anregungslicht auf die 

Photomesszelle (Photomultiplier) fällt. 

Empfindlichkeit bis 1000x höher 

als bei UV!! 

69 

2.8.3. Fluoreszenz‐Detektor 

Verwendung: konj. zyklische Verbindungen, mehrkernige Aromaten, generell alle Stoffe 

die fluoreszieren od. von denen fluoreszierende Derivate hergestellt werden können. 

Vorsicht: gewisse Stoffgruppen können die Fluoreszenz löschen! (‐CO 2 

H, ‐SH, ‐NO 2 

, O 2 

) 

Vorteile: selektive Detektion, alle in der HPLC gewöhnlich verwendeten Eluenten sind 

keine Fluorophore, kaum Beschränkungen bei der Auswahl, gut geeignet zur 

Gradientenelution, Substanzen werden nicht zerstört 

Nachteile: Temperaturabhängigkeit (jedoch nur gering), Eluentenbestandteile können zum 

Quenching der emittierten Strahlung führen (auch O 2 

) 

70



2.8.4. RI‐Detektor 

Prinzip: Die unterschiedliche Ablenkung/Brechung eines Lichtstrahles beim zweimaligen 

Durchgang durch die Mess‐ und Referenzzelle verändert den räumlichen Ort, an dem der 

Strahl mit maximaler Intensität gemessen werden kann. 

• Ein Lichtstrahl (L1) wird durch die Referenzzelle und 

anschließend durch die Messzelle geleitet, dann an 

einem Spiegel reflektiert und dringt erneut durch beide 

Zellen. 

• Mit einer verstellbaren Glasplatte wird der Lichtstrahl 

(L2) so eingestellt, dass beim Durchgang des reinen 

Eluenten durch die Messzelle die maximale Intensität 

die Photozelle erreicht (Nullabgleich). 

• Strömt ein Analyt durch die Messzelle, ändert sich der 

Brechungsindex im Vergleich zum Eluenten im 

Referenzkanal. 

• Der Lichtstrahl (L2) kann nicht mehr mit maximaler 

Intensität auf die Photomesszelle treffen. 

• Änderung im Stromfluss bewirken ein Peak im 

Chromatogramm. 

71 

2.8.4. RI‐Detektor 

Was kann detektiert werden: 

Alle Verbindungen, deren Brechungsindex sich von dem des Eluenten genügend 

unterscheidet 

Vorteile RI: universelle Detektion, Selektivität kann durch die Wahl des Eluenten verändert 

werden ‐ da relativ zu diesem bestimmt wird, Substanzen werden nicht zerstört 

Nachteile RI: weniger (Faktor 1000) empfindlich als z.B. der UV/VIS‐Detektor, RI‐Detektor 

häufig nur als Ergänzung zu diesem; sehr starke Temperaturabhängigkeit (sehr genaue 

Thermostatierung erforderlich) und Druckabhängigkeit; Gradienten sind schwierig 

(Eluentenvormischung muss erfolgen); Eluentenwechsel erfordert das Austauschen des 

Lösungsmittels in der Referenzzelle und erneutes Thermostatieren 

72



2.8.5. Elektrochemischer‐Detektor 

Detektionsprinzip: Durch das Eluat wird Strom geleitet und bei konstantem 

Elektrodenpotenzial gegen die Zeit gemessen. An den Elektroden wird der Analyt 

umgesetzt (umgesetzte Stoffmenge ca. 1‐10 %) und es werden Elektronen über die 

Phasengrenze transportiert: 

Kathode: Elektronen gehen aus der Elektrode in die Lösung über (Reduktion) 

Anode: Elektronen kommen aus der Lösung in die Elektrode (Oxidation) 

Arbeitselektrode (AE) ‐ besteht aus glasartigem 

Kohlenstoff und dient der Verfolgung der 

elektrochemischen Vorgänge 

Hilfselektrode (HE) ‐ transportiert den Strom aus der 

Oxidation bzw. Reduktion 

Referenzelektrode (RE) ‐ Elektrode 2. Art (Ag/AgCl) 

ist hochohmig geschaltet und sorgt damit für 

gleichmäßige Spannung an der AE 

Der Stromfluss wird somit zwischen AE und HE 

gemessen. 

73 


Was kann detektiert werden? 

Reduzierbare Verbindungen: 

Oxidierbare Verbindungen: 

•Nitrosamine, Diazo‐Verbindungen 

• aromatische Phenole, 

•Aldehyde, Ketone 

Hydroxylverbindungen 

•Olefine, Nitro‐Verbindungen, Halogene 

• Amine und Amide 

•Seltener: gelöster Sauerstoff und gelöste 

• Mercaptane 

Schwermetalle 

• Indole, Chinoline 

• Azide 

Selektivität kann verändert werden (Elektrodenpotential): 

•kleines Elektrodenpotential: hohe Selektivität 

•großes Elektrodenpotential: universelle Bestimmung möglich 

74




Vorteile Leitfähigkeitsdetektor: 

•selektivere Detektion als mit dem UV‐Detektor, weil nur elektrochemisch aktive 

Substanzen detektierbar 

•einfacher Aufbau 

•Kostengünstig 

Nachteile: 

•lineare Bereich und Reproduzierbarkeit sind gering 

•hohes Rauschniveau 

•kein Gradientenbetrieb möglich 

•keine unpolaren Eluenten verwendbar, da der Strom geleitet werden muss (keine 

Adsorptionschromatographie) 

•stark empfindlich für die Pulsation des Flusses 

75 

2.8.6. Lichtstreuungsdetektor 

ELSD (Evaporative Light Scattering Detector): Für unselektiven Nachweis von nicht 

flüchtigen Verbindungen. 

Prinzip: Eluat wird in Inertgasstrom (N 2 

) 

zerstäubt. Gebildete Tröpfchen werden 

verdampft, Partikel bleiben zurück die 

durch Lichtstrahl driften und ihn streuen. 

Streulicht wird von Fotodiode registriert. 

Wichtig: mobile Phase muss flüchtig sein! 

Probe geht verloren! 

76



2.8.7. Andere Detektoren 

Leitfähigkeitsdetektor: 

klassischer Detektor der Ionenchromatographie 

Fotoleitfähigkeitsdetektor: 

selektiv für Halogen‐ und Stickstoffverbindungen 

Infrarotdetektor: 

selektiv für Vielzahl org. Verbindungen; richtige Wellenlänge wählen! Empf. wie 

RI 

Radioaktivitätsdetektor: 

zum Nachweis von β‐Strahler 3 H, 14 C, 32 P, 35 S und 131 I 

77 

2.8.8. Massenspektrometer 

1. APCI: Atmospheric pressure chemical 

ionizaton 

− Ionen durch Koronaentladung (3‐6 kV) erzeugt 

− Liefert Molekülionen (M+H)+, neg. ionisierung 

möglich 

− Günstig für kleine, mittel bis apolare Moleküle 

− Ungünstig für thermolabile Verbindungen 

− Für wässr. und nichtwässrige mobile Phasen 

− Ev. Zusätze bei wässr. Eluenten um gute 

Ionisation zu erhalten 

− Stoffstromabhängiges Signal 

− Probe geht verloren 1) Eluat aus HPLC; 2) Zerstäubergas; 3) Heizung; 4) 

Nadel f. Koronaentladung; 5) Abschirmgas; 6) 

Skimmer; 7) Quadrupol 

78



2.8.8. Massenspektrometer 

2. ESI (APESI): (Atmospheric pressure) electrospray ionization 

− Ionen durch „Coulomb‐Explosion“ gel. Teilchen 

erzeugt 

− Bildung einfach od. mehrfach gel. Ionen 

− Günstig für thermolabile Analyten und 

Makromoleküle 

− Günstig für wässr. Analyten 

− Für pos. Ionisierung pH≈5 günstig. Zusätze 

Ameisen‐, Essigsäure 

− Für neg. Ionisierung pH ≈9 günstig. Zusätze 

Ammoniak, TEA, DEA 

− Konz.abh. Signal 

− Probe geht verloren! 

1) Eluat aus HPLC; 2) Zerstäubergas; 3) 

Hochspannung; 4) gel. Tröpfchen; 5) 

Verdampfung; 6) Coulomb Explosion; 7) 

Abschirmgas; 8) Skimmer; 9) Quadrupol 

79 

Nachweisgrenzen 

80



1. Probe 

Einige Anforderungen an die Proben: 

• Muss vollständig löslich sein (logisch) 

• Muss in der mobilen Phase löslich sein (Vorsicht bei Gradienten!) 

• Ev. filtrieren 

• Konzentration richtig wählen! 

• Probe (wenn man etwas über sie weis) bestimmt die Trennstrategie 

• Vorwissen einbringen (DC, Siedepunkt, Brechungsindex, etc.) 

• Ev. Lit. Angaben 

81 

Trennstrategien 

82




nein nein nein 

k‐Werte klein? k‐Werte mittel? k‐Werte groß? Werden gar keine 

Peaks eluiert? 

isokratisch mit isokratisch mit ca. isokratisch mit ca. andere Methode 

Wasser eluieren, 50% Acetonitril 90% Acetonitril versuchen: 

verbesserte eluieren eluieren, verbesserte 1. NH2‐Phase mit 

Auflösung? 

ja 

optimieren 

nein 

Auflösung? 

nein 

ja 

Methanol/ 

Dioxan 

2. Diol‐Phase mit 

Acetonitril/ 

Tetrahydrofuran 

3. Silicagel mit 

Hexan/tert. Butylmethylether 

optimieren pH oder Ionenstärke optimieren Gradient mit 

des Eluenten ändern, 

Dioxan/Wasser 

oder Ionenaustausch‐ 

versuchen oder 

Chromatographie, 

nicht wässrige 

evtl. Ionenpaar‐ 

Umkehrphasen‐ 



mit Acetonitril/ 

Dichlormethan 

83 


84



Und zum Schluss 

Woher weis ich wie viel drinnen ist? 

Methoden der Quantitativen Analyse 

85

1 

CHROMATOGRAFISCHE TRENNVERFAHREN IN DER 

ORGANISCHEN CHEMIE 

GASCHROMATOGRAFIE 

M.Mittelbach, 2003 

EINLEITUNG 

Die Gaschromatografie wurde im Jahre 1997 50 Jahre alt; im Juni 1947 wurde an der Universität 

Innsbruck der erste Gaschromatograf von Erika Cremer und Fritz Prior vorgestellt. 1958 Patent wurde 

Golay das Patent für Kapillartrennsäulen erteilt, 

1958 beschrieb Kovac den Retentionsindex. 

Die Gaschromatografie ist wie die HPLC eine Trennmethode zur Gewinnung reiner Stoffe sowie für 

die qualitative und quantitative Analyse von Mischungen. Sie dient sowohl zum Nachweis bekannter 

Verbindungen (target analysis) als auch zur Strukturaufklärung unbekannter Verbindungen (Hinweis 

Kurs: Analyse eines Parfums!), sie ist die ideale Ergänzung zur HPLC, ist auch für Automatisation 

geeignet. 

Die mobile Phase ist immer gasförmig; 

Die stationäre Phase kann sein: 

fest: GAC oder GSC (Gasadsorptionschromatografie): Adsorption 

flüssig: GLC (Gas-liquid-chromatography): Verteilung 

1. Theoretische Grundlagen 

1.1 Konzept der theoretischen Böden: 

Martin und Synge, Nobelpreis 1952 

Dynamisches System: Serie aufeinanderfolgender Verteilungsschritte, bei jeder Stufe 

Gleichgewichtseinstellung zwischen mobiler und stationärer Phase. 

Bei einer Vergrößerung der Trennstufenzahl befindet sich der gelöste Stoff in einem schmäleren 

Bereich des Gesamtsystems.

2 

Reale Chromatografie ist kontinuierlicher Prozeß mit einer Serie von Gleichgewichtseinstellungen. 

Diese heißen "theoretische Böden" (Begriff aus der Destillation) 

Teilt man die Länge der Säule durch die Anzahl der theoretischen Böden, so erhält man die Angabe 

des 

Höhenäquivalentes eines theoretischen Boden 

Height Equivalent to a Theoretical Plate (HETP) 

sogenannter H-Wert 

Gute GC-Säule: H ≤ 0.1 mm, bis zu 1 Mill. theoret.Böden; eine übliche Säule hat 50.000 - 150.000 

Böden; eine gepackte Säule hat ca. 2000 - 5000 theoretische Böden 

Gute HPLC-Säule: H = 0.05 mm hat 20.000 theoretische Böden 

H = HETP = 0.18. L b 0.5 

2 (m) 

t r 

L/H = N = 5.54 (tr / b0.5)2 

L ... Länge der Trennsäule in m 

b 0.5... Bandenbreite auf halber Höhe 

tr ... Retentionszeit 

N.... Bodenzahl 

Verteilungskoeffizient: Ki = ci (l) / ci (g) 

bezieht sich auf die Konzentration 

Kapazitätsverhältnis: k´ = ni (l) / ni (g) 

bezieht sich auf die Menge 

ni = ci . v 

k´ = Ki / ß 

ß = Ki / k´ = Ci(l). ni(g) /ci (g). ni(l) = V(g) / v(l) 

Menge an mobiler Phase ist viel größer als Menge an stationärer Phase; deshalb muß man die 

Verteilungskoeffizienten K korrigieren. 

Dieser Korrekturfaktor ist das Verhältnis der Volumina der mobilen Phase und der stationären Phase 

und wird als Phasenverhältnis ß bezeichnet: 

ß = v (mobile Phase) / v (stationäre Phase) 

ß für gepackte Säule zwischen 5 und 35 

ß für Kapillarsäule zwischen 50 und 1000

3 

Die Retentionskapazität ist die Säuleneigenschaft, die das generelle Verzögern der Komponente in 

der Trennsäule bewirkt. Diese ist bei Kapillarsäulen bedeutend kleiner als bei gepackten Säulen, 

deshalb müssen Kapillarsäulen länger sein. 

1.2. Das Gaschromatogramm 

Chromatografie ist ein kontinuierlicher Vorgang, sodaß Diffusion stattfindet, welche zu einer 

Peakverbreiterung führt. 

Je länger eine Substanz in der Säule ist, umso breiter wird die eluierte Substanzzone sein. Diese 

Banden- oder Peakverbreiterung ist eine Funktion des chromatografischen Verteilungsprozesses und 

kein Diffusionsphänomen. Zusätzlich kommt es wegen der Diffusion zu einer weiteren 

Peakverbreiterung. Peakverbreiterung kann durch Temperaturprogrammierung in der GC oder durch 

Gradientenelution in der HPLC in Grenzen gehalten werden.

4 

1.3. Auflösung (Resolution): 

Ein Maß für die Güte einer Trennung. Die Auflösung (R = resolution) entspricht dem Abstand zweier 

peak-maxima dividiert durch das arithmetische Mittel der Basisbreiten der peaks. Ein R-Wert von 

mindestens 1,5 beschreibt eine befriedigende Trennung. 

R = 2 (t2 - t1) / (w1 + w2) 

w... Basisbreite 

Die Auflösung wird mit der Wurzel der Säulenlänge erhöht, Säule mit 4-facher Länge liefert eine 

doppelte Auflösung, führt jedoch auch zu einer 4-fachen Analysenzeit. 

Auflösung wichtig für: 

a) einwandfreie Ermittlung des Peakmaximums 

b) störungsfreie Ermittlung der Peakfläche 

c) präparative isolierung reiner Komponenten

5 

Die Auflösung hängt von 2 Faktoren ab: 

Selektivität: 

Sie ist ein Maß für die Wechselwirkung der Probe mit der stationären Phase, deshalb gibt es für 

bestimmte Substanzgruppen optimale stationäre Phasen. Bei falscher Wahl der stationären Phase 

kann trotz Verwendung einer Säule mit hoher Bodenzahl oft keine Trennung erzielt werden. 

Effizienz: 

Die chromatografische Wirksamkeit einer Säule (Effizienz) ist in erster Näherung unabhängig von den 

zu trennenden Stoffen, d.h. der H-Wert ist konstant. 

1.4. Van Deemter-Gleichung 

Die Diffusion wird umso kleiner, je höher die Geschwindigkeit ist, dabei wird jedoch die 

Gleichgewichtseinstellung behindert. Da die beiden Forderungen gegenläufig sind, muß man einen 

Kompromiß zwischen möglichst hoher Flußrate und bestmöglicher Gleichgewichtseinstellung suchen. 

Die Verknüpfung zwischen Diffusion, Gleichgewichtseinstellung und Flußrate wird durch die Van 

Deeter-Gleichung beschrieben: 

H = A + B / u + C . u 

u ... mittlere Geschwindigkeit der mobilen Phase 

A ... Maß für die Bandenverbreiterung durch Umströmen der stationären Phase, abhängig von der 

Güte der Packung und der Art der Säule, aber unabhängig von der Flußrate, Eddy-Diffusion, sie tritt 

nur bei gepackten Säulen auf. 

B... Bandenverbreiterung durch Longitudinal-Diffusion, mit Flußrate umgekehrt proportional

6 

C ... endliche Geschwindigkeit der Gleichgewichtseinstellung, abhängig von gleichmäßiger Verteilung 

der stationären Phase. 

Unterschiede bei den einzelnen Gasen beruhen darauf, daß die Diffusion in Gasen mit geringerer 

Molmasse (geringerer Dichte) größer ist. Deshalb muß hier mit höheren Flußraten gearbeitet werden. 

u 

= L / tm 

u... mittlere Geschwindigkeit 

L... Säulenlänge 

tm... Totzeit 

u ist vom Querschnitt der Säule abhängig; der Querschnitt ist eine quadratische Funktion des Radius, 

eine Verdoppelung des Säulendurchmessers macht eine 4 x höhere Flußrate nötig, um gleiches u zu 

erhalten: 

2 mm Säule: 20 ml/min 

4 mm Säule: 80 ml/min

7 

1.5. Retentionsindex 

Um qualitative Aussagen aus einem Chromatogramm zu erhalten, und um Chromatogramme 

vergleichen zu können, werden relative Retentionsindices eingeführt: 

Konzept von Kovats (1958): 

Retention einer Verbindung wird auf die Retention von n-Alkane bezogen. Der Retentionsindex einer 

Substanz ist gleich 100 x der Kohlenstoffzahl eines hypothetischen n-Paraffins mit der gleichen 

reduzierten Retentionszeit wie die interessierende Substanz. 

n-Alkane haben bei jeder Temperatur und auf allen Trennflüssigkeiten einen Index von 100 x die 

betreffende Kohlenstoffanzahl, z.B. n-Pentan 500, n-Octan 800 usw. 

Dieser Retentionsindex ist weitgehend unabhängig von den Versuchsparametern und damit ein 

charakteristischer Wert für eine Verbindung bei bestimmter Trennflüssigkeit und Temperatur. Indices 

werden mit Eichsubstanzen bestimmt.

8 

2. Voraussetzungen für Gaschromatografie 

Substanz muß flüchtig sein, für HPLC löslich 

Bedingung ist nicht so einschneidend, wie es zunächst erscheint, Substanzen mit einem 

Schmelzpunkt bis 150°C sind chromatografierbar, 

Temperaturen bis 400° sind möglich, oder Derivatisierungen 

Nachteil: kaum präparative Trennungen möglich 

Retentionszeit, 

GLC: Gas-flüssigchromatografie, Flüssigkeit als stationäre Phase, darf nicht flüchtig sein und 

chemisch gebunden, es gibt nur wenige Phasen 

Vielfalt an Detektoren, hohe Empfindlichkeit (im Gegensatz zu HPLC)

9 

In der GC gibt es 5 wichtige Variablen: 

Trägergas 

Probenaufgabe 

Säule bzw. stationäre Phase 

Temperaturbedingungen während der Trennung 

Detektor 

2.1. Trägergas 

In HPLC mobile Phase am schwierigsten, Detektor am einfachsten 

Natur des Gases ist eher sekundär, 

wenig reaktiven kommen in Frage: Wasserstoff, Stickstoff, Helium, Argon 

warum keine Luft oder Sauerstoff? 

Bei höheren Temperaturen nimmt Gasfluß ab, deshalb viele Geräte mit elektronischer 

Flußkontrolle. 

Hilfsgase: 

Make-up-Gas: Schönungsgas für Detektor bei Verwendung von Kapillarsäulen, wird vor dem Detektor 

zugemischt, um optimalen Fluß für Detektor zu erreichen. 

Detektorgase: 

z.B. H und Luft bei FID

10 


Die Probe wird mittels Spritze in den Einspritzblock des Systems gebracht, dabei wird Gummidichtung 

(Septum) durchstoßen. Einspritzblock muß Temperatur über der maximalen Säulentemperatur 

besitzen. Probe verdampft und wird als Gas auf die Säule gespült. 

Hauptprobleme: Zersetzung der Proben, Zurückbleiben von nichtflüchtigen Rückständen 

(Geisterpeaks), zu viel Probe bei Kapillarsäulen, mit üblicher Spritze nicht so klein dosierbar, mehrere 

Möglichkeiten: 

Split-Injektion: bevor der Gasstrom mit der Probe auf die Säule kommt, wird er geteilt, das Verhältnis 

der Gasströme wird durch ein Nadelventil kontrolliert. Ein Gasstrom geht ins Freie, der andere in die 

Säule: Splitverhältnis 

Probe wird in einen Glas-liner gespritzt. 

Splitless: kein split, für ca. 30 sec wird split ausgeschaltet, Probe geht auf Säule, dann wieder split: 

bewirkt Erhöhung der Empfindlichkeit. Säule soll niedrigere Temperatur als Siedepunkt des 

Lösungsmittels haben, dann wird Probe in einer Zone aufkonzentriert. 

On Column-Aufgabe: Auftragung erfolgt mit Spezialspritzen direkt in die Säule, Verdampfung findet 

in der Säule direkt statt, alles gelangt in die Säule, keine Diskriminierung. 

Headspace (Kopfraum)-Technik: es wird nur der Gasraum über einer nicht vollständig 

verdampfbaren Probe zur GC-Trennung gebracht. Vor allem für flüchtige Komponenten. Probe wird in 

eine geschlossene, thermostatisierte Ampulle gebracht, Probe wird vom Gasraum entnommen. 

2.3 Säulen 

Heute werden fast ausschließlich Kapillarsäulen eingesetzt, um hohe Trennleistung zu erzielen, 

höhere Bodenzahl 

Material ist dabei Quarz: Fused Silica-Säulen 

Innendurchmesser: 0.2 - 0.5 mm (Widepore-Säulen, änlich wie gepackt), Länge 10-60 m. Um 

Festigkeit und Biegsamkeit zu erreichen, werden sie mit einem Polyimidfilm beschichtet, macht 

braune Farbe. Sie sind nur bis 350°C geeignet. Es gibt auch HT-Säulen, die bis 400° einsetzbar sind. 

Früher wurde stationäre Phase auf Träger aufgebracht und in Säule (aus Glas) gepackt; es wurden 

viele Phasen verwendet 

heute hpts. Kapillarsäulen mit flüssigen, stationären Phasen, welche in LM gelöst werden, durch 

Säule gespült und erhitzt, WCOT (wall coated open tubular) 

Filmdicke ist entscheidend: 01 µm - 5.0 µm, bei dickerem Film kann mehr Probe getrennt werden. 

Viele Säulen besitzen bereits chemisch gebundene stationäre Phasen

11 

Heute kommt man mit wenigen stationären Phasen aus, welche sich nach der Polarität der Proben 

richten. 

"Gleiches löst sich in Gleichem". 

3 Beispiele: 

für unpolare Substanzen: 100 % Polydimethylsiloxan 

für mittelpoare Substanzen: 50 % Dimethyl, 50 % Diphenylsiloxan 

für polare Substanzen: Polyethylenglykol (Carbowax) 

mit mittelpolarer Säule lassen sich 90% aller chromatografischen Probleme lösen 

Spezialsäulen: 

Derivatisierte Cyclodextrine als stationäre Phasen für Enantiomerentrennung 

mit fester stationärer Phase: PLOT-Säulen: porous layer open tubular 

das Adsorbens ist hier auf die Innenwand der Kapillare aufgebracht, poröse Polymere, aber auch 

Molsiebe, zur Trennung von sehr flüchtigen Stoffen oder Gasen. Problem: Austreten der Teilchen, 

durch Partikelfalle verhindert. 

Metallsäulen: für HTGC

12 

Behandlung von Kapillarsäulen: 

Säulen müssen zunächst konditioniert werden, mehrmalige Erhitzung unter Trägergasstrom mit 

Temperaturprogrammierung auf die maximale Arbeitstemperatur (Ausheizen der Säule, um 

niedermolekulare Stoffe auszutreiben und stabile Basislinie zu erhalten) 

Niemals Säule ohne Trägergasstrom erhitzen, da es sonst zur Zerstörung der stationären Phase 

kommt, niemals überhitzen, kaputte Säule erkennt man an starkem Säulenbluten: hohes 

Grundrauschen durch Zersetzungsprodukte der stationären Phase. 

Aufbewahrung von Säulen: vor dem Ausbauen Ausheizen, an beiden Enden mit Septum 

verschließen. 

2.4 Temperaturprogrammierung 

Die Trennung durch GC beruht auf 2 Eigenschaften der zu trennenden Substanzen: ihrer Löslichkeit 

und ihrem Dampfdruck. Dampfdruck hängt von Temperatur ab, die verändert werden kann. 

Säule befindet sich in Säulenofen, der beheizt ist; Einspritzblock- und Detektortemperatur müssen 

über der maximalen Säulentemperatur liegen. 

Isotherme Trennung: bei gleicher Temperatur, wenn sich Substanzen gut trennen, man erkennt 

Homologe, welche nach regelmäßiger Retentionszeiterhöhung eluiert werden (Logarithmischer 

Zusammenhang zwischen Retentionszeit und C-Zahl, siehe Abbildung). 

Temperaturprogrammierung: analog der Gradienteneluierung bei HPLC; wenn Substanzgemische 

stark unterschiedliche Siedetemperatur besitzen, um Analysenzeit zu verkürzen. Je länger die Probe 

in der Säule ist, umso breiter wird der peak. Temperaturerhöhung um 30°C führt zu einer Halbierung 

der Retentionszeiten. 

Temperaturanstieg kann sein: 

linear 

stufenweise 

zuerst isotherm und dann linear 

Durch eine automatische Druckprogrammierung kann der Fluss konstant gehalten werden. Bei 

Temperatursteigerung wird auch der Druck erhöht.

13 

2.5 Detektoren 

viele Arten für verschiedenste Zwecke, aber nur wenige Universaldetektoren 

Dynamischer Bereich: 

Bereich der Probenkonzentrationen, für welche der Detektor genaue quantitative Ergebnisse liefert, 

bei FID sehr groß. Bei FPD sehr klein, da bald Sättigung eintritt. 

Linearer Bereich (doppelte Menge, doppeltes Signal) muß vor der quantitativen Bestimmung 

ausgetestet werden. Mit mehreren Standardkonzentrationen wird Eichkurve aufgestellt. Ist Linearität 

vorhanden, kann mit einem Responsefaktor gearbeitet werden (Peakfläche pro Masse der Probe). 

Detektion kann beruhen auf Eigenschaft der Substanz allein: 

Massenabhängige Detektion: Intensität des Signals abhängig von Massenfluß (g/s): FID, FPD, 

ECD, GC/MS-SIM

14 

Detektion beruht auf Eigenschaft des Trägergas/Substanz-Gemisches: 

Konzentrationsabhängige Detektion: Intensität des Signals abhängig von Konzentration (g/ml): 

WLD, GC/FTIR 

hier wird das Signal kleiner bei Erhöhung des Trägergasflusses 

Universelle Detektoren: 

sprechen auf alles an, was Säule verläßt, 

schlechte chromatografische Trennung kann Detektion einer Komponente stören, sprechen auch auf 

Säulenbluten an sowie auf Schwankungen wie Trägergasdruck und Temperatur 

Selektive Detektoren: 

können elementselektiv, strukturselektiv oder selektiv auf andere Eigenschaften sein. FID z.B. günstig 

für wäßrige Proben. ECD für Umweltanalytik.

16 

Wärmeleitfähigkeitsdetektor (WLD, TCD) 

Prinzip: 

gab es schon vor der GC, 

für jede Verbindung, deren Wärmeleitfähigkeit sich von der des Trägergases unterscheidet. Gase mit 

größter Wärmeleitfähigkeit haben niedrigste Massen. Helium besitzt besonders hohe 

Wärmeleitfähigkeit, deshalb günstig. 

Ein Heizdraht besitzt konstante Temperatur und konstanten Widerstand, kommt Probe durch, sinkt 

Wärmeleitfähigkeit, der Draht erhitzt sich und erhöht den Widerstand, der gemessen und 

aufgezeichnet wird. 

Heizdraht aus W oder W-Legierungen, mit Oxidschichten passiviert. 

Da WLD ein nicht destruktiver Detektor ist, kann man ihn mit anderen in Serie schalten und für 

präparative GC einsetzen. 

Heute gibt es Ein-Filament Geräte, auch nur eine Säule notwendig 

Anwendung: 

für Gasanalysen, Biogas, Mikro-Wasserbestimmung 

Flammenionisationsdetektor: 

in der GC der wichtigste und am meisten verwendete Detektor, 

Prinzip: 

In einer Wasserstoff/Luft-Flamme werden organische Verbindungen verbrannt und ionisiert. Ein 

Kollektor (2 Hochspannungselektroden, 200 V) mit einer anliegenden Spannung wird in die Nähe der 

Flamme gebracht, Elektronen werden von ihm angezogen und produzieren einen Strom, welcher 

einen Spannungsabfall erzeugt und der proportional zur Probenmenge in der Flamme ist. 

Die in der Flamme gebildeten Radikale reagieren mit Sauerstoffatomen unter Bildung von Ionen: 

CH . + O CHO + + e - 

Voraussetzung sind C-H und C-C-Bindungen, org. Komponenten werden zunächst in der nicht 

oxidierenden Zone zu Radikalen pyrolysiert und dann im oxidierenden Flammensaum zu 

Molekülionen und Elektronen umgewandelt, welche am Kollektor (Anode) entladen werden. Das FID- 

Signal wird einem Verstärker zugeführt. 

Säuleneluat wird zuerst mit Wasserstoff gemischt und erreicht dann die Flamme. Flammenprofil ist 

entscheidend für Empfindlichkeit, öfters putzen. Wichtig ist genaue Flußrate aller 3 verwendeten 

Gase. 

Anwendung: 

registriert alle organischen Verbindungen, außer sie brennen oder ionisieren nicht, wie z.B. 

hochhalogenierte Verbindungen. 

nicht registriert wird Luft, Wasser, Kohlendi(mon)oxid

17 

Elektroneneinfangdetektor (ECD): 

wichtig in der Spurenanalytik, für Halogene, Pestizidanalysen 

Prinzip: 

Elektronegative Spezies können thermische Elektronen einfangen und negative Ionen bilden. Das 

Trägergas wird mit ß-Teilchen aus einer radioaktiven Quelle ionisiert. Der entstehende Elektronenfluß 

produziert einen kleinen Strom, der gemessen wird. Erreichen Probenmoleküle die Zelle, fangen sie 

Elektronen ein, die sonst vom Kollektor gesammelt werden und einen Strom ergeben würden. Die 

resultierende Stromabnahme kann gemessen werden. Man arbeitet heute meist mit Spannungspuls, 

der Elektronen periodisch einfangt und registriert, die schwereren, negativen Ionen können in dieser 

kurzen Zeit nicht gefangen werden und werden durch das Trägergas entfernt. 

Radioaktive Quelle ist meist 63Ni, mit dem die Oberfläche der Zelle beschichtet ist. 

Trägergas ist Stickstoff oder Argon mit 5 % Methan, welches durch energiereduzierende Kollisionen 

mehr energiearme Elektronen erzeugt. 

Anwendung: 

Paraffine und einfache Kohlenwasserstoffe werden nicht detektiert. 

Chemische Gruppe 

rel. Empfindlichkeit 

Kohlenwasserstoffe 1 

Ether, Ester 10 

Alkohole, Amine 100 

Br-, Cl- und F-Verbindungen 100 - 1.000.000 

Detektor sehr empfindlich, deshalb auch schnell verunreinigt, muß vom Hersteller gereinigt werden. 

Thermoionischer Detektor (NPD, N,P-FID) 

Prinzip: 

ähnich aufgebaut wie FID, nur weniger Luft und Wasserstoff, um Ionisation von normalen 

Kohlenwasserstoffen zu minimieren. Eine Alkalisalzperle (Kalium- od. Rubidiumsalze) ist um Düse 

positioniert, wodurch Alkalimetallionen in die Flamme geschleust werden. Dabei werden bevorzugt N- 

und P-haltige organische Moleküle mit hoher Ausbeute ionisiert. Mechanismus nicht genau bekannt. 

Alkalimetalle haben niedriges Ei, PO auch, Elektroneneinfangreaktionen sind beteiligt. 

hohe Empfindlichkeit, Gefahr der Kontamination

18 

Flammenphotometrischer Detektor (FPD) 

Prinzip: 

Schwefel- und phosphorhaltige Kohlenwasserstoffe werden in einer Flamme angeregt, und emittieren 

Licht einer bestimmten Wellenlänge, das gefiltert und mit Photomultiplier verstärkt wird. Geringer 

linearer Bereich 

Anwendung: 

vor allem in Biochemie, aber auch für P-haltige Pestizide 

Photoionisationsdetektor (PID) 

Prinzip: 

Probenmoleküle werden durch Absorption von UV-Licht ionisiert, entsprechend ihrer 

Ionisationspotentiale. Die geladenen Partikel werden zwischen 2 Elektroden gemessen. Die 

verwendete Lampe bestimmt Energie der Photonen und damit auch die Verbindungen, die gemessen 

werden. 

Anwendung: 

nicht destruktiv, vor allem aromatische Verbindungen 

FT-Infrarot-Detektor (FTIRD): 

Laufend wird im Gasstrom IR-Spektrum aufgenommen, für Spektrensuche geeignet, einziger Vorteil 

gegenüber MS: Isomere können gefunden werden 

ideale Kombination ist GC-MS-FTIR 

Wasser in Probe muß vermieden werden, um Optik aus NaCl zu schonen. 

Atomemissionsdetektor (AED) 

Die Probe wird angeregt, z.B. durch mikrowelleninduziertes Plasma, beim Übergang in Grundniveau 

wird Licht ausgesendet, die Wellenlängen werden mit einem Spektrometer gemessen. Es können 

gleichzeitig mehrere Elemente gemessen werden, z.B. C, H, Cl, Br 

Massenselektive Detektoren (MSD): 

Prinzip: 

schon lange bekannt, durch Einsatz von Computern bedienungsfreundlich, wurde zum Routinegerät. 

Unterschiede zu IR: destruktiv, aber empfindlicher, eher für Homologe als Isomere.

19 

1. Elektronenstoßionisation (EI = electron impact) 

geschieht im Hochvakuum 

2 Prinzipien: 

Magnetfeldmassenspektrometer: Bruchstücke werden je nach Masse durch Magnetfeld in 

verschiedene Flugbahnen gelenkt, nicht als Detektor geeignet. 

Quadrupol-Massenspektrometer: zwischen 4 Stabmagneten wird ein elektrisches 

Hochfrequenzwechselfeld erzeugt. Nur Ionen mit einem bestimmten Masse/Ladungs-Verhältnis 

bewegen sich auf geraden Bahnen zum Detektor, die anderen werden auf den Magnetstäben 

entladen. Durch Variation des elektrischen Feldes können stufenweise einzelne Massen gesucht und 

detektiert werden. 

SCAN-MODE: 

für qualitative Aussagen; zunächst wird meist ein scan über den gesamten Massenbereich 

durchgeführt, ca.1-3 scans/sec sind möglich. Dabei erhält man ein Massenspektrum für jeden scan, 

welches man nachträglich mit Bibliotheken vergleichen kann, optimale Aussagen möglich 

auch nicht getrennte Substanzen können so identifiziert werden 

SIM-MODE: 

für quantitative Messungen, hier wird nur auf wenige, charakteristische und intensive Ionen geschaut. 

Dabei kann öfter gescant werden und damit die Empfindlichkeit erhöht werden. Quantifizierung ohne 

Trennung ist möglich. 

2.Chemische Ionisation (CI): 

Bei EI sieht man vor allem bei labilen Verbindungen nicht die Molekülmasse, deshalb mildere 

Ionisation notwendig. 

Ein sog. Reaktandgas wird kontinuierlich in die Ionenquelle eingeführt , sodaß relativ hoher Druck von 

0.3 mbar in der Ionenquelle entsteht, außerhalb ist Hochvakuum. Ionisation erfolgt bei ca. 200 eV, 

weil höherer Druck herrscht 

Aufgrund der hohen Reaktandgaskonzentration findet Ionisation der Gasmoleüle statt, wodurch 

Reaktandionen gebildet werden. Probenmoleküle werden dabei nicht direkt ionisiert (Positive 

chemische Ionisation PICI) 

aus Methanmolekülen werden CH4 + , CH3 + , CH5 + usw. 

CH4 + e - CH4 + + 2e - 

CH4 + + CH4 

CH5 + + . CH3 

CH5 + + M MH + + CH4 

Durch Reaktionen mit Probenmolekülen entstehen "Quasimolekülionen": 

M + RH 

M + R+ 

MH+ + R 

MR+

20 

Gleiche apparative Anordnung, nur Potentiale an Linsen und Detektoren umgepolt 

Negative Reaktandionen können aus Probemolekülen durch Protonenentzug negative Molekülionen 

erzeugen : negative chemische Ionisation (NICI) Nachweisgrenze liegt sehr weit unten, deshalb für 

Ultraspurenanalytik. 

Reaktandgase: Methan, Isobutan (noch schonender) für PCI 

Sauerstoff, Wasserstoff, Chlor für NCI 

ideal ist Kombination von CI und EI

21 

Derivatisierungen 

Um schwer flüchtige Stoffe (meist polare) in den Gasraum zu bekommen und unzersetzt 

chromatografieren zu können, wird derivatisiert. 

meist für Verbindungen mit OH, NH und Carboxylgruppen 

Silylierung: 

Verbindungen mit aciden H-Atomen werden in entsprechende Trimethylsiliylderivate übergeführt. 

N,O-bis(Trimethylsilyl)acetamid (BSA): 

das gängigste, allerdings entsteht SiO2, welches sich im Detektor anlagert und den Detektor 

verdreckt. Die silylierten Produkte geben auch schöne Fragmentierung im Massenspektrum. 

N,O-bis(Trimethylsilyl)trifluoracetamid (BSTFA): 

ist relativ flüchtig, geht mit LM weg, es entsteht dabei flüchtige Nebenprodukte, die 

ablagern. 

sich nicht 

Acetylierung: 

für Hydroxyl- und Aminogruppen 

Essigsäureanhydrid, Trifluoressigsäureanhydrid 

Methylierung: 

hpts. für Carbonsäuren, zur Überführung in Methylester, z.B. Fettsäuren 

Diazomethan 

BF3/MeOH 

TMAH: Trimethylanilinhydroxid, nicht toxisch

c - Organische und Bioorganische Chemie - Karl-Franzens ...

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