Versuch 3.1.1
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3. Additionen an CC-Doppelbindungen www.ioc-praktikum.de<br />
<strong>3.1.1</strong> Addition von Brom an Styrol zu 1,2-Dibrom-1-phenylethan (1)<br />
CH 2<br />
Br<br />
CH 2<br />
Br<br />
Cyclohexan<br />
+ Br 2<br />
1<br />
C 8<br />
H 8<br />
(104.2) (159.8)<br />
C 8<br />
H 8<br />
Br 2<br />
(264.0)<br />
Arbeitsmethoden: Umkristallisation Edukt für 2.2.5<br />
Chemikalien<br />
Styrol Sdp. 145–146 °C, d = 0.91 g/ml, Dampfdruck bei 20 °C: 59 hPa, n 20 D<br />
: 1.3611.<br />
Brom<br />
Sdp. 58 °C, d = 3.12 g/ml, Dampfdruck bei 21 °C: 233 hPa. Verursacht schwere<br />
Verätzungen an Haut, Augen und Atmungsorganen. Nicht abwiegen, sondern<br />
mit einem kleinen Messzylinder, Messpipette oder Spritze abmessen.<br />
Cyclohexan<br />
Schmp. 6.5 °C, Sdp. 80 °C, d = 0.78 g/ml, Dampfdruck bei 20 °C: 104 hPa.<br />
Durchführung<br />
Vor Beginn Betriebsanweisung erstellen.<br />
In einem 250-ml-Einhalskolben mit Tropftricher und Magnetrührer<br />
werden 0.10 mol (10.4 g, 11.5 ml) frisch destilliertes Styrol in 100 ml<br />
Cyclohexan gelöst, die Mischung wird in einem kalten Wasserbad (8–<br />
10 °C) 10 Minuten unter Rühren gekühlt. Dann tropft man eine<br />
Lösung von 0.10 mol (15.6 g, 5.0 ml) Brom in 50 ml Cyclohexan so<br />
zu, dass die rotbraune Farbe des Broms nach der Zugabe jeweils<br />
wieder verschwindet 1 (→ E 1 ). Anschließend wird die Mischung noch<br />
15 Minuten bei Raumtemperatur gerührt.<br />
Isolierung und Reinigung<br />
Das ausgefallene Produkt wird auf einem Büchnertrichter abgesaugt<br />
und gut abgepresst. Aus der Mutterlauge wird das Lösungsmittel (→<br />
R 1 ) unter vermindertem Druck am Rotationsverdampfer abdestilliert,<br />
man erhält eine zweite Produktfraktion. Die beiden Rohprodukte werden<br />
bis zur Gewichtskonstanz im Exsikkator über Silicagel getrocknet<br />
und jeweils Ausbeute sowie Schmelzpunkte bestimmt. Die vereinigten<br />
Rohprodukte (ca. 98%) können ohne Reinigung in <strong>Versuch</strong> 2.2.5<br />
weiter umgesetzt werden.<br />
Zur weiteren Reinigung von 1 prüfe man die Löslichkeit in<br />
Wasser (Sdp. 100 °C, DK 78.5) (→ E 3 )<br />
Ethanol (Sdp. 78 °C, DK 24.3) (→ E 2 )<br />
Essigsäureethylester (Sdp. 77 °C, DK 6.0) (→ E 2 )<br />
Zur Reinigung werden in einem Reagensglas 1.0 g Rohprodukt aus<br />
etwa 7 ml Cyclohexan umkristallisiert: Unter Rühren mit einem<br />
<strong>Versuch</strong> <strong>3.1.1</strong>, Rev. 1.0 1
3. Additionen an CC-Doppelbindungen www.ioc-praktikum.de<br />
Glasstab erwärmt man die Mischung in einem Wasserbad auf 65 °C,<br />
bis alles gelöst ist 2 (keine offene Flamme!). Dann lässt man die<br />
Lösung auf Raumtemperatur abkühlen, zuletzt im kalten Wasserbad<br />
(8–10 °C). Die Kristalle werden rasch auf einem Hirschtrichter abgesaugt.<br />
Zum Nachwaschen verwendet man wenig kaltes Cyclohexan<br />
(→ E 2 ). Man bestimmt Ausbeute und Schmelzpunkt des Reinprodukts.<br />
Ausbeute an 1: 80%, Schmp. 70–72 °C.<br />
1 Was ist zu beobachten?<br />
2 Weshalb soll nicht höher erhitzt werden?<br />
Hinweise zur Entsorgung (E), Reycling (R) der Lösungsmittel<br />
E 1 : Alle mit Brom verunreinigten Geräte werden mit einer wässr. Natriumsulfit- oder Natriumthiosulfat-<br />
Lösung zur Vernichtung des Broms gespült → Entsorgung (H 2 O mit RHal/Halogenid).<br />
E 2 : Wasserfreie Mutterlauge der Umkristallisation → Entsorgung (RHal).<br />
E 3 : Wässrige Mutterlauge → Entsorgung (H 2 O mit RHal/Halogenid).<br />
R 1 : Abdestilliertes Solvens → Recycling (Cyclohexan).<br />
Auswertung des <strong>Versuch</strong>s<br />
1 H-NMR-Spektrum von 1 (300 MHz, CDCl 3 ): δ = 4.02 (1 H), 4.08 (1 H), 5.14 (1 H), 7.30–7.44 (5 H).<br />
1551.2 Hz<br />
1545.6 Hz<br />
1540.8 Hz<br />
1535.2 Hz<br />
1232.5 Hz<br />
1226.9 Hz<br />
1222.3 Hz<br />
1216.8 Hz<br />
1206.5 Hz<br />
1196.2 Hz<br />
a) b)<br />
LM<br />
a) b)<br />
8.0 6.0 4.0 2.0 [ppm] 0.0<br />
13 C-NMR Spektrum von 1 (75.5 MHz, CDCl 3 ): δ = 35.06 (CH 2 ), 50.90 (CH), 127.69 (CH), 128.90 (CH),<br />
129.23 (CH), 138.63(C).<br />
LM<br />
150 120<br />
90 60 30 [ppm] 0<br />
<strong>Versuch</strong> <strong>3.1.1</strong>, Rev. 1.0 2
3. Additionen an CC-Doppelbindungen www.ioc-praktikum.de<br />
IR-Spektrum von 1 (KBr):<br />
100<br />
T [%]<br />
50<br />
3063<br />
2975<br />
3030<br />
1496<br />
1455<br />
0<br />
4000 3000 2000 1500 1000 ν ~ [cm -1 ]<br />
* Formulieren Sie den zu 1 führenden Reaktionsmechanismus.<br />
Weitere denkbare Reaktionsprodukte:<br />
Br<br />
Br<br />
Br<br />
A B C<br />
* Mit welchen spektroskopischen Daten und einfachen <strong>Versuch</strong>en lassen sich A–C ausschließen?<br />
* Diskutieren Sie die denkbaren Reaktionsmechanismen.<br />
Literatur, allgemeine Anwendbarkeit der Methode<br />
In der gängigen Literatur [1] wird Tetrachlormethan (toxisch) als Solvens benutzt, das hier durch Cyclohexan<br />
ersetzt wurde. In den frisch hergestellten Bromlösungen findet noch keine (radikalische) Substitution des<br />
Cyclohexans statt. Die trans-Selektivität der Bromaddition an Styrolderivate ist stark lösungsmittelabhängig. [2,3]<br />
[1] H. Fieselmann, K. Sasse, Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1956, 89, 1775–1791.<br />
[2] R.C. Fahey, H.-J. Schneider, J. Am. Chem. Soc. 1968, 90, 4429–4434.<br />
[3] J.H. Rolston, K. Yates, J. Am. Chem. Soc. 1969, 91, 1477–4483.<br />
<strong>Versuch</strong> <strong>3.1.1</strong>, Rev. 1.0 3