Cyclohexen

18.11.06
D-BIOL Josua Jordi
Synthese von Cyclohexen
durch säurekatalysierte
Elimination von Wasser aus
Cyclohexanol
Cyclohexen C6H10
Mr=82.146u
18.11.2006
Josua Jordi, HCI G 294/245
Assistent: Felix Fischer
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D-BIOL Josua Jordi
1 Bruttoreaktion und Mechanismus
Cyclohexen kann unter Erwärmen nach folgender Bruttogleichung aus Cyclohexanol
gewonnen werden:
OH
H3PO4, 
-H2O
Abbildung 1, Bruttoreaktion [3]
Bei der Reaktion wird Wasser aus Cyclohexanol mit Hilfe von Phosphorsäure
eliminiert. Sie verläuft nach einem E1-Mechanismus, welcher in der folgenden
Abbildung skizziert wird:
OH
H3PO4, 
-H2O
H+
-H+
H
+
O
H
+
CH
H
H
Abbildung 2, Mechanismus [3]
Bei der Reaktion wird Phosphorsäure verwendet, weil diese stark hydroskopisch ist.
Dadurch wird der Reaktion konstant Wasser entzogen, was den
Gleichgewichtsgradienten verstärkt.
Da Cyclohexen und Cyclohexanol unterschiedliche Siedepunkte besitzen und für die
Reaktion Wärme benötigt wird, legten wir die Destillation als sinnvollste Methode fest
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2 Verwendete Substanzen
In der folgenden Tabellen werden alle Substanzen, die bei der Synthese von
Cyclohexen verwendet wurden, aufgeführt. Die CH-Giftklassen sind seit dem
1. August 2005 durch die EU Vorschriften ersetzt worden. Zusätzlich sind die
Siedepunkte aufgeführt, da diese für die Destillation wichtig sind.
Tabelle 1, Reagenzienliste mit relevanten Daten [1]
Für die Synthese lassen sich daraus folgende Schlüsse ziehen: Cyclohexanol,
Cyclohexen reizen Haut und Augen, Phosphorsäure ist stark korrosiv, Cyclohexen ist
feuergefährlich. Die organischen Substanzen wurden im Behälter für organische
Substanzen entsorgt, alle die im Kontakt mit Natriumchlorid waren im chlorierten Teil,
die anderen im nicht chlorierten Teil des Behälters.
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3 Synthese und Aufarbeitung
3.1 Versuchsaufbau
In der unten aufgeführten Skizze ist der Versuchsaufbau skizziert. Ein Ausgang der
Spinne wurde offen gelassen, damit ein konstanter Druckausgleich möglich war.
Ausserdem wurde der Rundkolben mit der Fraktion im Eisbad gekühlt. Das Ölbad
war mit einem Kontaktthermometer versehen, damit eine exakte Temperatur
eingestellt werden konnte.
Thermometer
Rückflusskühler
Ölbad mit
Spinne
Kontaktthermometer
7
6
5
10
7
4
8
9
3
8
2
9
1
6
5
4
3
2
11
1
Kühlwasser
Heizplatte
Rundkolben im
Eisbad
Abbildung 3, Versuchsaufbau [3]
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3.2 Synthese
Zu Beginn der Reaktion wurden 10g Cyclohexanol, 2,5ml konzentrierte
Phosphorsäure und ein Rührfisch in einen Rundkolben gegeben, dieser wurde
anschliessend an die Apparatur angeschlossen. Die Lösung war farblos. Dann wurde
das Ölbad auf 140°C erhitzt, die Lösung fing an zu sieden. Nach ca. drei Stunden
wurde die Temperatur auf 160°C erhöht, da die Lösung aufgehört hatte zu sieden.
Nach weiter 30min verfärbte sich die Lösung langsam und wurde gelb-braun. Alles
Cyclohexen war verdampft. Der Rundkolben wurde aus dem Eisbad entfernt, er
enthielt Wasser und Cyclohexen. Nun konnte mit der Aufarbeitung begonnen werden
3.3 Aufarbeitung
Als erstes wurde das Reaktionsprodukt in einen Scheidetrichter gegeben, zusätzlich
gab man das gleiche Volumen an Natriumchlorid Lösung hinzu. Der Scheidetrichter
wurde mehrmals stark geschüttelt, es bildeten sich 2 Phasen. Die obere Phase
entsprach der organischen Phase, die untere der wässrigen. Sie wurden getrennt
und die wässrige Phase verworfen. Die organische Phase wurde mit
Magnesiumsulfat getrocknet und filtriert um alles Wasser zu entfernen. Die
entstandene Lösung wurde noch einmal destilliert. Die erste Fraktion entstand bei
einer Ölbadtemperatur von 65°C und wurde verworfen. Die zweite Fraktion entstand
bei einer Ölbadtemperatur von bis zu 140°C und enthielt das gewünschte Produkt,
das Cyclohexen. Die restliche Lösung wurde ebenfalls verworfen.
4 Identifikation
Vom Produkt wurde anschliessend an die Reaktion ein Infrarotspektrum hergestellt
und mit einem Referenzspektrum verglichen. Zusätzlich wurde der Brechungsindex
bestimmt und mit einem Literaturwert verglichen.
Der gemessene Brechungsindex betrug 1,445 bei einem Literaturwert von 1,4465.
Ausserdem konnte der typische Geruch von Cyclohexen intensiv wahrgenommen
werden.
Die Übereinstimmung der Peaks aus dem Infrarotspektrum im Vergleich mit einem
Referenzspektrum ist sehr gut. Die meisten Peaks können identifiziert werden und es
kommt nur zu sehr geringen Abweichungen. Ausserdem befinden sich keine Peaks
im Bereich von 3200-3600 cm-1, in diesem Bereich wäre bei Cyclohexanol eine
massive Kurve zu beobachten.
Auf Grund dieser Anhaltspunkte konnte das Produkt zweifelsfrei als Cyclohexen
identifiziert werden. Die Ausbeute an Cyclohexen betrug 1,48g, was rund 15%
entsprach. Wo soviel Produkt verloren ging, war nicht klar.
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5 Literatur
[1] Merck KGaA – ChemDAT http://chemdat.merck.de/mda/ch/de/index.html
[2] SDBS http://www.aist.go.jp/RIODB/SDBS/cgi-bin/cre_index.cgi
[3] Chemsketch
6 Anhang
Abbildung 4, Referenz Cyclohexen [2]
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Abbildung 5, Referenz Cyclohexanol [2]
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