Oxidation von primären, sekundären und tertiären Alkoholen mittels

Ch-Protokoll
Alkohole & Carbonylderivate (=Aldehyde, Ketone)
Oxidation von primären, sekundären und tertiären Alkoholen
mittels Kaliumpermanganat
Reagenzgläser, 1-Propanol, 2-Propanol, 2-Methyl-2-propanol, 20%ige
H2SO4, KMnO4-Lsg, Bunsenbrenner, Dreifuß, Gitter
Durchführung Fülle in je ein Reagenzglas die oben angegeben Alkohole. Gib jeweils 0,5ml
20%ige H2SO4 und dann 0,5- 1ml verdünnte KMnO4-Lsg. Stelle die
Reagenzgläser in ein warmes Wasserbad.
Es reagieren alle drei Substanzen. Selbst der tertiäre Alkohol reagiert, obwohl
Beobachtung
er eigentlich nicht sollte (tertiäre Alkohole können nicht oxidiert werden).
Aufgaben/
Welche Produkte entstehen bei dieser Reaktion aus den untersuchten
Fragen
Alkoholen?
Oxidation unter Beibehaltung des Kohlenstoffgerüstes:
Durch geeignete Oxidationsmittel können viele Alkohole oxidiert werden.
Das Kohlenstoffgerüst bleibt erhalten ( bei der Verbrennung bleibt es
nicht!).Je nach Stellung der OH-Gruppe (Hydroxylgruppe) werden
unterschiedliche Oxidationsprodukte gebildet.
Material
Reaktionsverhalten allgeimein:
Primäre und sekundäre Alkohole lassen sich leicht oxidieren. Tertiäre
Alkohole hingegen lassen sich nicht mit schwachen Oxidationsmitteln
oxidieren. Versucht man sie mit starken Oxidationsmitteln zu oxidieren, so
führt die zum Abbau des Moleküls.
Primärer Alkohol:
Durch Oxidation entsteht ein Aldehyd. Aldehyde sind reduktionsmittel und
können weiter zu Carbonsäuren oxidiert werden. (Carbonsäuren= mehr als
12C`s).
Sekundärer Alkohol:
Durch Oxidation sekundärer Alkohole entsteht ein Keton. Ketone sind zum
Unterschied von Aldehyden nicht weiter oxidierbar.
Aus 2-Propanol entsteht durch Oxidation das einfachste Keton, Propanon
(Aceton) welches ein wichtiges Lösungsmittel is.
Tertiäre Alkohole:
Sie können unter Beibehaltung des Kohlenstoffgerüsts nicht oxidiert werden.
„Unsere“ tertiärer hat reagiertnicht sauber gearbeitetfalsches Ergebnis
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Welche Funktion hat KMnO4.
Kaliumpermanganat
Tiefpurpurrote fast schwarze Prismen; Lsg. als starkes Oxidationsmittel, dass
heißt er nimmt die Elektronen des Alkohols auf und gibt leicht Sauerstoff ab;
Bei den Oxidationsvorgängen entstehen oft braune Flecken von Braunstein.
Unter Entflammung reagiert es z.B.: mit Glycerol.
Mit mehrwertigen Alkoholen, reagiert der Stoff unter spontaner Entzündung.
Nachweis von Alkoholen mit Cerammoniumnitrat, Natrium und
Kaliumdichromat
Durchführung
Beobachtung
Durchführung
Beobachtung
Durchführung
Beobachtung
a) Verdünne zuerst die Cerammoniumnitratlösung bis sie gel gefärbt ist
und befülle fünf RG`s mit einigen ml-ern dieser Lösung.
Gib in das erste RG ein paar Tropfen Ethanol und schüttle es
Teste in den anderen RG`s zwei andere Alkohole
Teste zwei Altagsprodukte
Substanz
Reaktion
Alkohol enthalten
Lsg.+ Ethanol
orange Farbe
ja
Lsg.+ Butanol
orange Farbe
ja
Lsg.+ 1.Propanol
rot/ braun
ja
Lsg.+ Parfum
milchig bis gelb
ja (nicht viel)
Lsg.+ Rasierschaum
keine kurzkettigen nein („jein“ nur langkettige)
Alkohole
b) UNTER DEM ABZUG & SCHUTZBRILLE
Je ein wenig Ethanol, Butanol, Resorcin wird in ein RG gegeben.
Mit der Pinzette nimmt gibt man ein Natriumstück in die RG`s.
Substanz
Reaktion
Ethanol+ Na
reagiert, sprudelt und Na löst sich auf (Blasen)
Butanol+ Na
Blasen
Resorcin+ Na Stärkste Reaktion, Schaumbildung, Flamme und Rauch,
Flüssigkeit wird Dunkel-grün, bzw. glüht
c) In ein RG gibt man ca. 1ml Cromatlsg., versetzt sie mit 2 bis 3
Tropfen konz. Schwefelsäure, fügt etwas Ethanol dazu und stellt das
RG in ein Wasserbad. (Rektion dauert einige Minuten!)
Die Schwefelsäure reagiert grüne-Färbung
Welche der untersuchten Alltagsprodukte enthalten einen Alkohol? Um
welchen Alkohol könnte es sich handeln?
Im Parfum war Alkohol nachzuweisen, im Rasierschaum gab es zwar
Alkohol der war aber langkettig.
In Alltagsprodukten werden eher kurzkettige Alkohole, als langkettige
verwendet.
Alkohole bis zu einer Kettenlänge von 10 Kohlenstoffatomen sind flüssig.
Kurzkettige Alkohole lassen sich sehr leicht entzünden und sind brennbar.
Welche Funktion hat der jeweilige Alkohol im entsprechenden
Alltagsprodukt?
Glycerol= Propantriol ist in sehr vielen Kosmetik, Hygiene und Putzmitteln
enthalten. Sicherlich auch in unseren Proben.
Funktion: Zur Desinfektion, Sterilisation, in Cremen entzieht der
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Umgebung Wasser (hygroskopisch), wasserlöslich, leicht Sauer (pHWert5-6) gut für die Haut (Haut: saures Milieu)
70%iger Ethanol ist ein ausgezeichnetes Desinfektionsmittel. Alle Bakterien
werden innerhalb einer Minute durch Denaturierung der Bakterienzellwand
abgetötet.; Als Reinigungsmittel; Ethanol ist ein sehr gutes Lösungsmittel
für Harz.
Gib zu den verwendeten Alkoholen jeweils Strukturformeln und
Stoffeigenschaften an.
Ethanol: C2H5OH
klare, farblose Flüssigkeit; leichtentzündliche;
hygroskopisch (Wasser anziehend), gut wasserlöslich und
löst auch die meisten anderen organischen Lösungsmittel,
Genussmittel, wichtigstes Lösungsmittel für Duftstoffe
(Parfüms, Rasierwasser, Haarwasser), Brennspiritus
(ungenießbar), Desinfektionsmittel in der Medizin.
[Oxidation von Ethanol Ethanal (Acetaldehyd) ox.Essigsäure
(Ethansäure)]
Butanol:C4H10O
farblose Flüssigkeit mit charakteristischem,
stechendem Geruch, brennbar, in Wasser nur
begrenzt lösbar, gesundheitsschädlich
1.Propanol:C3H8O
ist eine farblose, leicht entzündliche, nach Alkohol
riechende, mit Wasser, Alkohol und Ether mischbare
Flüssigkeit. zur Herstellung von Aceton, Lösungs- und
Desinfektionsmittel
Schreibe die Reaktionsgleichungen für Ethanol mit Natrium.
Alkohole sind wie Wasser schwache Säuren bzw. Basen. Sie können im
prinzip als Wasserderivate aufgeffat werden. Ein Wsser-Atom des WasserMoleküls ist durch eine Alkylgruppe ersetzt.
Bei weitgehend wasserfreien Alkoholen wird das Oxonium-Ion bei der
Reaktion mit starken Säuren gebildet. Das Alkoholat-Ion entsteht beim
Einwirken von Alkohol auf unedle Metalle.
2 H3C-CH2-OH + 2 Na  2 H3C-CH2-ONA + H2
Natrium und alle anderen Alkalimetalle reagieren mit Alkoholen zu
Alkoholaten unter Wasserstoffabgabe.
Das Alkoholat-Ion ist eine starke Base, die bei zahlreichen SWynthesen von
Bedeutung ist. Durch die negative Ladung ist das Alkohol-Ion ein
nucleophiles Teilchen(Atome die von positiven Ladungen angezogen
werden), das mit einem seiner nicht bindenden Elektronenpaare eine
Atombindung ausbilden kann.
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Erkläre bei allen drei Nachweißreaktionen was passiert und warum
diese Versuche Nachweise für Alkohol darstellen.
Cerammoniumnitrat-Reagenz: Oxidation (Redoxreaktion)
Mit Cerammoniumnitrat-Reagenz lassen sich Alkohole (kurzkettige)
nachweisen. Ein positiver Nachweis von Alkoholen wird durch die
Orangefärbung der Probenlösung angezeigt.
Cer-Verbindung:
Cer (IV)-ammoniumnitrat [Ammoniumhexanitratocerat(IV), CeAN]
(NH4)2Ce(NO3)6
Orange Kristalle
dient als Oxidationsmittel in der organischen Chemie
Kaliumdichromat: Oxidation (Redoxreaktion)
K2Cr2O7; giftig
K. wirkt als starkes Oxidationsmittel, weshalb beim Kontakt mit
brennfähigen organischen Stoffen Vorsicht geboten ist.
K. oxidiert mit Schwefelsäure primäre Alkohole zu Aldehyden bzw.
Carbonsäuren, wobei das Dichromat in grünes dreiwertiges Chromatsulfat
übergeht.
Natrium: Säure-Base-Reaktion
Reaktion siehe: vorige Frage!
Carbonylderivate= Aldehyde, Ketone
1.)
Nachweiß mit Fehling Lösung
Fehling`sche Lösungen (I+II), NaOH, Aceton (Propanon), Butanal,
Benzylaldehyd, Glucose
RG`s, 450ml Becherglas+ H2O, Bunsenbrenner, Dreifuß, Gitter
Material
Durchführung „Achtung auf Siedeverzüge! Diese treten auf, wenn nur der untere Teil der
Flüssigkeit im Reagenzglas stark erhitzt wird. Die Reagenzglasöffnung sollte
niemals auf Personen gerichtet sein!“
In ein RG wird gleich viel Fehling I+ II gegeben, wenige Tropfen NaOH und
mit der den Proben versetzt. RG`s im Wasserbad erhitzen
Beobachtung
Substanzen
vorher naher
Fehling I+II + Aceton (Propanon)
blau
trüb grün+ eine blaue untere
Schicht
Fehling I+II + Butanal
grün
oben: orange- Schicht (soll
Butanal sein); unten: orangebraune- Schicht
Fehling I+II + Benzylaldehyd
blau
oben: sehr geringe
dunkelblaue Schicht; mitte:
klar; unten: dunkelblau
Fehling I+II + Sacherose
/
hellblau/ Falsches Ergebnis
Chemikalien
2.)
Tollens Probe (Silberspiegel)
Silbernitratlösung (AgNO3), NaOH, stark verdünnte Ammoniaklsg., Aceton
(Propanon), Butanal, Benzylaldehyd, Glucose
RG`s, 450ml Becherglas+ H2O, Bunsenbrenner, Dreifuß, Gitter
Geräte
Durchführung „Silbernitratlsg.  braune Flecken auf der Haut“
Chemikalien
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Beobachtung
Aufgaben
Tollens Reagenz:
In ein RG werden 2ml AgNO3-Lsg. und 1 Tropfen verdünnte NAOH gegeben.
Es fällt ein brauner Niederschlag von Silberoxid aus. Vorsichtig wird NH3Lsg. unter gutem Schütteln hinzubegeben, bis der Niederschlag wieder in
Lösung geht. (Überschuss vermeiden!)
Nun wird das Tollens Reagenz mit der Probelösung versetzt. Mit Wasser
verdünnt, gut durchmischt und in ein Wasserbad gestellt.
Reagenz + 2ml AgNO3+ 1ml
Reaktion
NaOH+…
Aceton (Propanon)
reagiert nicht
Butanal
helles Silber, Cremefarben
Benzylaldehyd,
dunkles Silber
Glucose
falsches Erbegniss (Sacherose)
Informiere sich über Aceton (Propanon), Butanal, Benzylaldehyd und
Glucose. Gib jeweils Summen und Strukturformeln an und
Stoffeigenschaften.
Aceton (Propanon): CH3–CO-CH3
Eigenschaften:
 aromatisch riechende Flüssigkeit; reizend;
Verursacht Kopfschmerzen und Müdigkeit;
narkotisierend; Keton ist ein gutes Lösungsmittel z.B. für Öle, Fette,
Harze,…
Verwendung:
 Lack- und Klebstoffindustrie als universelles Lösungs- und
Extraktionsmittel für Cellulose; Abbeizmittel für Öl- und Lackfarben;
Tränengas; Herstellung von Sprengstoffen
Butanal: C4H8O
Eigenschaften:
 leichtentzündlich; reizend; chemische Verbindung, die zu den niederen
Aldehyden gehört; farblose Flüssigkeit; stechender Geruch
Verwendung:
 zur Herstellung von Kunstharzen und Weichmachern benötigt
 Grundlage synthetischer Riechstoffe.
reagiert mit Oxidationsmitteln, starken Säuren und starken
Basen
Benzylaldehyd: C7H6O
Eigenschaften:
 Gesundheitsschädlich; farblose Flüssigkeit; riecht ähnlich wie
Marzipan; einfachste aromatische Aldehyd; Verbrennung:
Benzaldehyd wird bei vollständiger Verbrennung zu Kohlendioxid und
Wasser oxidiert.
Glucose:
Traubenzucker, D-Glucose, einfacher Zucker
(Monosaccharid), Summenformel von Traubenzucker ist
C6H12O6,
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Sacherose:
Haushalts- oder Kristallzucker, gehört zu den
Kohlenhydraten, ein Disaccharid
(Zweifachzucker).
Erkläre die beiden Nachweisreaktionen.
Nachweiß mit Fehling:
Fehling-Probe:
Die Fehling-Probe dient zum Nachweis einer Aldehydgruppe (-CHO) in
Aldehyden und reduzierenden Zuckern.
Zur Durchführung der Fehling-Probe verwendet man zwei Lösungen als
Nachweisreagenzien, die Fehlingsche Lösungen bezeichnet werden.
Die hellblaue Fehling-Lösung I ist eine verdünnte Kupfer(II)-sulfat-Lösung
(CuSO4), die farblose Fehling-Lösung II eine Lösung von
Kaliumnatriumtartrat (einem Salz der Weinsäure) in verdünnter Natronlauge.
Nach Zusammenführen beider Fehling-Lösungen besitzt das Fehling-Reagenz
eine charakteristische dunkelblaue Farbe.
Aldehyde werden nach Zugabe von Fehling-Reagenz zu Carbonsäuren
oxidiert, während das Kupfersulfat (CuSO4) zu Kupfer(I)-oxid (Cu2O)
reduziert wird und als rotbrauner Niederschlag ausfällt. Bei längerem Erhitzen
oder bei einfacheren Aldehyden wie Methanal (Formaldehyd) oder Ethanal
(Acetaldehyd) kann auch elementares Kupfer entstehen.
Die Fehlingprobe  eine Redoxreaktion:
Alkanone (Ketone) werden von der Fehlingschen Lösung nicht oxidiert. Der
Nachweis erlaubt folglich eine Unterscheidung zwischen Alkanon (Ketone
sind Oxidationsprodukte sekundärer Alkohole. Weil man sie von Alkanen
ableiten kann, nennt man sie auch Alkanone) und Alkanal (Aldehyde/
Alkanale sind chemische Verbindungen, die als funktionelle Gruppe eine
Aldehydgruppe (-CHO) enthalten).
Nachweiß mit der Tollens-Probe (Silberspiegel):
Tollensprobe:
Die Tollensprobe/ Silberspiegelprobe ist ein Nachweis für Aldehyde (bzw.
reduzierende funktionelle Gruppen).
Der Nachweis ist positiv, wenn sich durch Fällung von elementarem Silber die
Lösung schwarz verfärbt und sich an der Innenwand des Reagenzglases Silber
abscheidet, was zur Bildung eines spiegelnden Belages führt.
Mit der Tollensprobe lässt sich auch leicht die Aldehydgruppen reduzierender
Zucker wie Glucose nachweisen.
Die Tollensprobe eine Redoxreaktion
Da die Oxidation der Probesubstanz durch Reduktion der Silber(I)-Ionen
erfolgt, kann die Gesamtreaktion wie bei allen Redoxreaktionen in eine
Oxidations- und Reduktionsreaktion zerlegt werden.
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