18.11.06 D-BIOL Josua Jordi Synthese von Methyl Salicylate H3C O O OH Methyl Salicylate C8H8O3 Mr=152.149u 18.11.2006 Josua Jordi, HCI G 294/245 Assistent: Felix Fischer 1 18.11.06 D-BIOL Josua Jordi 1 Bruttoreaktion und Mechanismus Methyl Salicylate oder Methyl-2-hydroxybenzoat, auch bekannt als Duftstoff unter dem Namen Wintergreen Oil, kann durch Veresterung von Methanol und Salicylsäure synthetisiert werden. Der Mechanismus und die Bruttoreaktion sind in der folgenden Abbildung skizziert: O O OH OH CH3 O OH H2SO4 + MeOH H+ HO + H2O -H+ HO OH H3C C O H O + H OH OH H3C H3C O H + HO OH HO OH OH H3C O OH + H OH Abbildung 1, Bruttoreaktion und Mechanismus [3] Zusätzlich zur katalytischen Wirkung der Schwefelsäure auf die Veresterung, protoniert sie das Wasser und verschiebt das Gleichgewicht somit auf die rechte Seite. 2 18.11.06 D-BIOL Josua Jordi 2 Verwendete Substanzen In der folgenden Tabellen werden alle Substanzen, die bei der Synthese von Methyl salicylate verwendet wurden, aufgeführt. Die CH-Giftklassen sind seit dem 1. August 2005 durch die EU Vorschriften ersetzt worden. Zusätzlich ist der Siedepunkt von Methanol aufgeführt, da er als einziger für die Synthese relevant ist, er beträgt 65°C Substanz Methyl salicylate CH-Giftklasse Gefahrensymbol 4 Xn Salicylsäure 3 Xn Methanol 3 F, T Diethylether Natriumchlorid Magnesiumsulfat Natriumhydrogencarbonat Schwefelsäure F, Xn F F 2 C R-/S-Sätze R 22-36 S 24-26 R 22-37/38-41 S 26-39 R 11-23/24/2539/23/24/25 S 7-16-36/37-45 R 12-19-22-66-67 S 9-16-29-33 S 22-24/25 R 35 S 26-30-45 Tabelle 1, verwendete Substanzen [1] Für die Synthese lassen sich daraus folgende Schlüsse ziehen: Methyl salicylate, Salicylsäure und Diethylether reizen Haut und Augen, Schwefelsäure ist ätzend, Methanol und Diethylether sind leicht entzündlich und Methanol ist giftig. 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 3 18.11.06 D-BIOL Josua Jordi 3 Synthese und Aufarbeitung 3.1 Versuchsaufbau Kühlwasser Dimrothkühler Ölbad mit Kontaktthermometer 7 6 5 3 8 9 2 9 10 1 6 7 4 8 5 4 3 2 11 1 Abbildung 2, Versuchsaufbau [3] Die Synthese erfolgte durch Kochen der Reaktanden im Ölbad unter Rückfluss. Der Versuchsaufbau ist in Abbildung 2 skizziert worden. 3.2 Synthese Zu Beginn wurden 2g Salicylsäure, 20ml Methanol und 5 Tropfen Schwefelsäure in einen Rundkolben eingefüllt. Die Salicylsäure wurde in Methanol gelöst und erst danach die Schwefelsäure zugegeben. Es resultierte eine farblose Lösung. Die Temperatur des Ölbades wurde auf 70-80°C eingestellt, damit das Methanol zu kochen begann. Nach 45-60min im Ölbad wurde die Lösung langsam milchig. 4 18.11.06 D-BIOL Josua Jordi 3.3 Aufarbeitung Der Rundkolben wurde aus dem Ölbad entfernt und die Lösung in einen Scheidetrichter gegeben. In diesem befanden sich bereits 40ml Diethylether und 30ml gesättigte Natriumchlorid Lösung, die entstandene Lösung wurde mehrmals kräftig geschüttelt. Die wässrige Phase wurde verworfen, die organische zweimal mit 30ml Natriumhydrogencarbonat gewaschen. Die dabei entstandene organische Phase wurde mit Magnesiumsulfat getrocknet und anschliessend einrotiert. 4 Identifikation Vom Produkt wurde anschliessend an die Aufarbeitung ein Infrarotspektrum hergestellt und mit einem Referenzspektrum verglichen. Ausserdem war der typische Geruch von Winteroil deutlich wahrzunehmen, der Geruch vom Diethylether hatte sich komplett verflüchtigt. 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. Verunreinigung des Produkts mit Methanol kann weit gehend ausgeschlossen werden, ebenso wie Verunreinigung mit Salicylsäure, da die charakteristischen, starken Signale dieser beiden Stoffe völlig fehlen. Bei Salicylsäure der Bereich zwischen 800-900 cm-1 fehlt total, bei Methanol sind kaum Übereinstimmungen zu finden. Ausserdem wurde der Brechungsindex bestimmt, er betrug 1,528 im Vergleich zu einem theoretischem Wert von 1,535. Auf Grunde dieser Anhaltspunkte konnte das Produkt als Methyl salicylate identifiziert werden. 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 5 18.11.06 D-BIOL Josua Jordi 6 Anhang Abbildung 3, Methyl Salicylate Referenzspektrum [2] 6 18.11.06 D-BIOL Josua Jordi Abbildung 4, Salicylsäure Referenzspektrum [2] Abbildung 5, Methanol Referenzspektrum [2] 7