15.03.2005

Protokoll
Basismodul Chemie I,
Praktikum:
Carbonylverbindungen
Veranstalter: Dr. Ulrich Neuert
Jörg Mönnich ()
Betreuer: Carolin, Christian
Versuchstag: Dienstag, 15.03.2005
Carbonylverbindungen
Carbonylverbindungen
Einleitung
Nachdem am 6. Praktiku
mstag (10.03.05) schon auf
eingegangen worden ist, beschäftigt sich di
funktionelle Gruppen
eser Text mit einer weit
eren, sehr
wichtigen funktionellen Gruppe: Der Carbonylgruppe. Diese entsteht durch eine
Doppelbindung eines Kohlens toff-Atoms mit einem Sauer
Doppelbindung der Carbonylgruppe ist s
stoff-Atom (C = O). Die
ehr reaktiv, da sie wegen der
hohen
Elektronegativität des Sauer stoff-Atoms eine ausgepr ägte Dip olarität hat. Durch die
positive Ladung am C-At om können nucleophile Gruppen hier leichter angreifen, wie
auch elektrophile Gruppen am O-Atom leichter angreifen können.
Es gibt zwei Arten der Carbonylgruppe: Eine Verbindung der Gruppe mit mindestens
einem Wasserstoff-Atom wird Aldehyd (
Alcoholus Dehydrogenatus) genannt. Sie
entstehen bei der O xidation von primären Alkoholen. Sind an die Carbo nylgruppe
zwei Alky l- oder Aryl-G ruppen gebunden, wird dies als
entstehen bei der Oxidation sekundär
Keton bezeichnet. Ketone
er Alkohole.
Reaktionen der
Carbonylverbindungen sind vor allem Additi onsreaktionen, da sie eine so genannte
Abgangsgruppe besit zen, die durch Substitution aus getauscht werden ka nn. Unter
Zuhilfenahme eines Katalysat ors lasse n sich auch Wassersto
ffatome addieren,
wobei wieder primäre bzw. sekundäre Alkohole entstehen.
Material, Methoden
s. Praktikumsskript
Ergebnisse, Messwerte
I. Darstellung und Charakterisierung eines Semicarbazons
Nach dem Abnutschen des Niederschlags und Trock nung bleibt ein weißes Pulver
zurück. Die Schmelzpunktbestimmung wurde zweimal durchgeführt. Beim ersten Mal
lag der Schmelzpunkt bei 109°C, beim zweiten Mal bei 123,5°C.
-1-
Carbonylverbindungen
II. Keto-Enol Tautometrie
Nach Z
ugabe v
on FeCl
3-Lösung
zur Lösung
aus Wasser und
Acetessigsäureethylester färbt s ich die Lösung violett. Gibt m an etwas Bromwasser
hinzu, wird die Lös ung gelb- bräunlich. Die Farbe ändert
wieder in violett, kann jedoch durch
sich binnen k urzer Zeit
erneute Zugabe von Bromwasser wieder gelb-
bräunlich gefärbt werden.
III. Aldolkondensation
Nach dem Abnutschen der erstarrten Reaktionsmischung, dem Waschen mit Ethanol
und Zerkleinerung bildet sich ein gelbes Pulver: Das Dibenzalaceton.
IV. Bromaddition an Dibenzalaceton
Eine kleine Spatelspitze des in III.
hergestellten Dibenza
lacetons wird in
Dichlormethan gelöst und zusammen mit einem Kontrollansatz aus Dichlormethan im
Wasserbad erwärmt. Gibt man Brom zum K ontrollansatz, bemerkt man eine braun e
Färbung. Gibt man Brom in die Lösung aus Dichlormethan u nd Dibenzalaceton, färbt
sich diese erst leicht bräunlich, wird aber schnell wieder hellgelb.
Auswertung, Diskussion
I. Um den Schmelzpunkt des unbekannten Ket
einer Additions- und Kondens
ons z u bestimmen, muss zuerst in
ationsreaktion das Keton an das Semicarbazid
gebunden werden. Dies geschieht so:
+
Keton
Semicarbazid
-2-
Carbonylverbindungen
Additionsprodukt
Kondensationsprodukt
Durch diese Reaktion entsteht das Semica
Verbindung mit scharf abgegrenzten, gut
rbazon, eine gut
kristallisierende
unterscheidbaren Sc hmelzpunkten, die
eine Bestimmung des Ketons möglich machen.
Leider ist mir hier eine genaue Bestimmung nicht vergönnt gewesen. Es wurden zwei
unterschiedliche Schmelzpunkte gemess en, die obendrein nic ht mit dem für das
Keton charakteristischen übereinstimmt
en. Zu erwarten gewesen wäre ein
Schmelzpunkt von 142°C für 4-Phenyl-butanon-2. Die gemessenen Werte von 109°C
und 123,5°C sind also vollk ommen daneben. Zu er klären wäre dies einerseits durch
die verwendeten Geräte, da die Messwer
stammen oder einer evtl. Verunrei
te aus zwei versc
hiedenen Geräten
nigung der Probe, da schon gering
e
Verschmutzung den Schmelzpunkt verändert.
II. Den Anfangszustand der Reaktion stellt ein Tautometrie-Gleichgewicht zwischen
der Keto- und der Enol-Form dar, wobei die Keto-Form zu 92% vorliegt und die EnolForm zu 8%.
Keto-Form
Nach Zugabe von FeCl
Enol-Form
3-Lösung
bildet sich durch
das Eisen ein Eisen-Chelat-
Komplex der Enol-Form, welcher die violette Färbung hervorruft.
-3-
Carbonylverbindungen
+H+
Chelat-Komplex
Gibt man nun Brom hinzu, so
lagert es sich durch elek trophile Addition an die C-
Doppelbindung der k omplexgebundenen Enolate an
und bildet eine bromierte
Verbindung. Dadurch kann sic h der Eisen-Chelat-Komplex nicht mehr bilden und die
Färbung zum gelb-bräunlichen tritt ein, j
edoch stellt sich das damit gestörte
Gleichgewicht zwischen Keto- und Enol-F orm schnell wieder ein, und eine erneute
violette Färbung ist zu beobachten.
+ Fe3+ + 2 HBr
Nach Zugabe von Brom
III. Ketone und Aldehyde können
in Gegenwart starker Ba sen z u geringem Teil in
Enolat übergehen. Das Enolat - ein starkes Nucleophil - kann am Carbonyl- C-Atom
eines Neut ralteilchens angreifen. In dies em Fall wird Aceton
mit Benz aldehyd in
Anwesenheit von verdünnter NaOH zu Dibenz alaceton. Ein gelber Feststoff entsteht.
Im Folgenden ist die Reaktion aufgezeigt.
+
Aceton
Benzaldehyd
-4-
Carbonylverbindungen
Dibenzalaceton
IV. Wie auch schon in Versuch II, handelt es si ch um eine Addition von Brom an die
C-Doppelbindungen des Dibenz alacetons. Da s konjugierte Doppelbindungssyste m
wird durch das Brom zerstört. Hier die
zugehörige Reaktionsgleichung in F orm von
Zeichnungen:
-5-
Carbonylverbindungen
+ 2 Br2
farblos
-6-