1,6-Hexadisäure

Praktikum der Organischen Chemie I
Roman Birrer
WS 05/06
Synthese von 1,6-Hexadisäure
OH
O
O
HO
12./13., 19./20. Dezember 2005
Praktikum der Organischen Chemie I
WS 05/06
1. Methode
Oxidation von Cyclohexanon zu 1,6-Hexadisäure mittels KMnO4.
2. Reaktionsgleichung
O
O
+
+
2 KMnO4
HO
OH-
+
OH
2 MnO2
O
3. Mechanismus
O
OH
OH
O
O
O
O
Mn
HO
O
Mn O
O
O
HO
O
+
H
MnO2
O
OH
O
H2O
HO
HO
H
OH
O
O
O
HO
HO
O
OH
OH
O
HO
Mn O
H
O
O
O
O
HO
OH
O
2
O
+
MnO3-
Mn O
O
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4. Physikalische Daten
Substanz
Molekularformel
Molare Masse
[g/mol]
Dichte [g/cm3]
Schmelzpunk [C°]
Siedepunkt [C°]
Brechungsindex
Wassergiftklasse
Giftklasse CH
R- Sätze
S- Sätze
Bedeutung
Substanz
Molekularformel
Molare Masse
[g/mol]
Dichte [g/cm3]
Schmelzpunk [C°]
Siedepunkt [C°]
Brechungsindex
Wassergiftklasse
Giftklasse CH
R- Sätze
S- Sätze
Bedeutung
Cyclohexanon
C6H10O
98.15
Kaliumpermanganat
KMnO4
158.04
1,6-Hexadisäure
C6H10O4
146.14
2.70
240°C (Zersetzung)
1
8-22-50/53
2-60-61
1.36
152-154
330
1
4
36
-
Natriumhydroxid
NaOH (1M)
40.00
Salzsäure
HCl
36.46
Hexan
C6H14
86.18
1.05
1
34
1.19
1
34-37
26-36/37/39-45
26-36/37/39-45
0.66
-94.3
69.00
2
11-38-48/20-51/5362-65-67
9-16-29-33-36/3761-62
0.95
-31°C
155°C
1.4507
1
3
10-20
25-16
Siehe Anhang
Siehe Anhang
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5. Apparatur
Rückflusskühler
76 54
8
3
9
2
1
1
0
76 54
8
3
11
1
9 10
2
6. Ansatz
Substanz
Molgewicht
[g/mol]
158.04
Anzahl
Mole
[mmol]
60
Äquiv.
1
9.48 g
H2O
18.00
416.7
71
75 ml
Cyclohexanon
98.15
30
0.5
NaOH
40.00
3
0.05
2.94 g; Umrechnung von [g] in [ml]
3.1 ml mit einer Dichte von 0.95
g/cm3
0.12 g;
KMnO4
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Menge Bemerkungen
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7. Experimentelle Durchführung
Reaktion:
In einem Dreihalsrundkolben wurden KMnO4 (9.46 g, 60 mmol, 1 Äquiv.) mit
H2O (75 ml, 416.7 mmol) zusammengegeben, wobei eine violette Lösung entstand. Zu
dieser Lösung wurde unter heftigem Rühren Cyclohexanon (3.1 ml, 30 mmol, 0.5 Äquiv)
zugegeben. Anschliessend wurde 10%ige NaOH (1.4 ml, 3 mmol, 0.05 Äquiv) über einen
Zeitraum von 15 min beigefügt. Die Reaktionsmischung wurde bei 70 °C für 30 min am
Rückfluss erhitzt. Die Lösung verfärbte sich dabei von violett nach braun.
Isolierung und Reinigung:
Die noch heisse Lösung wurde filtriert und mit Wasser gewaschen. Mit konz. HCl wurde
ein pH von 1 eingestellt. Über Nacht wurde die noch klare Lösung im Kühlschrank
aufbewahrt. Da keine Kristallisation erfolgte, wurde versucht, das Produkt mit
Methylenchlorid (3 x 85 ml) zu extrahieren. Da sich aber 1,6-Hexadisäure nur sehr
schlecht in Methylenchlorid löst, war diese Extraktion nicht möglich. Die
zurückbleibende wässrige Phase wurde eine Woche später (19.12.2005) am
Rotationsverdampfer eingeengt und nochmals über Nacht im Kühlschrank gelagert. Das
Produkt kristallisierte aus und konnte abgenutscht werden. Im Exikator wurden die
erhaltenen Kristalle getrocknet.
8. Ausbeute
Ausbeute: 1.37 g 1,6-Hexadisäure (31%)
9. Charakterisierung
Infrarot-Spektrum
Banden [cm-1]
2962-2558
1685
1462, 1426, 1407
Interpretation
Säurebauch
C=O
C(sp3)-H
10. Bemerkungen und Diskussion
Das IR-Spektrum weist eine hohe Ähnlichkeit zum Referenzspektrum auf.
Ein Grund, weshalb die Kristallisation beim ersten Mal nicht funktionierte, liegt darin,
dass die Lösung viel zu wässrig war. Die zweite Kristallisation gelang besser, da die
Lösung zuerst eingeengt wurde.
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Literatur
[1] www.fluka.com
[2] http://ch.chemdat.info/
[3] Keese Reinhardt, Grundoperationen der präparativen organischen Chemie, 2003,
Druckerei Glauser AG, Bern
[4] http://www.aist.go.jp/RIODB/SDBS/cgi-bin/direct_frame_top.cgi?lang=eng (IRSpektren)
Anhang
vgl. Anhang „Synthese von 3-Menthen aus (-)-Menthol“ für die Bedeutung der R- und SSätze.
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