Herstellung von 1-Hexyliodid

Org. chemisches Laborpraktikum
Herstellung von 1-Hexyliodid
Laufende Laborversuch-Nr.: 5
1.0 Ansatzgröße
Einsatz : 10,22g Hexanol (102,18 g/mol) =
0,1 mol
12,7 g Jod (126,9 g/mol) =
0,05 mol
1,08 g roter Phospor (30,97 g/mol) = 0,035 mol
10 mL Na2S2O4-Lsg, 1,0 g Na2SO4 ,
H2O, 30 mL Ether
2.0 Reaktion und Mechanismus
2 Prot
3J2
3C6 H13OH
2 PJ 3
PJ 3
3C6 H13 J
H3 PO3
Primäre und sekundäre Alkohole reagieren mit Phosphortrijodid, welches äußerst
reaktiv ist und am besten frisch hergestellt werden sollte, zu Iodalkanen und
Phosphoriger Säure. Dieses Verfahren dient generell zur Darstellung von Iodalkanen
aus Alkoholen. Phosphortriiodid kann alle drei Iodatome übertragen. Dieses
Verfahren ist besondes gut zur Darstellung von Iodalkanen geeignet, da dadurch ein
Überschuß an Iodwasserstoff vermieden wird, der Iodalkane reduzieren kann, was
zur Folge hätte, daß der jeweilige Kohlenwasserstoff entsteht. Diese Reaktion tritt
besonders leicht bei tertiären Alkyliodiden ein, die man daher besser nach [ 1.]
herstellt.
Die treibende Kraft ist die Ausbildung einer starken Phosphor- SauerstoffDoppelbindung.
Im ersten Schritt reagieren die Phosphorverbindung unter Ausbildung einer
Verbindung, die man als protoniertes anorganisches Esterderivat der Phosphorigen
Säure auffassen kann:
H
I
CH3(CH2)4CH2OH
+
P
I
CH3(CH2)4CH2O
+
PI2
+
I
I
HOPI2 ist eine gute Abgangsgruppe und wird durch Iodid ( nukleophile Substitution)
verdrängt, das im esterbildenden Schritt entsteht.
H
I
+
CH3(CH2)4CH2O
+
PI2
CH3(CH2)4CH2I
+
HOPI2
HOPI2 reagiert daraufhin nacheinander mit zwei weiteren Alkoholmolekülen nach
dem gleichen Schema wie bei dem ersten esterbildenden Schritt.
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H
CH3(CH2)4CH2OH
+
HOPI2
CH3(CH2)4CH2O
+
POH
I
+
CH3(CH2)4CH2O
+
POH
CH3(CH2)4CH2I
I
I
H
I
+
+ HO
P
OH
I
CH3(CH2)4CH2OH
+
(HO)2PI
CH3(CH2)4CH2I
+
H3PO3
Das Gelingen der Umsetzung beruht darauf, daß die Hydroxygruppe zu Beginn der
Reaktion in eine gute Abgangsgruppe umgewandelt wird, wie es auch bei der
Reaktion von z.B. Alkoholen mit Iodwasserstoff zu Iodalkanen der Fall ist. Dieses
letztere Verfahren wird jedoch durch die stark sauren Reaktionsbedingungen und
durch mögliche Umlagerungen kompliziert.
Wenn diese Substitution nach einem SN2- Mechanismus verläuft ( nur bei primären
Alkoholen) und das Reaktionszentrum chiral ist, tritt Inversion der Konfiguration des
Alkyl-Restes (Walden´sche Umkehr) ein.
3.0 Geräte und Apparatives
Geräte:
Rundkolben. Tropftrichter, Magnetrührer, Dimrothkühler, Hebebühne,
Scheidetrichter, Becherglas (klein), Messzylinder, Thermometer, Stativ und
Klammern, Korkringe Destillationsbrücke , Faltenfilter, Trichter, Vakuumvorstoß und
Vorlagen
Aufbau der Rühr- und Destillationsapparatur:
KPG-Rührer
Dimroth-Kühler
Stabthermometer
Dreihalsrundkolben
Pilzheizhaube
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Stabthermometer
mit Quickfit
Claisen-Aufsatz
Siedekapillare
Liebigkühler
100ml
ZweinhalsRundkolben
Vakkumvorstoß
Spinne
Pilzheizhaube
50ml Spitzkolben
4.0 Versuchsdurchführung
In einen 100ml Dreihalsrundkolben wurden nacheinander eingewogen und sofort mit
einem laufenden Rückflußkühler bestückt, da die Reaktion stark exotherm anlief.
Unter starkem Rühren wurde das Reaktionsgemisch nun ca. 50min unter Rückfluß
gekocht.
Nach beendeter Reaktion wurde das Reaktionsgemisch mit 10ml Wasser zum
Entfernen der entstandenen phosphorigen Säure und Reste von nicht umgesetztem
Alkohol und Phosphortriiodid versetzt. Dabei wurde die organische Phase von der
wäßrigen in einem Scheidetrichter abgetrennt. Die wäßrige Phase wurde
anschließend 3 mal mit ca. 10 ml Diethylether extrahiert, um mögliche Reste des
entstandenen Iodalkans in die organische Phase zu überführen.
Anschließend wurde die organische Phase mit 10 ml einer 0,05%igen Na2S2O5Lösung versetzt (um Reste von nicht umgesetztem Iod zu entfernen) und durch
Schütteln mit dieser entfärbt. Zur Entfernung von gelöstem SO2 wurde anschließend
erst mit 10 ml einer 0,1M NaOH dann mit 10 mL Wasser extrahiert.
Die vereinigten organischen Extrakte wurden anschließend mit wasserfreiem
Natriumsulfat getrocknet und über einen Faltenfilter filtriert.
In einer Destillationsapparatur wurde erst bei Normaldruck der Diethylether
abdestilliert, anschließend wurde das Rohprodukt einer fraktionnierenden Destillation
unter vermindertem Druck unterworfen.
Man erhielt eine leicht orange gefärbte Flüssigkeit.
Von diesem Reindestillat wurde der Brechungsindex mit Hilfe eines AbbeRefraktometers und die Ausbeute bestimmt.
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5.0 Brechungsindex:
Theoriewert Brechungsindex von 1- Iodhexan : nD20= 1,4926
gemessener Praxiswert: nD20= 1,4910
6.0 Ausbeutebestimmung
Als Berechnungsgrundlage dient die theoretische Ausbeute von Hexyliodid bezogen
auf den Einsatz Hexanol (0,10 mol) bei einer Annahme von 100% Umsatz; dies
entspricht bei der Molmasse von 212,07 g/mol für Hexyliodid = 21,20 g
Berechnung der Ausbeute in %
Auswaage 16,50 g
Ausbeute
Auswaage( g ) *100%
Theoretische. Ausbeute( g )
Ausbeute
16,50 g *100%
21,20 g
77 ,83 %
Laut Literatur wird eine Ausbeute von 70
80 % Benzoesäure erwartet.
7.0 Sicherheitsdaten
Stoff
Hexanol
Diethylether
Jod
Na2SO4
Na2S2O4
Roter Posphor
NaOH
Hexyliodid
Gefahrenbezeichnun
g
F,Xn
F;Xn
Xn
Xi
F
Xn
Xi
8.0 Literaturquellen
Laborvorschrift
Organikum, org.-chemisches Grundpraktikum
9.0 Anlage
Notizen
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R-Sätze
S-Sätze
11-20
22-36
20/21
36
36/37/38
11-16
36/37/38
10
16-25-29-33
24
23-25
2-5
50
7-43
16-25
23-24/25