Synthese von Di-n-propylether

Der Syntheseschritt des Ethers basiert auf der Williamson-Ethersynthese, bei der es sich um eine nucleophile Substitution handelt. Als Nucleophil wird ein Alkoholat (hier: Natriumpropanolat) verwendet, das mit dem elektrophilen Alkylbromid oder -iodid (hier: Propylbromid) unter Abspaltung von Natriumbromid oder -iodid zum Ether reagiert. Da das hier entstehende Natriumbromid nicht gut löslich im verwendeten 1-Propanol ist, fällt es aus und verschiebt dadurch das Gleichgewicht Richtung Produkte. Das Abdestillieren des Ethers aus dem Reaktionsgemisch trägt dann ebenso dazu bei eine gute Ausbeute zu erhalten.

Geräte:

Magnetheizrührer, Ölbad, Destillationsapparatur, Rückflusskühler, Zweihalskolben mit NS, Rundkolben mit NS, Vigreux-Kolonne, Tropftrichter, Trichter, Messkolben, Trockenrohr, Waage

Chemikalien:

Kaliumbromid

Schwefelsäure (C)


roter Phosphor (F, N)


1-Propanol, absolut (F, Xi)


Natrium (C, F)


Calciumchlorid, wasserfrei (Xi)


____________

Bromwasserstoffsäure (C)


1-Brompropan (F, T)


Dipropylether (F)



Hinweis:

1-Brompropan ist reproduktionstoxisch. Daher sind Schutzhandschuhe zu tragen und die Reaktion sollte im Abzug durchgeführt werden.

Durchführung:

Die vierstufige Synthese wird wie folgt unterteilt:
1. Darstellung von Bromwasserstoffsäure
2. Darstellung von 1-Brompropan
3. in situ-Darstellung des Natriumpropanolats
4. Darstellung des Dipropylethers

1. Darstellung der Bromwasserstoffsäure

Für einen 0,1 mol Etheransatz stellt man 17,1 mL 48%ige Säure nach folgender Vorschrift dar: Synthese von Bromwasserstoffsäure
Dazu werden 24,1 g Kaliumbromid bei einer Ausbeute von 70% eingesetzt (die anderen Mengen sind entsprechend umzurechnen!).

2. Darstellung des 1-Brompropans

Im Rundkolben werden unter Kühlung und Rühren 7,5mL 1-Propanol mit 2,8mL Schwefelsäure und anschließend mit 17,1mL Bromwasserstoffsäure vermischt. Danach erhitzt man bis zum Sieden. Daraufhin wird die Destillationsapparatur aufgebaut und das 1-Brompropan vorsichtig bei 71°C abdestilliert. Man fängt die Fraktion bis 75°C auf. Das rohe Bromid wird mit Wasser gewaschen, mit Natriumhydrogencarbonat entsäuert und nochmals mit Wasser gewaschen. Das noch feuchte 1-Brompropan wird über wasserfreiem Calciumchlorid getrocknet und anschließend destilliert.

3./4. Darstellung des Dipropylethers

In einem Zweihalskolben mit aufgesetztem Rückflusskühler und Trockenrohr und Tropftrichter mit 7,3 mL 1-Brompropan stellt man vorsichtig unter Rühren aus 2,3 g Natrium und 36 mL absolutiertem 1-Propanol eine Natriumpropanolat-Lösung her. Dann wird das Bromid langsam hinzugegeben. Das Reaktionsgemisch wird 5 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Nun destilliert man den entstandenen Ether unter gutem Rühren bis 97°C ab. Das Alkohol-Ether-Gemisch wird dann über eine Vigreux-Kolonne fraktioniert. Die Brechungsindices der Fraktionen werden bestimmt und die Fraktionen, deren Indices am nächsten an 1,3807 liegen, werden vereinigt und über etwas Natrium destilliert. Schließlich wird mit Wasser gewaschen und über Calciumchlorid getrocknet.

Ausbeute: 6,4 mL (58,7% d. Th. bezogen auf das eingesetzte 1-Brompropan)

Entsorgung:

Die Bromwasserstoffsäure wird neutralisiert und stark verdünnt dem Abwasser hinzugefügt. Das entstehende Propylbromid wird verseift und anschließend, wie auch der Ether, den organischen Lösemittelabfällen zugeführt.

Erklärung:

Aus Kaliumbromid und Schwefelsäure entsteht Bromwasserstoffsäure.

2 KBr + H₂SO₄ ---> K₂SO₄ + 2 HBr (aq)

Die Schwefelsäure und die Bromwasserstoffsäure protonieren dann das 1-Propanol, welches dann in so aktivierter Form mit dem Bromid in einer S_N2-Reaktion reagiert.



Aus Natrium und 1-Propanol entsteht Wasserstoff und Natriumpropanolat.

2 Na + 2 C₃H₇OH --> H₂ + 2 C₃H₇ONa

Dieses reagiert in einer weiteren S_N2-Reaktion mit dem Bromid zum Ether.



Bilder:


Die Apparatur für die Ethersynthese


Die Zugabe des 1-Brompropans durch ein Septum (das ausfallende Natriumbromid ist gut zu sehen)


Das Endprodukt über Calciumchlorid


Trockenes, abgefülltes Produkt