TroubadixRhenus hat geschrieben: ↑Dienstag 9. März 2021, 13:43
Vom Grundsatz: Da es ein privater „Hobbyversuch“ ist, geht es mir weniger darum eine möglichst hohe „wirtschaftliche“ Ausbeute zu erzielen.
Wenn bei den vorgelegten Ausgangsstoffen so 50 bis 70ml heraus kommen, bin ich eigentlich schon zufrieden.
Vom Grundsatz her: eine gute Ausbeute ist bei einer Reaktion genauso wichtig und Ziel wie eine hohe Reinheit
das ist für einen Chemiker (also für mich jedenfalls...) eine Frage der "Ehre" oder Eleganz oder wie du willst, weniger eine Frage wirtschaftlicher Notwendigkeiten
Von Atom-Ökonomie (was ist der Rekationsweg bei dem am wenigsten "Abfall" übrig bleibt) reden wir mal noch gar nicht...
Wenn man sich um das Restwasser keine Sorgen machen muss, um was dann sonst an Rückständen? Die Säuren sind nach der Neutralisation zu Wasser und ihren (Natrium-)Salzen zerfallen, und sollten spätestens nach der Destillation kein Thema mehr sein. Bleibt noch der Rest des alkoholischen Edukts - was man als niedriger siedende Komponente hier wohl durch das Verwerfen des Destillationsvorlaufs abscheiden will. Wäre interessant wieviel davon in meinem Endprodukt noch enthalten ist. Das Rest-1-Butanol wäre nach meinem Verständnis auch die einzige Substanz, die mein Endprodukt noch „verunreinigen“ könnte, oder?
also nochmal kurz Schritt für Schritt gedacht:
- Reaktion = ggfs mehrere Stunden Säure + Alkohol + Kat kochen bis sich der unter den Bedingungen erreichbare GG-Zustand eingestellt hat
- Aus dem Ansatz das Roh-Produkt wenn möglich grob und vollständig herausdestillieren (macht nur Sinn wenn es bei niedrigerer Temperatur siedet als der Rest), sonst direkt weiter zum nächsten Schritt und den ganzen Ansatz wie Roh-Produkt behandeln. Daher der Gedanke dass Schwefelsäure übrig geblieben sein könnte.
- Roh-Produkt mit Wasser (mal das gröbste herausziehen, sonst brauchst du nachher Unmengen Natron) und dann mehrfach mit Natron (Hydrogencarbonat) Lösung waschen. Achtung: NICHT zu alkalisch werden, denn das ist der Hydrolyse-Tod der Ester deswegen Hydrogencarbonat und nicht Carbonat, denn Hydrogencarbonat ist so schwach basisch dass es nichts zerstört. Wenn es beim Zugeben neuer Hydrogencarbonatlösung nicht mehr aufbraust, ist alle Säure raus. Manche waschen auch zum Schluss nochmal extra mit Wasser, aber das halte ich für völlig unnötig da sich ja wie du bereits bemerkt hast die Salze im Produkt nicht lösen. Nützlich wäre das allenfalls um überschüssigen Alkohol nochmal auszuwaschen der sich in Salzlösungen sehr schlecht löst.
- Trocknen des Roh-Produkts (von mir aus auch mit Na2SO4) um Wasser zu entfernen, dann muss man es nicht mehr in der Destillation weg bekommen
- Optional, aber empfehlenswert: Fein-Destillation des Roh-Produkts. Normalerweise sollte jetzt schon nicht mehr viel Verunreinigung drin sein wenn die Reaktion geschickt angesetzt war und das Waschen seinen Job getan hat, dient oft nur noch der Reinheitskontrolle durch Siedepunkt
da wie oben ausgeführt Butanol und Ester nicht gerade leicht zu trennen sind (und Butanol löst sich auch eher schlecht in Wasser, wird also sicher nicht vollständig ausgewaschen) ist dringend zu empfehlen dass du mit viel Essigsäure-Übeschuss (10x molare Menge?) arbeitest. Die überschüssige Essigsäure kannst du ggfs zumindest teilweise abdestillieren und (für die gleiche Synthese
) wieder verwenden oder auch einfach nur auswaschen. Das Butanol wirst du aber sehr schwer los.
Tja, oder gibt es Möglichkeiten, gleich die Reaktion weiter in Richtung des Endprodukts zu verschieben? Etwa durch Zugabe von mehr konz. Schwefelsäure? Oder anderer wasserbindenden Verfahren?
mehr Schwefelsäue hat bedingt eine positive Wirkung, Effekt endenwollend. Irgendwann stört es eher als es nutzt.
Wasserbindende Mittel - siehe oben. Das einzige was wirklich Sinn macht wäre Molsieb in einem Soxhlet. Alles andere stört mehr als es nutzt.
Ein beliebtes Verfahren das sehr gut funktioniert ist das Einsetzen von niedrig siedenden "Wasserschleppern", zum Beispiel Chloroform (
siehe hier ein Paradebeispiel) oder Toluol (siehe der Hinweis von Phil, das geht aber erst bei noch höher siedenenden Edukten/Produkten gut). Die bilden mit Wassser ein sehr niedrig siedendes Azeotrop das bevorzugt verdampft. Wenn sich das Dampfgemisch kondensiert, entmischen sich die Komponenten - das Chloroform wird dann über so einen "Dean Stark" Apparat gezielt wieder in den Kolben zurück geführt wo es neues Wasser "abtransportieren" kann, das Wasser bleibt abgeschieden. so bekommt man schön quantitative Ausbeuten und reine Produkte ohne eklige aufwändige Überschüsse.
) bindet Wasser relativ langsam - ich würde es über Nacht stehen lassen...
