Di-n-propylether

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Kohlenstoff
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Di-n-propylether

Beitrag von Kohlenstoff »

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
roter Phosphor
1-Propanol, absolut Warnhinweis: fWarnhinweis: attn
Natrium
Calciumchlorid, wasserfrei Warnhinweis: attn
Bromwasserstoffsäure
1-Brompropan Warnhinweis: fWarnhinweis: t
Dipropylether Warnhinweis: 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 SN2-Reaktion reagiert.

Bild

Aus Natrium und 1-Propanol entsteht Wasserstoff und Natriumpropanolat.

2 Na + 2 C3H7OH --> H2 + 2 C3H7ONa

Dieses reagiert in einer weiteren SN2-Reaktion mit dem Bromid zum Ether.

Bild

Bilder:

Bild
Die Apparatur für die Ethersynthese

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

Bild
Das Endprodukt über Calciumchlorid

Bild
Trockenes, abgefülltes Produkt
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Bariumchlorid
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Beitrag von Bariumchlorid »

Wow, unglaublich toll, wirklich . :mrgreen:

t0bychemie
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Beitrag von t0bychemie »

Wieso ist der 5 bindige Kohlenstoff durchgestrichen? Etwas komisch um diesen Übergangszustand darzustellen.
Interessenvereinigung Naturwissenschaft und Technik IVNT e.V.
Der Verein für alle, die gerne selbst forschen und experimentieren.
Homepage: www.ivnt.de

Bild

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Kohlenstoff
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Beitrag von Kohlenstoff »

Das ist Chemsketch. Es simuliert einerseits den Übergangszustand, andererseits verwirrt es. Soll ich versuchen das mit Paint zu entfernen?

@ Nico: Danke! :D
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Kohlenstoff
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Beitrag von Kohlenstoff »

Ich mache ja nicht gerne DoPos, aber ich möchte schon gern wissen, was jetzt hier mit dem Artikel passiert.
Ihr habt euch auch noch kaum dazu geäußert!
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Cyanwasserstoff
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Beitrag von Cyanwasserstoff »

Ausbeute? Bild des sauberen, klaren Endprodukts? :wink:
"It is arguably true that the tetrapyrrole system is Nature's most remarkable creation."
- Claude Rimington

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frankie
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Beitrag von frankie »

... und noch ein stetig und differenzierbares Bild des Reaktionsmechanismus (letztes Bild). Das Layout wird von Jan sowieso noch perfektioniert...

mfg
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Chaoschemiker
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Beitrag von Chaoschemiker »

Wie wärs damit?
Bild
Anwesenheit sehr warscheinlich.

Don't throw anything away. There is no 'away'.

Abusus non tollit usum.

Wären Maulaffen giftige Gefahrstoffe im Sinne der GefStoffV, könnte man das Gaffen an Privatpersonen durch Personen ohne Sachkunde nach §5 ChemVerbotsV nach §382 StGB bestrafen.

Bariumchlorid
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Beitrag von Bariumchlorid »

Ich hab dich lieb, Felix. :D

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Chaoschemiker
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Beitrag von Chaoschemiker »

Dazu hätte ich jetzt gern den Mechanismus.
Was zur Hölle?
Anwesenheit sehr warscheinlich.

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Kohlenstoff
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Beitrag von Kohlenstoff »

Was meinst du mit stetig und differenzierbarem Bild, Jan secundus??

Und Nico, was ist jetzt mit der Ausbeute?? Die wolltest du doch ausgerechnet haben... :wink:
Schickst du mir dann bitte auch noch das Bild vom Endprodukt.
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frankie
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Beitrag von frankie »

Vielleicht liegt es an meinem neuen Mac, aber auf meinem Bildschirm ist das dritte Reaktionsmechanismus-Bild verschwommen... daher "stetig und differenzierbar" - ein Mathematiker hätte den Witz verstanden.

mfg
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Caesiumhydroxid
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Beitrag von Caesiumhydroxid »

Vielleicht liegt es an meinem neuen Mac, aber auf meinem Bildschirm ist das dritte Reaktionsmechanismus-Bild verschwommen...
Das scheint nicht an deinem Mac zu liegen, ich sehe das genauso...

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Kohlenstoff
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Beitrag von Kohlenstoff »

ein Mathematiker hätte den Witz verstanden.
Dann tut's mir Leid... :mrgreen:

EDIT: Tataaaaaaa... 8)
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Kohlenstoff
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Beitrag von Kohlenstoff »

Niiiiiiiccooooo??
Wo ist die Ausbeute und das Endprodukt-Bild?
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