2-Aminobenzoesäure- Protokoll- organische Chemie II PDF

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organische Chemie II- Uni Potsdam- Protokoll...

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Protokoll: 2-Aminobenzoesäure Name: Hermann, Leandra

Datum: 09.02.2021

Platznummer: 12

Martrikelnummer: 802776

Betreuer: Frau Pfennig

Versuch: F6w

Reaktion:

Ansatzgrößen in Tabellenform: Chemikalien Phthalimid Brom 20%igeNatriumhydroxid-Lösung Natriumhydroxid 36%igeNatriumhydrogensulfatLösung

Molmasse (g/mol) 147.13 159.80 40.00

Dichte (g/cm3) 1.21 3.12 2,13

Äquiv.

40.00

2,13 -

-

1.00 1.00 -

Stoffmenge (mol) 0.12 0.12 -

Masse (g) 18.00 19.81 73.00

2.75 -

0.33 -

13.00 2.00

Volumen (mL) 14.88 6.35 In 292 mL Wasser In 3 mL Wasser

Versuchsdurchführung:1 Es wird ein 500 mL Dreihalskolben mit daran befestigtem Rückflusskühler, Tropftrichter und Innenthermometer verwendet. In diesem Kolben wird eine 20%ige Natriumhydroxid-Lösung (73 g in 292 mL Wasser) (2), welche auf 0 °C mit einem Eisbad abgekühlt wird, hergestellt. Zu dieser Lösung wird langsam Brom (6.35 mL, 0.12 mol) (3) hinzugetropft. Nach kurzem Rühren wird Phthalimid (18.00 g, 0.12 mol) (1) hinzugegeben und gewartet bis dieses aufgelöst ist. Nach dem erwärmen auf Raumtemperatur ist die Flüssigkeit leicht orange-braun. Anschließend wird diese erneut mit einem Eisbad auf 0 °C abgekühlt und es werden 13 g Natriumhydroxid hinzugegeben. Dieses Gemisch wird nun kräftig 30 min bei Raumtemperatur gerührt und anschließend mit einem Ölbad auf 70 °C Innentemperatur erwärmt. Diese Temperatur wird nun für 5 min beibehalten und danach wird dir 36%ige Natriumbisulfat-Lösung hinzugegeben. Nach gutem durchmischen der Lösung, wird filtriert, um Verunreinigungen zu entfernen und anschließend mit 120 mL Salzsäure angesäuert bis die Lösung nur noch leicht alkalisch ist. Damit wurde der pH von 14 auf 8 verändert. Dabei sollte abgekühlt werden, da die Reaktion von Natriumhydroxid und Salzsäure exotherm stattfindet. Danach wird 50 mL Essigsäure langsam hinzugegeben und es fällt ein bräunlicher Niederschlag aus. Dieser Niederschlag wird nun abgesaugt und mit 30 mL Wasser gewaschen. Zum Entfernen des überschüssigen Wassers wird der Feststoff in Wasser gelöst und mit 200 mL Diethylether versetzt. Dieses Gemisch wird nun extrahiert und die wässrige Phase wird mit 150 mL Diethylether gewaschen. Anschließend wird mit Magnesiumsulfat getrocknet. Die nun erhaltene organische Phase wird am Rotationsverdampfer

Protokoll: 2-Aminobenzoesäure vollständig vom Diethyether entfernt. Das Ergebnis ist ein leicht bräunlicher Feststoff, welcher die 2Aminobenzoesäure (4) ist, mit einer Masse von 12.27 g, einer Stoffmenge von 0.12 g und einer Ausbeute von 74.55 %. Charakterisierung:1 Literaturwert für den Schmelzpunkt: 145°C Experimenteller Schmelzpunkt: 145°C Ausbeute: m= 12.27 g, mtheo= 0.12 mol × 137.14 g/mol= 16.46 g →

12.27 𝑔 16.46 𝑔

= 0.7455 × 100= 74.55 %

Diskussion:2-4 Diese Reaktion ist eine Hofman-Umlagerung, bei der ein Amidat-Ion gebildet wird.

9

10

Zunächst entsteht aus der Natriumhydroxid-Lösung (2) und dem Brom (3) Wasser (10), Natriumbromid (9), sowie Natriumhypobromit (5).

Der Feststoff Phthalimid (1) reagiert nun mit dem erneut hinzugegeben Natriumhydroxid. Durch die Addition der Hydroxid-Gruppe wird die Bindung des Stickstoffs zerstört, wodurch ein Amidat-Ion (6) gebildet wird.

Das Sauerstoff-Atom des Amidat-Ions (6) spaltet nun ein Wasserstoff-Ion ab. Diesen bindet sich anschließend an die NH-Bindung, welche negativ geladen ist. Somit besitzt nun das Sauerstoff- Atom die negative Formalladung. Damit entsteht ein Carboxylat (7).

Protokoll: 2-Aminobenzoesäure

Die nun folgenden Schritte zeigen eine Umlagerung. Diese Umlagerung beginnt mit dem Angriff eines Protons der Aminogruppe (7) durch ein Hydroxid-Ion (11). Danach bindet ein positiv polarisiertes Brom-Atom (3) an das nun negativ geladene Stickstoff-Atom (11), wodurch ein N-Bromamid entsteht (12).

Dieses N-Bromamid (12) kann nun durch seine NH- Acidität erneut durch ein Hydroxid-Ion deprotoniert werden, wodurch ein Anion entsteht (13). Von diesem Anion (13) wird nun das Bromid nun abgespalten, wodurch ein Nitren entsteht (14).

Protokoll: 2-Aminobenzoesäure Durch Umlagerung (14) wandert nun der Rest des Nitrens unter Bildung eines Isocyanats (15) zum Stickstoff. Durch Anlagerung von Wasser (16) am Isocyanat reagiert die Verbindung zu einer Carbamidsäure (17). Diese ist in wässriger alkalischer Lösung instabil, wodurch sie decarboxyliert und ein primäres Amin (18) entsteht.

Dieses Anion (8) wird nun im letzten Schritt durch die Salzsäure, sowie der Essigsäure protoniert und es entsteht die 2-Aminoenzoesäure (4), auch Anthranilsäure genannt. Fehlerbetrachtung: Bei diesem Versuch kann es zu Ausbeuteverlusten kommen, indem die Essigsäure zu schnell hinzugegeben wird, wodurch die Reaktion zu schnell abläuft und das Gemisch hoch schäumt und somit über den Rand des Becherglases läuft. Des Weiteren muss aufgepasst werden, dass die Temperaturen eingehalten werden, damit die Reaktion abläuft und ein Niederschlag entsteht. Außerdem muss das Brom vorsichtig hinzugetropft werden, damit dieses sich nicht verflüchtigt. Aus diesem Grund muss auf dem Tropftrichter auch unbedingt ein Stopfen befestigt werden. Des Weiteren sollte darauf geachtet werden, dass sich die Mischung nach der Zugabe des Phthalimids leicht bräunlich verfärbt, daher sollte das Gemisch auf Raumtemperatur kurzzeitig erwärmt werden. Referenzen:

[1] Unterlagen zum organischen Chemie Praktikum von Herrn Fudickar der Universität Potsdam, Moodle Kurs OC I&II, 2020 [2] Organische Chemie I Vorlesung von Professor Linker der Universität Potsdam, Moodle Kurs V_OC_I, 2020 [3] K. P. C. Vollhardt, N. E. Schore, Organische Chemie, 3. Auflage, WILEY-VCH, Berkeley, 2000, S. 978ff [4] https://deacademic.com/dic.nsf/dewiki/621434/Hofmann-Umlagerung , 09.02.2021...