Grignard reaksjon: Syntese av trifenylmetanol Eksperiment 14 Anders Leirpoll TMT4122 Lab 3. Plass 18B Utført 09.11.2011 I forsøket ble det gjennomført en syntese med Grignard-reagens der en skulle danne trifenylmetanol. Forsøkets utbytte havnet på 8%, med et smeltepunktsintervall på 160.7-161.0 C.
1 Innhold 1 Formål... 2 2 Teori... 2 3 Reaksjonsligning og reaksjonsmekanisme... 4 4 Eksperimentelt... 5 5 Resultater... 5 6 Diskusjon... 5 7 Referanser... 6
2 1 Formål Forsøkets formål er å foreta en Grignard reaksjon av trifenylmetanol fra brombenzen og etyl benzoat, via fenyl magnesiumbromid. 2 Teori I dette forsøket skal vi foreta en Grignard reaksjon. Dette er viktige reaksjoner fordi det blir dannet C- C-bindinger, fra et Grignardreagens med en C-Mg-binding i en organometallisk forbindelse [1]. Ved å reagere alkylhalider, arylhalider eller vinylhalider med magnesium-spon i et stabiliserende løsemiddel kan vi få dannet Grignardreagenset. I dette forsøket bruker vi brombenzen med dietyleter som løsemiddel. Grignardreagenset er sterkt basisk og veldig ustabilt i nærheten av brønstedsyrer [1]. På grunn av lavere elektronegativitet på Mg enn C, vil Mg-C-bindingen være polar med på Mg og på C. Dette gjør karbonatomet til en nukleofil, som vil reagere med andre substrater i en løsning, eksempelvis karbonylgrupper. I dette forsøket vil vi reagere en dannet Grignardreagens med etyl benzoat. Grignardreagenser vil danne sekundære alkoholer med aldehyder og tertiære alkoholer med ketoner og karboksylsyrederivater. [1] Tabell 1: Relevante fysikalske data [2] Navn Formel [3] [4] Tabell 2: HMS-data [2] Navn R-setninger S-setninger Brannfarlig. Irriterer huden. Giftig for vannlevende organismer; kan forårsake uønskede langtidsvirkninger i vannmiljøet. Ekstremt brannfarlig. Kan danne eksplosive peroksider. Farlig ved svelging. Gjentatt eksponering kan gi tørr eller sprukket hud. Damp kan forårsake døsighet og svimmelhet. [3] Irriterer hud og øyne Unngå utslipp til miljøet. Se helse-, miljø- og sikkerhets- (HMS) datablad for ytterligere informasjon. Oppbevares på et godt ventilert sted. Holdes vekk fra antennelseskilder - Røyking forbudt. Må ikke tømmes i kloakkavløp. Ta forholdsregler mot utladning av statisk elektrisitet.
3 Kan skade forplantningsevnen. Meget brannfarlig. Irriterer huden. Farlig: alvorlig helsefare ved lengre tids påvirkning ved innånding. Farlig: Kan forårsake lungeskade ved svelging. Damp kan forårsake døsighet og svimmelhet Giftig for vannlevende organismer; kan forårsake uønskede langtidsvirkninger i vannmiljøet. Skadelig for hud, øyne og luftveiene. Forårsaker brannskader. Giftig. Veldig giftig for vannmiljøet. Irriterer øynene. Meget brannfarlig. Reagerer med vann under dannelse av ekstremt brannfarlige gasser. Etsende. Irriterer luftveiene [4] Irriterer hud, øyne og åndedrettssystem Oppbevares utilgjengelig for barn. Unngå direkte kontakt - innhent spesielle opplysninger før bruk. Oppbevares på et godt ventilert sted. Holdes vekk fra antennelseskilder - Røyking forbudt. Unngå kontakt med huden og øynene. Må ikke tømmes i kloakkavløp. Må bare anvendes på godt ventilerte steder. Ved uhell eller illebefinnende er omgående legebehandling nødvendig; vis etiketten om mulig. Unngå utslipp til miljøet. Se HMSdatablad for ytterligere informasjon. Ved svelging må ikke brekning fremkalles: Kontakt lege omgående og vis denne etikett eller beholder. Ikke pust inn damp. Unngå øyekontakt. Får man stoffet i øynene; skyll straks grundig med store mengder vann og kontakt lege. Unngå innånding av støv. Unngå hudkontakt. Emballasjen skal holdes tett lukket og oppbevares tørt. Ved brannslukning, bruk sand. Bruk ikke vann. Oppbevares innelåst og utilgjengelig for barn. Får man stoffet i øynene; skyll straks grundig med store mengder vann og kontakt lege. Ved uhell eller illebefinnende er omgående legebehandling nødvendig; vis etiketten om mulig. Ved øyekontakt rens umiddelbart med betydelige mengder vann, søk legehjelp.
4 3 Reaksjonsligning og reaksjonsmekanisme Reaksjonsligning 1: Dannelse av fenyl magnesiumbromid Reaksjonsligning 2: Dannelse av C-C-binding Reaksjonsmekanisme 1: Grignard syntese av trifenylmetanol
5 4 Eksperimentelt Det ble tatt ut magnesiumspon (0.960 g) og dietyleter (5 ml), som ble tilsatt i en 50 ml tohalset rundkolbe med røremagnet. Kolben ble festet til kjøler og dryppetrakt fyllet med brombenzen (4.63 g) i dietyleter (20 ml). Blandingen ble rørt i 1 minutt, og da ble det tilsatt brombenzen (1 ml) fra skilletrakten. Da reaksjonen gikk ble det fortsatt røring, mens brombenzen ble tilsatt dråpevis slik at blandingen reflukserte jevnt. Etter all brombenzen var tilsatt ble blandingen refluksert i ytterligere 15 minutt. Blandingen ble kjølt ned til romtemperatur og det ble tilsatt etylbenzoat (1.48g) og dietyleter (10 ml) til dryppetrakten. Blandingen ble først ført over i isbad, deretter tilsatt etylbenzoat dråpevis mens den ble holdt kald ved hjelp av isbad. Den resulterende blandingen ble varmet til refluks i 30 minutter. Blandingen ble helt over i 100 ml erlenmeyerkolbe med is (10 g). Det ble tilsatt saltsyre (3 M) til vannlaget ble målt til å være surt med ph-papir. Fasene ble ekstrahert ytterligere to ganger med dietyleter (15 ml). De samlede eterfasene ble tørket med natriumkloridløsning, vannfritt magnesiumsulfat, filtrert og fordampet under lavt trykk. Råproduktet ble vasket med heksan, og produktet ble omkrystallisert i isopropylalkohol. Utbytte og smeltepunkt ble bestemt. 5 Resultater Begrensende reaktant er etylbenzoat, dette gir: Formel 1: Teoretisk utbytte Tabell 3: Resultater Objekt Vekt [g] Utbytte [%] Smeltepunktintervall[ ] Produkt 0.22 8 160.7-161.0 Det ble observert at reaksjonen enkelt startet med godt mortet Mg-spon og I 2 -krystall. Det ferdige produkt var fargeløst, og løsningen dette ble ekstrahert fra var gul. 6 Diskusjon Fargeobservasjonene stemmer godt med det som er gitt i oppgaven [1], i løsning danner produktet en likevekt mellom gul og hvit farge. Utbytte er meget lavt, noe som kan tyde på at en av reaksjonene ikke er gått fullstendig. Selv om det ikke ble brukt kalsiumklorid-rør i oppgaven skulle ikke fuktighet fra luften gi et så stort tap. Det er grunn til å tro at det er det andre trinnet som har gått galt, da det første trinnet med dannelse av Grignard-reagens gikk helt etter boken. Derimot ble det observert mindre varme enn man skulle forvente i den andre delen av forsøket. Ekstraksjonen viste likevel riktig farge i forhold til det som var gitt [1], og fargen på det omkrystalliserte produkt var også god. Det er som alltid grunn til å tro at mye produkt ble tapt under omkrystalliseringen i moderluten. Smeltepunktintervallet i Tabell 3 stemmer også godt overens med tabellverdien i Tabell 1, noe som tilsier at produktet er veldig rent etter omkrystalliseringen.
6 7 Referanser [1] P. Carlsen og R. Eliason, Laboratorieeksperimenter i Organisk kjemi, Marshall: Frontier Chemistry, 2002, pp. 85-87. [2] EcoOnline, «EcoOnline Stoffkartotek,» 2011. [Internett]. Available: http://www.ntnu.no/adm/hms/stoffkartotek. [Funnet 7 November 2011]. [3] Sigma-Aldrich, «Sigma-Aldrich: Safety Data Sheet - Ethyl Benzoate,» 5 august 2008. [Internett]. Available: https://www.sigmaaldrich.com/catalog/displaymsdscontent.do. [Funnet 3 november 2011]. [4] S. O. i. P. C. a. O. University, «Safety (MSDS) data for triphenylmethanol,» 6 september 2005. [Internett]. Available: http://msds.chem.ox.ac.uk/tr/triphenylmethanol.html. [Funnet 3 november 2011]. [5] F. A. Carey og R. M. Guiliano, Organic Chemistry, New York: McGraw-Hill Education, 2011, pp. 663-666. Anders Leirpoll Trondheim