Etersyntese: Akylering av Paracetamol til Phenacetin Eksperiment 10 Anders Leirpoll TMT4122 Lab. 3 18B Utført 02.11.2011 I forsøket ble det foretatt en Williamson etersyntese på paracetamol fra paracettablett til phenacetin. Råprodukt og omkrystallisert produkt ble bestemt til henholdsvis 0.23 og 0.11g, med smeltepunktsintervaller på henholdsvis 103.2-104.7 og 121.4-122.7 C. Ved test med FeCl3 viste omkrystallisert produkt seg å være noe renere enn råprodukt.
1 Innhold 1 Teori... 2 2 Reaksjonsligninger og reaksjonsmekanismer... 4 3 Eksperimentelt... 5 4 Resultater... 5 5 Diskusjon... 5 6 Referanser... 6
2 1 Formål Forsøkets formål er å foreta en Williamsons etersyntese av paracetamol til phenacetin. Det skal foretas en TLC-analyse av produktet opp mot en paracetamol-standard og en phenacetin-standard. 2 Teori I dette forsøket skal vi omdanne paracetamol fra paracettablett til phenacetin ved Williamsons etersyntese. Dette foregår ved å varme paracetamol med brometan i butanon sammen med kaliumkarbonat. Grunnen til at vi benytter oss av kaliumkarbonat er å deprotonere den sure fenolgruppen på paracetamol til dens konjugerte base, se Reaksjonsligning 1 [1]. Dette er en S n 2- reaksjon med primært alkylhalid, mens sekundære eller tertiære ville gitte eliminasjonsreaksjoner, se Reaksjonsmekanisme 1 [1]. Denne reaksjonen går ikke fullstendig, derfor må vi separere reaktanter fra produktet ved syre-base ekstraksjon, der paracetamol vil løse seg i den basiske vannfasen som sin konjugerte base, og phenacetin blir i den organiske fasen. Produktene i forsøket skal bli analysert ved hjelp av tynnsjikts-kromatografi (TLC). En forbindelses evne til å vandre avgjøres av løselighet i løsningsmiddelet og affinitet til platen. Dette kan vi benytte oss av for å bestemme sammensetning, følge forløpet av en reaksjon, bestemme renhet eller, sånn som i dette forsøket: identifisere produktet [1]. Retention factor ble regnet utafra definisjonen: Formel 1: Beregning av Retention Factor [1] Tabell 1: Fysikalske data [2] Navn Formel Smeltepunkt[ ] 169-171 133-136 Tabell 2: HMS-data [2] Navn R-setninger S-setninger Meget brannfarlig. Irriterer øynene. Gjentatt eksponering kan gi tørr eller sprukket hud. Damp kan forårsake døsighet og Oppbevares på et godt ventilert sted. Holdes vekk fra antennelseskilder - Røyking forbudt.
3 Jernklorid svimmelhet Farlig ved svelging. Irriterer øyne og huden. Skadelig for vannlevende organismer og kan få langtidsvirkninger i miljøet. Ekstremt brannfarlig. Kan danne eksplosive peroksider. Farlig ved svelging. Gjentatt eksponering kan gi tørr eller sprukket hud. Damp kan forårsake døsighet og svimmelhet. Irriterer øynene, luftveiene og huden. Farlig ved svelging. Irriterer huden. Fare for alvorlig øyeskade. Irriterer øynene, luftveiene og huden. Ingen. Sterkt etsende. Kan forårsake kreft. Farlig ved svelging. Meget brannfarlig. Farlig ved innånding. Irriterer øynene. Gjentatt eksponering kan gi tørr eller sprukket hud Ved øyekontakt, skyll med vann og kontakt lege. Bruk øyebeskyttelse og hansker. Avfall samles opp etter lokale forskrifter. Oppbevares på et godt ventilert sted. Holdes vekk fra antennelseskilder - Røyking forbudt. Må ikke tømmes i kloakkavløp. Ta forholdsregler mot utladning av statisk elektrisitet. Får man stoffet på hud, i luftveier eller øynene, skyll straks grundig med store mengder vann og kontakt lege. Ved svelging, ikke fremkall brekning. Får man stoffet i øynene; skyll straks grundig med store mengder vann og kontakt lege. Bruk vernebriller/ansiktsskjerm. Unngå innånding av støv. Får man stoffet i øynene, skyll straks grundig med store mengder vann og kontakt lege. Ingen. Får man stoffet i øynene; skyll straks grundig med store mengder vann og kontakt lege. Bruk egnede verneklær, vernehansker og vernebriller/ansiktsskjerm. Ved uhell eller illebefinnende er omgående legebehandling nødvendig; vis etiketten om mulig. Unngå berøring. I tilfelle uhell, kontakt lege. Oppbevares utilgjengelig for barn. Oppbevares på et godt ventilert sted. Holdes vekk fra antennelseskilder - Røyking forbudt. Får man stoffet i øynene; skyll straks grundig med store mengder vann og kontakt lege. Ved utilstrekkelig ventilasjon, må det benyttes egnet åndedrettsvern. Bruk
4 Etsende. Irriterer luftveiene egnet åndedrettsvern ved sprøyting. Bruk trykkluft- eller friskluftsmaske i trange rom. 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. 3 Reaksjonsligninger og reaksjonsmekanismer Reaksjonsligning 1: Konjugert base Reaksjonsmekanisme 1: Williamson etersyntese
5 4 Eksperimentelt En Paracet-tablett (500 mg) ble knust i en morter og vasket over i 25 ml rundkolbe med butanon (5 ml). Det ble tilsatt kaliumkarbonat (0.5 g), og etyljodid (0.3 ml) ble tilsatt forsiktig med sprøyte. Kolben ble montert til kjøler og ble refluksert med røremagnet i oljebad i en time. Etter en time ble blandingen kjølt til romtemperatur, vann (5 ml) ble tilsatt og blandingen ble ført over til reagensrør uten å få med urenheter. Rundkolben ble vasket med dietyleter (1 ml) fire ganger på samme måte. Lokket ble skrudd på reagensrøret og det ble rystet. Etter fasene hadde skilt seg ble vannfasen overført til nytt reagensrør og ekstrahert med dietyleter (2.5 ml) fire ganger. De organiske fasene ble samlet og tilsatt NaOH (2.5 ml, 5%) og rystet, vannfasen ble overført til nytt rør og prosedyren ble gjentatt to ganger. Den organiske fasen ble tørket med mettet natriumkloridløsning (2.5 ml) og MgSO 4. Løsningen ble filtrert i pipette med glassbomullfilter over i veid 25 ml rundkolbe og fordampet under lavt trykk. Vekt av råproduktet ble bestemt og en liten del ble satt av til TLCanalyse. Råproduktet ble løst i minst mulig kokende etylacetat i sandbad og heksan ble tilsatt til løsningen ble uklar. Produktet ble krystallisert i isbad og krystallene ble tørket på vakuumfilter med mikroglassfilter, vekt og smeltepunkt ble bestemt. Den basiske fasen ble tilsatt HCl (6 M) dråpevis til sur. Bunnfallet ble lufttørket og smeltepunkt ble bestemt. Det ble foretatt tester med ferriklorid (1 ml, 0.1% i vann) av produkt, råprodukt, paracettablett, paracetamol og vann. Fargeendringer ble notert. TLC-analyse ble gjennomført på råprodukt, omkrystallisert produkt, paracettablett løst i aceton (30-40 mg i 2 ml) og en phenacitinstandard. Observasjoner ble notert. 5 Resultater Paracetamol er begrensende reaktant og phenacetin er produkt, dette gir: Formel 2: Teoretisk utbytte Tabell 3: Resultater Objekt Vekt [g] Utbytte [%] Smeltepunkti FeCl 3 -test R f -verdi ntervall[ ] [farge] Råprodukt 0.23 38 103.2-104.7 Sterk blåfarge 0.69 Omkrystalliser 0.11 18 121.4-122.7 Svak blåfarge 0.69 t produkt Paracet- Sterk blåfarge 0.64 standard Phenacetinstandard Ingen fargeendring 0.61 Foretatt TLC-test ble merket med blyant og vedlagt rapporten. 6 Diskusjon Smeltepunkt på råprodukt er noe langt unna tabellverdien til phenacetin, noe som tyder på at dette er urent. Vi kan slutte det samme fra test med FeCl 3, som viser at noen urenheter av paracetamol er
6 blitt med underveis i forsøket. Grunnen til det lave utbyttet kommer hovedsakelig av mekaniske tap, da det ble observert et betydelig mekanisk tap som ble igjen i rundkolbe, som ikke lot seg løse ut med eter. Etter omkrystalliseringen økte kvaliteten på produktet, noe vi kan forvente. Smeltepunkt kom nærmere tabellverdi for phenacetin og reaksjon med FeCl 3 ble svakere. Tap utbytte her kommer av selve krystalliseringen, der noe produkt vil være løst i moderluten vi krystalliserer fra. Når det gjelder TLC-analysen sier denne oss veldig lite om kvalitetsforskjeller mellom råprodukt og omkrystallisert produkt, siden disse gav likt resultat. Noe den derimot sier er at råprodukt og produkt er nærmere phenacetin-standarden enn paracet-standarden. Dette kan vi tolke som at mye av paracetamolen har reagert over til phenacetin, selv om FeCl 3 -testen viste at produktet inneholdt rester av paracetamol. 7 Referanser [1] P. Carlsen og R. Eliason, Laboratorieeksperimenter i Organisk kjemi, Marshall: Frontier Chemistry, 2002, pp. 69-73. [2] EcoOnline, «EcoOnline Stoffkartotek,» 31 Oktober 2011. [Internett]. Available: http://www.ntnu.no/adm/hms/stoffkartotek. Anders Leirpoll Trondheim