55058 Kemian perustyöt II (Orgaaninen kemia)

Transkriptio

1 55058 Kemia perustyöt II (Orgaaie kemia) Orgaaise kemia laboratorio Kemia laitos Helsigi yliopisto 2015

2 2 Sisältö Yleistä 3 Kurssille hyväksytyt opiskelijat 3 Maksut 3 Töide suoritus 3 Työvälieet 4 Välieet, jotka opiskelijat tuovat itse 4 Työturvallisuus 4 Hiokselliset astiat 7 Välieet ilma hiosta 8 Työmeetelmät 11 Reaktio suoritus 11 Reaktioseokse kuumetamie 11 Mekaaie moottorisekoitus 12 Eristys 13 Suodatus 13 Uutto 13 Puhdistus 14 Uudelleekiteytys 14 Tislaus 16 Sublimoiti 19 Kromatografiset meetelmät 21 Syteesie raportoiti 23 Syteesit 26 meso-1,2-dibromi-1,2-difeyylietaai 26 Asetyylisalisyylihappo 27 Etyylipropaaatti 28 Betsoiii 30 Betsoiii pelkistys atriumboorihydridillä 31 p-metyyliasetofeoi 32 p-betsokioi 33 Ifrapuaspektroskopia 34

3 3 YLEISTÄ Kurssille hyväksytyt opiskelijat Kurssille hyväksytyt opiskelijat saavat tiedo hyväksymisestä WebOodi kautta lähetettävällä sähköpostiviestillä sähköpostiosoitteesee. Työt tehdää orgaaise kemia oppilastyösaleissa Chemicum B147 ja B150 (B-siipi 1. kerros). Työaika o klo ja kurssi esimmäiseä päivää klo 8.30 jaetaa työpaikat. Ellei opiskelija ole tällöi paikalla, häe työpaikkasa aetaa joossa seuraavalle. Kurssi esimmäiseä päivää järjestetää myös kaikille kurssilaisille pakollie työtapalueto. Kurssi aikaa ei pidä tehdä muita laboratoriokursseja. Maksut Opiskelijoilta peritää maksu rikotuista ja puuttuvista tavaroista. Töide loputtua preparaattori tarkistaa opiskelija kaapi ja tekee lasku puuttuvista tai rikkoutueista lasitavaroista. Lasku maksetaa välittömästi töide päätyttyä pakkii. Työt kirjataa opitorekisterii ku kaikki työt o tehty ja kuitti suoritetusta maksusta o esitetty yliopisto-opettaja Leea Kaisalolle (B213). Töide suoritus Kurssimateriaalii o syytä perehtyä hyvi jo ee kurssi alkamista. Pakollisista poissaoloista tettie tms. takia o sovittava ohjaava assisteti kassa. Syteesituote ja asiamukaisesti täytetty syteesikaavake palautetaa assistetille tarkastettavaksi viimeistää työtä seuraavaa päivää. Kaikki työt ja selostukset tulee saada HYVÄKSITYIKSI ee kurssi loppua. Kemia perustyöt II kurssilla tehdää seitsemä syteesiä. Työ teoria (reaktiomekaismi) ja käytäö suoritus sekä työturvallisuusasiat käydää läpi ryhmissä ohjaavalle assistetille aamuisi ee laboratoriotyösketely aloittamista, jote o tärkeää olla paikalla heti työaja alkaessa klo Kurssilaiset o jaettu ryhmii site, että kuki ryhmä työsketelee eri syteesi parissa, mutta ryhmä sisällä tehdää samaa syteesiä itseäisesti. Syteeseistä aetaa arvosaat 1-5, jotka perustuvat tuottee määrää ja puhtautee. Kurssi arvosaa muodostuu arvosteltavie syteesie keskiarvosta. Kurssii kuulu työtapa- ja työturvallisuustetti, joka pidetää laboratoriossa ja arvostellaa asteikolla hyväksytty/hylätty.

4 4 Työvälieet Jokaise opiskelija työpaikka sisältää peruslasitavarat, joide kuosta opiskelija o vastuussa. Esimmäiseä päivää ee töide aloittamista jokaie kurssilaie kuittaa preparaattorilta oma kaapi töide ajaksi. Kaappi o luovutettava viimeistää viimeiseä työpäivää, lasitavarat puhtaia. Se jälkee luovuttamatta jääeestä kaapista peritää erillie 40 : maksu. Erikoislasitavara sekä lasitavarat rikkoutueide tai kadoeide tilalle haetaa jakeluvarastosta BK149, ja siitä preparaattori pitää kirjaa eriksee. Rikottu lasitavara o palautettava varastoo haettaessa uutta rikkoutuee tilalle. Varasto o avoia ja Joitaki tarvikkeita, kute sähköhautee, mikrotislausosa, Vigreaux-koloi, saat tarvittaessa kuittausta vastaa assistettihuoeesta, joe e myös palautetaa puhtaia välittömästi käytö jälkee. Välieet, jotka opiskelija o tuotava itse: työtakki muistiipaovälieet Työturvallisuus Laboratoriossa työsketely o turvallista, ku osataa suojavälieide ja laitteide oikea käyttö, oudatetaa säätöjä ja ohjeita ja käsitellää kemikaaleja varovasti ja huolellisesti. Jos et tiedä jotai asiaa, kysy assisteteilta. Tahallie turvallisuusohjeide oudattamatta jättämie johtaa työkieltoo. Toimepiteet jokaise kurssi alussa Tutustu laboratoriossa seuraavaa: ulosmeoreitit sammuttimet, iide laatu, teho ja käyttöohjeet sammutushuopa ja hätäsuihku, silmäpesulaitteet palohälyti esiapu kemikaalioettomuuksissa (seiällä oleva posteri), esiapukaapit lähi puheli, hälytysumerot jäteliuottimie keräysastia(t) työssä käytettävie aieide fysikaaliset, kemialliset ja fysiologiset omiaisuudet o selvitettävä ee syteesi aloittamista (käyttöturvallisuustiedotteet!). Ota huomioo yhtee sopimattomat aieet. Järjestys työpaikalla Siisti työsketely lisää turvallisuutta. Oma työpaikka o aia siivottava työsketely päättyessä eikä kemikaaleja saa jättää mihikää, missä e voivat olla vaaraksi muille. Kaikki säilytysastiat o varustettava etiketillä. Syttyviä liuottimia ei saa varastoida työkaappii suuria määriä. Laboratorio kulkureitit o pidettävä vapaia esteistä (tuolit sivuu, kaapiovet kiii yms.). Jos haluat sytyttää buselampu, varmista esi, ettei lähistöllä ole helposti syttyvää liuotita. Laboratoriossa ei saa

5 5 syödä, juoda eikä tupakoida. Työtakki kuuluu vai laboratorioo. Laboratoriossa saa työskeellä vai kurssille merkittyä aikoia. Suojalaseja o käytettävä aia laboratoriossa. Suojavälieet laboratorio tärkei turvavaruste o vetokaappi. Selvitä käyttöohjeet. hekilökohtaiset suojaimet. Käytä aia suojalaseja, -käsieitä ja työtakkia! Paloturvallisuus helposti syttyvät liuottimet: eetteri, asetoi, petrolieetteri je. palovaara, räjähdysvaara, sammutusvälieet, tulipalo sammutus sähköturvallisuus sähkölaitteide käsittely Laitteistot kuumeettavaa laitteistoa ei saa kokoaa tukkia kiehumakivie ja kuumeushauteide käyttö. Öljyhaudetta saa kuumetaa eitää 200 asteesee. kuumeus tapahtuu lämmittäjä/sekoittajalla tai sähkölevyllä, ei liekillä liuottimet haihdutetaa tislaamalla tai rotavaporilla, ei avoaisesta astiasta laitteisto saa jättää vetokaappii (ei työpöydälle) yö yli vai assisteti lupalapulla, joho myös opiskelija kirjoittaa imesä Kiivaat ja myrkyllisiä kaasuja kehittävät reaktiot Jätteide käsittelyt ja astioide puhdistus viemärii kelpaava jäte: vaarattomat vesiliukoiset aieet ja laimeat vesiliuokset, joide ph o välillä vetee liukeemattomat liuottimet ja myrkylliset yhdisteet kerätää jäteastioihi. vede kassa kiivaasti reagoivat tai myrkyllistä kaasua syyttävät aieet tuhotaa kemiallisella reaktiolla. astioide pesussa asetoia o käytettävä säästeliäästi (hita) eikä samaaikaisesti pidä käyttää kuumaa vettä. Vaaralliset aieet Syövyttävät aieet: vahvat emäkset ja hapot, hapettavat, pelkistävät ja räjähtävät aieet sekä karsiogeeit. Br2, Na, AlCl3, KCN, NaOH, KOH, LiAlH4, H2, NaBH4, KBrO3, SOCl2, Hg Ailiii, metaoli, feoli, kloroformi, metyylijodidi, isoforoi (syöpävaarallie aie)

6 6 Natriumhypokloriitti, H2O2, betsoyyliperoksidi, pikriiihappo, silikapöly. Bromi tuhotaa Na2CO3- vesiliuoksella ja etaolilla. Syaidit voidaa tehdä vaarattomiksi hapettamalla. Emäksisissä olosuhteissa syaidi-ioi hapettuu esim. atriumhypokloriitilla esi syaaatiksi (OCN-) ja edellee typpikaasuksi ja hiilidioksidiksi. Esiapu Tutustu laboratorio esiapuu. Esiapu kemikaalioettomuuksissa (juliste laboratoriossa). Kertaa edellä maiitut työturvallisuusasiat moisteesta: P. Tilus ja T. Asikaie, Turvallie työsketely laboratoriossa, Helsigi yliopisto 1996 tai T. Simoe, Orgaaise kemia syteettiset työmeetelmät, 2. p., Opetushallitus 1996 sekä 3. p

7 7 Hiokselliset astiat erlemeyer (makro) erlemeyer (mikro) hioslämpömittari kolvi (makro) kolvi (mikro) pääryäkolvi kolmikaulakolvi jodilaite tiputussuppilo pallojäähdyttäjä tislausosa sitomisputki Liebig-jäähdyttäjä Claise osa

8 8 oliiviputki korkki (makro) korkki (mikro kalsiumkloridiputki (mikro) väliosa makro-mikro Välieet ilma hiosta erlemeyer (hiokseto) dekatterilasi mittalasi imupullo ja imupullokorkki erotussuppilo imupullo imupullo korkki Bücher-suppilo huhmare ja hierri posliiimalja tiiviste lasisuppilo

9 9 koeputkia ja koeputkitelie lasimalja kellolasi kromatografiapurkki pisetit klipsit spaateli mageettisauva kalsiumkloridiputki (suora) vakuumieksikaattorii ruiskupullo muovivati mageettisekoittaja teräskasari

10 hissi / ostopöytä 10

11 11 TYÖMENETELMÄT Reaktio suoritus Reaktioseoste kuumetamie Reaktioseoste kuumetamie, pystyjäähdyttäjä alla keittämie l. refluksoiti, uudelleekiteytys je. tehdää alla oleva kuva mukaisessa laitteistossa. Jäähdyttäjä estää kuumeeva estee haihtumise, koska höyryt tiivistyvät jäähdyttäjässä ja valuvat esteeä takaisi kolvii. Kuohumise estämiseksi kuumeettavaa estettä tulee aia sekoittaa mageettitai moottorisekoittajalla tai seoksee o lisättävä 1-2 kiehumakiveä. Ku kuumeettava estee kiehumispiste o alle 80 C, käytetää lämpölähteeä mageettisekoittajalla kuumeettavaa vesihaudetta. Korkeammalla kiehuva estee kuumetamisee tarvitaa parafiii- tai silikoiöljyhaude, joka o aia varustettava lämpömittarilla. Parafiiiöljyhaudetta saa kuumetaa korkeitaa 200 C:ee ja silikoiöljyhaudetta 250 C:ee. Jos et tiedä kumpaa öljyä hauteessa o, saat lämmittää öljy eitää 200 C:ee. Erityisesti o varottava vede joutumista öljy joukkoo, koska se aiheuttaa roiskumista öljyä kuumeettaessa. Mikäli reaktioseos o suojattava kosteudelta, asetetaa jäähdyttäjä ylähioksee rakeisella CaCl2:lla täytetty kuivausputki. Kuumeettava laitteisto ei saa koskaa olla täysi suljettu, sillä suljetu systeemi kuumetamie aiheuttaa räjähdysvaara. H 2 O koura kolvi H 2 O pallojäähdyttäjä lämmityshaude mageettisekoittaja hissi statiivi

12 12 Mekaaie moottorisekoitus Ns. mekaaista sähkömoottorisekoitusta käytetää jäykähkö reaktioseokse, esim. Friedel-Craftsreaktio tehokkaasee sekoituksee. Laitteistoo tarvittava sekoittaja sekä lasitavara löytyvät opetuslaboratorio välihuoeesta. Kiiitä sekoittaja tukevasti statiivii, ettei se putoa keske reaktio. Koekäytä tyhjää laitteistoa varovasti ee lähtöaieide lisäämistä. Moottorisekoitus ei sovellu kovi piee skaala syteeseille, missä tapauksessa voidaa käyttää mageettisekoittajaa. HUOM! Jos käytössä sivuputkellie tiputussuppilo, suppilo suljetaa lasitulpalla eikä käytetä CaCl2- putkea. Muute liuoti ja reaktiossa vapautuva HCl-kaasu karkaavat kuivausputke kautta ulos.

13 13 Eristys Suodatus imupullo korkki Bücher-suppilo vesisuihkupumppu imuletku koura koura imupullo Ku liuoksesta suodatetaa pois liukeemato aies (esim. kuivausaie) ja liuos otetaa taltee, käytetää puhdasta, kuivaa lasisuppiloa, joho o patu hiuka vaua tai laskostettu suodatipaperi. Ku kiiteä yhdiste otetaa taltee, käytetää imusuodatusta (katso laitteisto alla). Molemmat imupullot kiiitetää tukevasti kouralla statiivii. Imusuppiloo (Bücher-suppilo) asetetaa pyöreä, juuri suppilo pohja reiät peittävä suodatipaperi. Suodatipaperi ei saa ousta suppilo reuoille, koska silloi kiiteä aie pääsee helposti suodattimesta läpi. Paperi kostutetaa sillä liuottimella, joka muodostaa suodatettava seokse estefaasi. Vesisuihkupumpu haa avataa täysi auki ja varmuuspullo haa suljetaa, jolloi suodatipaperi paiuu tiiviisti suppilo pohjaa vaste ja laite o valmis suodatuksee. Lopetettaessa imusuodatus päästetää esi systeemi ormaalipaieesee avaamalla varmuuspullo haa. Uutto Siirrettäessä reaktiotuote vesiliuoksesta orgaaisee liuottimee, esim. eetterii, ravistellaa vesiliuosta orgaaise liuottime kassa erotussuppilossa. Toisella kädellä tuetaa erotussuppilo tulppaa ja toisella haaa. Voit harjoitella esi tyhjällä erotussuppilolla. Tarkista myös haa liikkuvuus ja rasvaa tarvittaessa. Aluksi ravistellaa varovasti muutama sekui aja ja päästetää suppiloo sytyyt liuotihöyryje aiheuttama ylipaie pois haa kautta. Jatketaa tällä tavoi, kues ylipaietta ei eää muodostu ja se jälkee ravistellaa voimakkaasti 1-2 miuuttia. Suppilo jätetää seisomaa regaskouraa, jotta kerrokset erottuvat.

14 14 Jos orgaaise liuottime tiheys (katso esimerkiksi CRC Hadbook of Chemistry ad Physics) o pieempi kui vede tiheys, liuoti muodostaa ylemmä kerrokse ja vesi alemma. Eri liuottimia käytettäessä saattaa tulla epävarmuutta siitä, kumpi estekerroksista o vesiliuos. Tämä saadaa selville esimerkiksi lisäämällä pisara jompaakumpaa estettä ja katsomalla kumpaa faasii se meee. Kerroksia erotettaessa otetaa tulppa pois ja alakerros lasketaa alla olevaa astiaa suppilo haaa avaamalla. Ylempi estekerros jää suppiloo ja se kaadetaa suppilo suu kautta sille varattuu astiaa. Käytettäessä helposti haihtuvia ja herkästi syttyviä liuottimia, kute eetteriä, ei lähistöllä saa olla avotulta. Puhdistus Uudelleekiteytys Uudelleekiteytys o tärkei kiiteide orgaaiste aieide puhdistusmeetelmä. Meetelmä perustuu puhdistettava yhdistee ja toisaalta epäpuhtauksie erilaisee liukoisuutee kiteytysliuottimessa. Syteesie tuotteia saadut tai orgaaisesta materiaalista, kute esim. kasvie lehdistä, eristetyt kiteiset materiaalit ovat aia epäpuhtaita; kiteide välii o jääyt loukkuu ympäristöstä peräisi olevia epäpuhtauksia. Käytäössä tällaie epäpuhdas aie puhdistetaa liuottamalla kiteet mahdollisimma pieee määrää sellaista kuumaa liuotita, josta e liuottime jäähtyessä kiteytyvät uudellee. Vähäise määräsä vuoksi kiteide sisältämät epäpuhtaudet jäävät tällöi iide kaalta laimeaa liuoksee (emäliuoksee). Jos kuuma liuos sisältää liukeemattomia epäpuhtauksia, o se suodatettava ee liuottime jäähdyttämistä. Mahdolliset värilliset epäpuhtaudet voidaa joskus poistaa kuumasta kiteytysliuoksesta aktiivihiile avulla. O tärkeää, ettei liuosta jäähdytetä liia opeasti, sillä opea kiteytymise aikaa epäpuhtaudet jäävät muodostuva kidehila sisää. Nopeasti jäähdytettäessä saadaa ii ikää pieiä kiteitä, ku taas hidas jäähdytys tuottaa yleesä suuria kiteitä. Mikäli uudelleekiteytysliuottimesta ei ole tietoa, se täytyy valita kokeilemalla. Liuottime valiassa täytyy ottaa huomioo mm. seuraavat seikat: liuoti ei saa reagoida kiteytettävä yhdistee kassa, aiee täytyy liueta hyvi kuumaa liuottimee ja kiteytyä siitä hyvi liuosta

15 15 jäähdytettäessä (eli liueta huoosti kylmää liuottimee), liuottime kiehumispistee tulee olla matalampi kui kiteytettävä aiee sulamispistee. Valitettavasti ei ole olemassa mitää yrkkisäätöä uudelleekiteytysliuottime valialle ii kui edellisestä kuvauksesta voi jo päätellä. Poolittomie hiilivetyje uudelleekiteytystä voi yrittää heksaaista tai petrolieetteristä. Eetterie ja halogeidie kohdalla voi dikloorimetaai puolestaa osoittautua hyväksi vaihtoehdoksi. Jos kiteytettävässä aieessa o OH-ryhmiä (alkoholit, feolit ja karboksyylihapot) kaattaa yrittää kiteytystä etaolista. Hyviä vaihtoehtoja löytää esimerkiksi CRC Hadbook of Chemistry -kirjasta, jossa yhdisteille o aettu liukoisuudet tavallisimpii liuottimii. Usei kiteytettäessä päädytää käyttämää liuotiseosta. Tällöi kiteet liuotetaa mahdollisimma pieee määrää kiehuvaa, paremmi liuottavaa liuotita ja seoksee lisätää pieissä erissä huoommi liuottavaa liuotita. Huoommi liuottava kompoeti lisäys aiheuttaa esilisäyksillä pysymättömä sametuma. Liuosta lisätää kues sametuma "juuri ja juuri" häipyy. Luoollisesti liuottimie pitää sekoittua täydellisesti toisiisa kylmää. Jos faasit erottuvat, kiteytymistä ei tapahdu. Voit yrittää kiteytyksessä esimerkiksi seuraavia liuotikombiaatioita: Yhdistetyyppi Liuoti Keraliuoti Karboksyylihappo etaoli vesi Dikarboksyylihappo eetteri, tolueei Feoli etaoli, tolueei vesi Amiii etaoli vesi Poolito yhdiste heksaai, dikloorimetaai Poolie yhdiste propaoli vesi Kiteytysogelmia. Valitettavasti kiteytymie ei läheskää aia suju ogelmitta. Vaikka liuoti o valittu oikei, kiteytymie ei välttämättä lähde käytii edes jäähauteella jäähdytettäessä. Tällöi voi olla syyä liuokse ylikyllästymie. Tällöi helpoi tapa edetä o käyttää k. ymppäyskiteitä, jos vai iitä o saatavilla. Toie mahdollisuus o hagata astia seiiä lasisauvalla. Irtoavat mikrohiukkaset toimivat kiteytymiskeskuksia ja aie alkaa kiteytyä. Jos tämäkää ei auta, jäähdytetää liuosta lisää esim. etaoli-hiilihappohauteessa (-76 C) ja hagataa lasisauvalla kolvi sisäpitaa liuokse lämmetessä. Ellei vieläkää tapahdu kiteytymistä, voit yrittää kosetroida liuosta esim. rotavaporilla - ja toivoa parasta. Tässä meetelmässä o kuiteki se huoo puoli, että tällöi yleesä paremmi liuottava kompoetti haihtuu ja lopuksi päädytää seoksia käytettäessä faasie eroamisee. Silloi o aloitettava kokoaa alusta. Joskus kiteytyksessä erottuu toie estefaasi, jota yleesä kutsutaa öljyksi. Öljy voi kiteytyä itsestää tavallisesti pitkä seisomise jälkee. Tällaiset kiteet sisältävät emäliuosta ja site vaativat lisäpuhdistusta. Öljyytymie voidaa välttää laimetamalla liuosta, mutta tällöi saato väheee merkittävästi. Eräs meetelmä välttää öljymuodostusta, o lämmittää liuos uudellee kues faasit ovat sekoittuee ja sitte jättää seos jäähtymää samalla sekoittae liuosta tehokkaasti jotta

16 16 muodostuva öljy muuttuu dispersioksi. Lopulta muodostuu melko puhtaita kiteitä. Jos öljyä ei eää esiiy, sekoitus voidaa lopettaa. Ymppäyskiteide käyttö o tässä usei avuksi. Tislaus Tislaus o keskeisimpiä höyrystyvie aieide puhdistusmeetelmiä orgaaise kemia laboratoriossa. Tislauksessa orgaaie materiaali höyrystetää lämmittämällä kiehuvaksi ja muodostuut höyry esteytetää jäähdyttämällä, jolloi saadaa tisle. Tislaus voidaa tehdä useammalla tavalla. Käytettävä meetelmä määräytyy tislattava aiee omiaisuuksie sekä se sisältämie epäpuhtauksie mukaa. Tavallisimpia tislausmeetelmiä ovat: suora tislaus, fraktiotislaus (jakotislaus), tislaus aleetussa paieessa (vakuumitislaus), vesihöyrytislaus ja k. Kugelrohr-tislaus. Myös sublimoiti, aiee höyrystämie suoraa kiiteästä olomuodosta höyryksi, o eräälaista tislausta. Tislaus ormaalipaieessa hioslämpömittari tislausosa Liebig-jäähdyttäjä tislauskolvi sitomisputki vesi ulos vesi sisää vastaaottokolvi eli etuastia Erotettavat aieet laitetaa tislauskolvii ja liuosta lämmitetää, kues helpommi haihtuva aie alkaa kiehua. Tässä vaiheessa mitataa aiee kiehumispiste lämpömittarista. Höyry kulkeutuu jäähdyttäjää, jossa se tiivistyy takaisi esteeksi ja valuu vastaaottokolvii (etuastia). Ku tislautumie loppuu tai tislauskolvi uhkaa kiehua kuivaksi, tislaus lopetetaa tai vaihdetaa uusi vastaaottokolvi myöhemmi tislautuvaa aietta varte. Tislauskolvia ei koskaa saa päästää kuivaksi. Laitteisto tavallista tislausta varte o kuvattu yllä. Tislauskolvi koko valitaa site, että tislattava este täyttää aiaki puolet kolvista, kuiteki korkeitaa 2/3. Tislauskolvii laitetaa 1-3 kiehumakiveä, ellei käytetä mageettisekoitusta. Ku estee kiehumispiste o alle 120 ºC,

17 17 käytetää jäähdyttäjässä virtaavaa vettä. Ku kiehumispiste o ºC, käytetää seisovaa vettä ja ku kiehumispiste o yli 150 ºC, poistetaa vesi jäähdyttimestä (ilmajäähdytys). Kolvia kuumeetaa aluksi lievästi, kues este alkaa kiehua. Ku este alkaa tislautua etuastiaa, säädetää kuumeus sellaiseksi, että tisle valuu etuastiaa opeudella tippa kahdessa sekuissa. Tislaus lopetetaa aia ee kui tislauskolvi o täysi kuiva. Useat esteet, varsiki alkeeit ja eetterit, voivat sisältää peroksideja, jotka kosetroituvat tislausjääöksee ja saattavat liikaa kuumeettaessa räjähtää. Tiputustislaus Tiputustislausta käytetää, ku halutaa tislata suuri määrä liuotita pieestä kolvista. Tavallisesti tällaie tilae sytyy, ku halutaa tislata erillee liuoti halutusta tuotteesta. Tislaukse aikaa liuosta lisätää tislauskolvii tiputussuppilosta. Tislauskolvi koko valitaa site, että se o sopiva tislattavalle seokselle, joka jää jäljelle liuottime poistuttua. Näi vältetää piee aiemäärä tislaamie suhteettoma suuresta kolvista tai tislausjääökse siirtämie pieempää kolvii jatkotislausta varte. Tiputustislaukse sijaa liuottime poisto voidaa tehdä pyöröhaihduttimella. Fraktiotislaus Kahde keskeää sekoittuva estee erottamie toisistaa oistuu tavallisella tislauksella vai, jos esteide kiehumispisteide ero o kylli suuri(20-50 ºC). Jos kiehumispisteide ero o piei, ei saada vakiolämpötilassa kiehuvia puhtaita tisleitä, vaa tislattaessa lämpötila ousee jatkuvasti. Yhdisteet saadaa erottumaa paremmi, ku tislauskolvi ja tislausosa välii asetetaa Vigreux-koloi. Koloi tehtävää o muodostaa suuri pita, jotta korkealla kiehuvat kompoetit ehtivät tiivistyä ja erota tehokkaasti alempaa kiehuvista, jotka jatkavat matkaasa jäähdyttäjää. Eri lämpötiloissa kiehuvat fraktiot l. jakeet kootaa kuki omaa kolviisa.

18 18 Alipaietislaus Alipaietislausta käytetää korkealla kiehuvie esteide tai kiiteide aieide puhdistuksee tai jos yhdiste hajoaa herkästi ormaalipaiee kiehumislämpötilassaa. Alipaietislauksessa laitteistoo saadaa tyhjiö (vakuumi) vesisuihku- tai öljypumpu avulla, jolloi tislattava aiee kiehumispiste laskee. Laitteisto o muute sama kui ormaalissaki tislauksessa paitsi, että sitomisputkesta johdetaa letku maometri kautta varopulloo (Wulffi pullo), josta edellee pumppuu. Maometrilla luetaa systeemi paie elohopeamillimetreiä (mmhg), ku paras mahdollie alipaie o saavutettu. Varopullo tehtävää o estää mahdollie vede joutumie etuastiaa. Laitteisto voi imaista vettä vesisuihkupumpusta, jos vesisuihku suljetaa ee kui laitteisto alipaie o tasattu. Erityisesti o huomattava, että sekä maometri että varopullo o syytä kiiittää kouralla statiivii, jotta vältettäisii elohopeamaometri särkymie. Alipaietislauksessa o käytettävä vakuumikiehumakiviä ormaalie sijaa. Jos tislaus joudutaa keskeyttämää, o uudet kiehumakivet lisättävä ee kui tislausta voidaa jatkaa. Kiehumakivie sijasta voidaa käyttää mageettisekoitusta. Alipaielaitteisto o testattava tyhjää ee kui varsiaie tislaus aloitetaa. Ku laitteisto o koottu, tarkistetaa, että hiosliitokset ovat tiiviit ja ettei laitteistossa ole jäityksiä. Esi avataa varopullo haa, suljetaa maometri haa ja avataa vesisuihkupumpu haa täysi auki, joka jälkee suljetaa varopullo haa, jolloi pumppu alkaa tyhjetää laitteistoa. Tarkistetaa alipaie avaamalla maometri haa. Alipaie luetaa elohopeapatsaide erotuksesta (asteikko millimetrejä). Lopuksi suljetaa maometri haa ja aukaistaa varopullo haa, jolloi laitteistoo pääsee ilmaa. Testaukse jälkee voidaa tislauskolvii lisätä tislattava aie sekä kiehumakivet, ellei käytetä mageettisekoitusta. Laitteisto tyhjeetää, kute edellä o kuvattu, ja lämmitys aloitetaa vasta ku alipaie o vakaa. Aiee tislautuessa luetaa kiehumispiste ja maometristä paie (mmhg) kiehumishetkellä. Nämä kirjataa ylös raporttia varte. Ku aie o tislautuut, päästetää

19 19 systeemi ormaalipaieesee, kute edellä o kuvattu, lopetetaa lämmitys ja suljetaa vesisuihkupumppu. Orgaaise kemia laboratoriossa o käytössä kahdelaisia pumppuja: vesisuihkupumppu löytyy jokaisesta vetokaapista ja öljypumppuja o muutamia. Vesisuihkupumpulla päästää mmhg: ja öljypumpulla 0,1-0,001 mmhg: alipaieesee (ormaali ilmapaie. 760 mmhg). Öljypumppua käytettäessä tarvitaa erillie sähkötoimie alipaiemittari. Elohopeamaometria ei saa käyttää. Lisäksi pumppua suojaamaa tarvitaa estetyppiloukku. Jotta mitattua kiehumispistettä voidaa vertailla kirjallisuusarvoo, lukemat täytyy muutaa samaa paieesee. Helpoite tämä tapahtuu käyttämällä graafisia kuvaajia, esimerkiksi oheista omogrammia. Tässä omogrammissa keskimmäiseltä asteikolta luetaa kiehumispiste ormaalipaieessa ja oikeapuoleiselta asteikolta laitteisto alipaie. Näide kahde pistee välille vedetää viiva. Tämä viiva ja vasemmapuoleise asteiko leikkauskohdasta luetaa kiehumispiste alipaieessa. Esimerkiksi jos aie kiehuu ormaalipaieessa 200 C:ssa ja laitteisto alipaie o 20 mmhg, ii aiee kiehumispiste 20 mmhg:ssa o. 80 C. Nettilabrassa o kiehumispistelaskuri, jota voi käyttää kiehumispistelukemie muutamisee. Kertaa alipaietyösketely työturvallisuusasiat. Sublimoiti Joissaki tapauksissa lämmitettäessä kiiteät aietta se höyrystyy suoraa kaasuksi, joka jäähtyessää sitte kiteytyy. Kemiassa ilmiötä kutsutaa härmistymiseksi tai sublimaatioksi. Tyypillisesti sublimoituvia yhdisteitä ovat kamferi tai seleeidioksidi. Sublimoiti o eriomaie puhdistusmeetelmä kiiteille aieille, jotka sublimoituvat ormaali- tai alipaieessa.

20 20 Sublimoiti ormaalipaieessa Puhdistettava aie laitetaa posliiimaljaa, joka ostetaa kolmijala ja asbestiverko päälle. Buse-liekillä lämmitetää varovasti maljaa, jolloi mahdolliset liuottimet haihtuvat. Ku aie o kuivaa, posliiimalja päälle laitetaa kuiva ja puhdas lasisuppilo, joka putkessa o hiema lasivillaa. Suppilo ja lasivilla taarataa ee sublimoii aloittamista! Lämmitetää varovasti posliiimaljaa buseliekillä, jolloi puhdistettava aie höyrystyy ja tiivistyy takaisi kylmä suppilo sisäpialle. Ku kaikki aie o sublimoituut, lopetetaa lämmitys ja aetaa laitteisto jäähtyä. Lopuksi puitaa lasisuppilo tuotteiee ja lasketaa sublimoituee tuottee määrä. Sublimoiti alipaieessa Alipaiesublimoiissa käytetää erityistä sublimoitilaitetta. Laita jäähdytysvesi kiertämää laittee jäähdyttäjää, tarkista, että imupullo haa o auki, avaa vesisuihkupumpu haa (täysi auki), sulje imupullo haa. Lue alipaie ja sulje maometri haa. Kuumea haude haluttuu lämpötilaa, jossa aie sublimoituu sopivalla opeudella. Sublimoituut aie tarttuu kylmäsorme pitaa ja sublimoitumato jääös jää putke pohjalle. Ku sublimoitumie lakkaa tai kylmäsorme pitaa alkaa kertyä liia paksu kerros, joka saattaa pudota takaisi putke pohjalle, lopeta lämmitys ja poista alipaie avaamalla imupullo haa. Irrota kylmäsormi varovasti, ettei sublimoituut aie pääse putoamaa. Raaputa tuote spaattelilla puhtaasee suljettavaa purkkii. Mikäli puhdistettaessa raakatuotteessa ei ole samoissa olosuhteissa sublimoituvia epäpuhtauksia, sublimoituut aie o puhdasta. Kuivausta ei tarvita, sillä mahdolliset liuotijäämät haihtuvat alipaieessa.

21 21 Kromatografisista meetelmistä Kromatografia o yhdisteide eristämisee, puhdistamisee ja määrittämisee käytettävä meetelmä, jossa kompoettie erottumie perustuu iide erilaisee pidättymisee paikallaa oleva kiiteää tai estemäise aiee (s. statioäärifaasi) ja tämä läpi kulkeva estee tai kaasu (liikkuva faasi) välillä. Kromatografia lajeja ovat mm. pylväskromatografia, paperikromatografia, ohutkerroskromatografia (TLC), kaasukromatografia (GC) ja estekromatografia (LC). TLC-kromatografia Kromatografiakammioa käytetää kaellista, mielellää tasapohjaista astiaa, joka vuorataa suodatipaperilla. Eluoiti- eli ajoliuosta kaadetaa astia pohjalle. 0,5 cm: kerros. Kammio aetaa seistä vähä aikaa, jotta liottime höyry ehtii kyllästää astia. Ohutkerroskromatografiassa statioäärifaasi (esim. silikageeli) o levitetty ohueksi kerrokseksi tavallisimmi alumiiilevy pialle. Tästä levystä voidaa saksilla leikata halutu suuruie pala (8 x 2,5 cm levy o sopiva 2-3 täplälle). Käsittele levyä varovasti, koska pioite irtoaa ja aarmuutuu helposti. Kromatografialevyy merkitää kevyesti lyijykyällä lähtöviiva. 1 cm: päähä levy alareuasta. Aalysoitavista yhdisteistä valmistetaa helposti haihtuvaa liuottimee. 1 % liuos. Liuosta siirretää ohuella kapillaarilla lähtöviivalle piei pisara, joka aetaa kuivua. Levy asetetaa piseteillä pystyasetoo kromatografiakammioo. Täplie tulee lähtötilateessa jäädä eluoitiliuokse pia yläpuolelle.

22 22 Kyllästety liuotihöyry täyttämässä kammiossa este ousee statioäärifaasia pitki levyllä ylöspäi ja eri kompoetit tutkittavasta seoksesta sekä vertailuaieet ousevat elueti mukaa kuki omalla opeudellaa. Liuotiritama aetaa ousta. 1 cm: päähä levy yläreuasta, ousukorkeus merkitää ja levy kuivatetaa vetokaapissa. Täplät saadaa äkyvii UV-valossa tai värjäämällä eli sumuttamalla levy sopivalla reagessilla. Yhdisteide tuistamisessa käytetää apua iide Rf-arvoja. Rf = äytetäplä kulkema matka / liuotiritama kulkema matka.

23 23 Syteesie raportoiti kurssilla Kemia perustyöt II Syteeseistä täytetää syteesikaavake, joka mukaa liitetää reaktiomekaismi, IR-spektri tulkitoiee sekä mahdollie sulamispistemittaukse tuloste ja TLC-levyt. Lue jäljempää oleva ohje syteesikaavakkee täyttämie. Syteesikaavakkeita voi tulostaa Nettilabrasta. Reaktiomekaismi: Piirrä syteesi reaktiomekaismi siististi syteesikaavakkee käätöpuolelle tai erilliselle paperille. IR-spektri tulkita: Työ raportoitia varte IR-spektri tulkita voidaa tehdä siististi suoraa spektritulosteesee. Etsi mahdollisimma kattavasti tuotemolekyylisi raketee fuktioaalisia ryhmiä ja sidoksia vastaavia tulkitoja. Sormejälkialueelta (aaltoluku < 1500 cm -1 ) ei ole suositeltavaa tehdä kovi yksityiskohtaisia tulkitoja. Tulkiasta tulee äkyä: Absorptiovyö mitattu aaltoluku (cm -1 ) Tulkita (fuktioaalie ryhmä ja sidos) Aaltoluvu kirjallisuusarvo Kirjallisuudessa maiittu absorptio itesiteetti (s, m, w) Kirjallisuusviite TLC-levyt (ei kaikissa töissä): Merkitse UV-valossa äkyvät äytetäplät levylle lyijykyällä. Kiiitä TLC-levyt paperille kotaktimuovilla, ii että kotaktimuovi peittää levy kokoaa. Tämä estää silikakerrokse mureemise. Kirjoita selostuksee, mikä oli TLC-ajo eluetti eli ajoliuos. Laske aieide Rf-arvot. Nido raporti osat yhtee. Raportti tulee palauttaa viimeistää syteesi valmistumista seuraavaa päivää. Palauta syteesituotteesi assistetille syteesikaavakkee kassa syteesipurkissa, joka etiketissä o imesi ja tuottee imi. Jos saat selostukse korjauskehotukse, tee korjaukset kolme päivä sisällä. Tee korjaukset kerralla huolellisesti, jottet joudu korjaamaa selostusta uudellee.

24 24 SYNTEESIKAAVAKKEEN TÄYTTÄMINEN Täytä syteesikaavake huolellisesti. Käytä suomekielisiä termejä ja imiä. Syteesikaavakkeesta täytetää kaikki soveltuvat kohdat: Syteesituottee imi suomeksi Reaktiomekaismi kirjallisuusviite, jos olet se kirjallisuudesta hakeut Reaktiomekaismeja voit etsiä orgaaise kemia oppikirjoista. Reaktioyhtälö sille varattuu paikkaa Kemia perustyöt II-kurssi: Kirjoita reaktiomekaismi kaavakkee käätöpuolelle. Tiedot käytetyistä lähtöaieista ja tuotteesta Lähtöaieide lisäksi myös reaktiossa käytety katalyyti tiedot täytetää kaavakkeesee. Lähtöaietaulukkoo ei merkitä liuottimia. Lukuarvoje merkitsemie Tarkkuus Yksikkö Molekyylipaio M kokoaislukuia g/mol Massa m yhde desimaali g tarkkuudella Tiheys r (esteille) kirjallisuusarvo (g/ml) tarkkuudella Tilavuus (esteille) yhde desimaali ml tarkkuudella Aiemäärä kahdella merkitsevällä mol umerolla ekv=lähtöaieide yhde desimaali - moolisuhde tarkkuudella Saatoprosetit kokoaislukuia % Sulamispiste (Sp) astee tarkkuudella C Kiehumispiste (Kp) astee tarkkuudella, mikäli mitattu alipaieessa merkitää myös paie Taitekerroi (D 20 ) refraktometri atamalla tarkkuudella C / mmhg esim. 75 C /15 mmhg Huom! Tee laskut mahdollisimma tarkoilla arvoilla, vaikka kaavakkeesee merkitää pyöristetyt arvot. - Syteesi saato o eristety puhtaa tuottee tai tuotteide määrä. Teoreettie saato (100 %) lasketaa tasapaiotetu reaktioyhtälö mukaa. Teoreettie saato lasketaa aia se lähtöaiee mukaa, jota o käytetty stoikiometrisesti vähite. Esim. tras-stilbeei

25 25 bromauksessa teoreettie saato lasketaa tras-stilbeei määrä mukaa. tras-stilbeeiä o syteesissä käytetty 0,0055 moolia (ekv=1) ja bromia 0,0063 moolia (ekv= 1,1) eli bromia o reaktiossa käytetty ylimääri. Reaktioyhtälöstä ähdää, että bromia tarvittaisii teoriassa vai 0,0055 moolia eli yhtä paljo kui tras-stilbeeiäki. Syteesi saato ilmaistaa prosetteia teoreettisesta saaosta. Oma saatoprosetti lasketaa teoreettisesta saaosta. Tuottee puhtaude arvioiti tehdää pääsäätöisesti sulamispistee aleema perusteella kiiteille aieille ja taitekertoime perusteella estemäisille aieille. Tuotteelle mitattua arvoa verrataa kirjallisuudessa ilmoitettuu arvoo. Muista ilmoittaa lähdeviite kirjallisuusarvolle. Aiee ero kirjallisuusarvoo puhtausprosetti puhtausluokka olomuoto Kiiteä ΔT 1 C 99 % 1 1 C < ΔT 3 C yli 97 % 2 3 C < ΔT 5 C oi 95 % 3 ΔT > 5 C tekillie kemikaali 4 tuote puhdistettava uudellee Neste ΔD 20 0,001 1 (Kemia perustyöt II 0,003) - ΔD 20 > 0,001 2 (Kemia perustyöt II >0,003) - Puhtausluoka =1 tuottee tulee lisäksi olla tasalaatuista ja se väri o vastattava kirjallisuutta. Tuottee puhtaus voidaa toisiaa määrittää myös esim. kaasukromatografisesti. Laske työ arvosaa tuottee saao ja puhtaude perusteella käyttäe kyseessä oleva kurssi laskukaavaa. Mikäli työohjeessa saato o aettu esim %, lasketaa umero keskiarvolla (55 %).

26 26 SYNTEESIT meso-1,2-dibromi-1,2-difeyylietaai Reaktiomekaismi: elektrofiilie additio kaksoissidoksee Reagessit 1 g tras-stilbeeiä 10 ml dikloorimetaaia 10 ml 10 % (w/v) bromi dikloorimetaailiuosta (liuos sisältää 0,1 g Br2/1 ml) syklohekseeiä 5 ml dikloorimetaaia Työturvallisuus Bromi o erittäi myrkyllistä ja syövyttävää. Bromia käsitellää vetokaapissa suojakäsieet kädessä. (T. Simoe: Työtapamoiste s. 53) Välieet ja laitteistot 50 ml makrohioskolvi piei mittalasi Bücher-suppilo, imupullo + kumitiiviste kellolasi imusuodatus laitteisto kiteise aiee kuivaus Työ suoritus Liuotetaa 1 g tras-stilbeeiä 10 ml:aa dikloorimetaaia 50 ml: kolvissa. Näi saatuu seoksee lisätää samalla mageettisekoittajalla sekoittae 10 ml 10 % bromi dikloorimetaailiuosta. Mikäli bromi väri häviää kokoaa, lisää bromi dikloorimetaailiuosta 1ml: erissä kues bromi väri jää pysyväksi. Dibromiyhdiste erottuu liuoksesta valkoisea kiteiseä aieea. Lisää yt reaktioseoksee tipoittai syklohekseeiä ylimääräise bromi hävittämiseksi. Lopeta syklohekseei lisäys heti, ku bromi väri o kokoaa häviyt. Jäähdytä reaktioseosta lopuksi jäähauteella. Eristys ja puhdistus Kiiteä tuote eristetää seoksesta imusuodatuksella. Pese saostuma 5 ml:lla kylmää dikloorimetaaia ja aa tuottee kuivua imemällä ilmaa suodattime läpi. Siirrä tuote taaratulle kellolasille ja puitse täysi kuivuut tuote. Kuivasta tuotteesta määritetää sulamispiste. Meso- 1,2-dibromi-1,2-difeyylietaai sulaa välillä C. Ohjee saato o 75 %. Tuottee karakterisoiti Tuotteesta mitataa sulamispiste ja IR-spektri. Tuottee puhtaus tarkistetaa TLC:llä (1:2 dikloorimetaai : petrolieetteri).

27 27 Asetyylisalisyylihappo (Aspiriii) Reagessit 5,0 ml etikkahappoahydridiä 2,8 g salisyylihappoa 3-4 tippaa väk. rikkihappoa Työturvallisuus Etikkahappoahydridi o helposti haihtuvaa ja ärsyttävää rikkihappo o syövyttävää Välieet ja laitteistot 100 ml kolvi mageettisekoittaja vesi- ja jäähauteet Bücher-suppilo, kumitiiviste imupullo imusuodatuslaitteisto uudelleekiteytyslaitteisto Työ suoritus Puitaa 2,8 g salisyylihappoa kuivaa 100 ml pyörökolvii, joho lisätää 5,0 ml etikkahapo ahydridiä ja 3-4 tippaa väkevää rikkihappoa. Muodostuvaa valkoista seosta sekoitetaa mageettisekoittajalla. Kolvi laitetaa C vesihauteesee 15 miuutiksi. Tämä jälkee kolvi sisältöiee saa jäähtyä huoeelämpötilaa, lisätää 50 ml vettä ja muodostuvaa sakkaa hieoetaa spaattelilla. Eristys ja puhdistus Seokse aetaa seistä vielä viisi miuuttia, mikä jälkee kolvia jäähdytetää jäähauteessa. Kiteet suodatetaa imusuodatuslaitteistolla. Tuote kiteytetää lämpimästä etaoli-vesi-seoksesta (30 % EtOH, 70 % vesi). Lämpötila ei saa ylittää 80 C (katso huomautus). Kiteet ilmakuivataa. Määritetää saato ja mitataa sulamispiste. Puhtaa aspiriii sulamispiste o 135 C ja ohjee saato 80 %. Huom. Lämpötila ylittäessä 80 C aspiriii muodostaa öljy, joka liuottaa orgaaisia epäpuhtauksia vedestä. Tällaie öljy o vetee vaikeasti liukeeva. Tuottee karakterisoiti Tuotteesta mitataa sulamispiste ja IR-spektri.

28 28 Etyylipropaaatti Reaktiomekaismi: Kyseessä o happokatalysoitu esteröitireaktio. Katalyyttiä käytettävä happo protooi propaaihapo. Näi muodostuva katioi o resoassistabiloitu. Etaoli toimii ukleofiilia ja hyökkää katioii. Tämä jälkee tapahtuu protoi siirto ja vede lohkeamie. Reaktio o ukleofiilie asyylisubstituutio. Reagessit 10 ml Aa-etaolia 14 ml propaaihappoa väkevää rikkihappoa 40 ml eetteriä 2M NaHCO3 liuosta MgSO4 Työturvallisuus Väkevä rikkihappo o voimakkaasti syövyttävää Eetteri o helposti syttyvä ja haihtuva este Etaoli o helposti syttyvä este Välieet ja laitteistot 50 ml kolvi pystyjäähdyttäjä öljyhaude mittalasi 250 ml erotussuppilo 250 ml erlemeyer lasisuppilo tiputustislauslaitteisto Työ suoritus Sekoitetaa 10 ml (7,8 g) etaolia ja 14 ml (13,9 g) propaaihappoa 50 ml: kolvissa. Lisätää varovasti 2-3 tippaa väkevää rikkihappoa (katalyytiksi) ja sekoitetaa hyvi. Kolvii lisätää mageettisauva ja seosta keitetää öljyhauteella 1 tuti ja aetaa tämä jälkee reaktioseokse jäähtyä. Eristys ja puhdistus Jäähtyyt reaktioseos kaadetaa erotussuppiloo, jossa o 40 ml vettä. Suppiloo lisätää 40 ml eetteriä ja ravistellaa (suojalasit!) ja aetaa kerroste erottua. Vesikerros (alempi) lasketaa suppilosta johoki astiaa. Suppiloo jääyt eetteriliuos pestää 20 ml:lla vettä (ravistellaa vede kassa). Kerroste erotuttua lasketaa pesuvesi pois. Tämä jälkee eetteriliuos pestää 2x 40 ml:lla 2 M NaHCO3 - liuosta reagoimattoma hapo poistamiseksi. Tässä vaiheessa o oltava erityise varovaie, sillä hapo eutraloituessa kehittyy hiilidioksidia, joka aiheuttaa paietta suppiloo. Happo siirtyy suolaa vesifaasii. Lopuksi pestää eetteriliuos vielä 2x 20 ml:lla vettä. 1 Ku pesuvesi o laskettu mahdollisimma tarkkaa pois,

29 29 eetteriliuos siirretää erlemeyerii ja kuivataa vedettömällä MgSO4:lla. Liuosta kuivataa vähitää 30 miuuti aja ja kuivaukse jälkee liuos suodatetaa tiputussuppiloo käyttäe lasisuppiloa, joho o asetettu hiuka puhdasta vaua. Kolvii lisätää osa eetteriliuoksesta ja mageettisauva ja eetteri tislataa tiputustislauksella pois, joko vesi- tai öljyhaudetta käyttäe (eetteri kp=35 C). Tuote puhdistetaa tislaamalla. Etyylipropaaati kiehumispiste o 99 C (käytettävä öljyhaudetta). Tislaukse aikaa luetaa laitteistossa olevasta lämpömittarista tuottee kiehumispiste. Ohjee saato o 60 %. Tuottee karakterisoiti Tuotteesta mitataa taitekerroi ja IR-spektri. 1. Tarkista, että vesifaasi ph o eutraali

30 30 Betsoiii Ku aromaattisia aldehydejä käsitellää alkalisyaideillä vesiliuoksessa, e kodesoituvat α- hydroksiketoiksi, betsoiiiksi. Tätä kutsutaa betsoiiikodesaatioksi. Parhaite tuettu esimerkki lieee betsaldehydi kodesaatio betsoiiiksi. Mekaismi: A. Streitwieser, C. H. Heathcock ad E. M. Kosower, Itroductio to Orgaic Chemistry, 4. p.; Macmilla, New York 1992, s Reagessit 2,5 ml betsaldehydiä 5 ml tek. alkoholia 0,25 g kaliumsyaidia Työturvallisuus Kaliumsyaidi o myrkyllie ja syövyttävä kiteie aie. Syaidijättee hävittämie: P. Tilus, ja T. Asikaie, Turvallie työsketely laboratoriossa, Helsigi Yliopisto 1996, s.40. Betsaldehydi o ärsyttävä Välieet ja laitteistot 50 ml: kolvi pystyjäähdyttäjä vesihaude erlemeyer Bücher-suppilo kumitiiviste imupullo Työ suoritus Pyörökolvii (50 ml) laitetaa 5 ml tek. etaolia, 2,5 ml puhdasta betsaldehydiä ja 0,25 g kaliumsyaidia (puhtaus %) liuotettua 4 ml:aa vettä. HUOM: Työ o ehdottomasti tehtävä vetokaapissa. Kootaa refluksoitilaitteisto, jossa reaktioseosta lämmitetää kiehuvalla vesihauteella 30 miuuti aja. Tämä jälkee kolvi jäähdytetää jäähauteessa. Raakatuote suodatetaa, pestää vedellä ja aetaa kuivua. Suodokset kerätää erillisee astiaa syaidijätteide hävittämistä varte. Eristys ja puhdistus Raakatuote uudelleekiteytetää etaolista. Betsoiii kiteytyy valkoisia kiteiä, joide sulamispiste o 137 C. Ohjee saato o 2,1 g. Tuottee karakterisoiti Tuotteesta mitataa sulamispiste ja IR-spektri.

31 31 Betsoiii pelkistys atriumboorihydridillä 1,2-Difeyylietaai-1,2-dioli Ketoipelkistysreaktioide stereokemiaa voidaa vaikuttaa karboyyliryhmiä lähellä olevilla hydroksyyliryhmillä. Tämä työ kuvaa betsoiii stereoselektiivistä pelkistystä boorihydridireagessilla. Mekaismi: Kemia perustyöt II - kasio (Assistettihuoe). Reagessit 2,00 g betsoiiiä 0,40 g NaBH4 Aa etaoli HCl (6 M) Työturvallisuus Betsoiii o ihoa ärsyttävä. NaBH4 o syövyttävä ja herkästi syttyvä. Etaoli o herkästi syttyvää. HCl o syövyttävä Välieet ja laitteistot 100 ml erlemeyer mageettisekoitus imusuodatuslaitteisto uudelleekiteytyslaitteisto Työ suoritus Betsoiii liuotetaa 20 ml:aa Aa etaolia 100 ml: erlemeyerkolvissa. 1 Sekoitetaa mageettisekoittajalla ja lisätää atriumboorihydridi spaattelilla pieiä aoksia viide miuuti aikaa. 2 Tarvittaessa atriumboorihydridijääökset huuhdellaa kolvii 5 ml:lla etaolia. Sekoitetaa huoeelämmössä 20 miuuti aja. Tämä jälkee seosta jäähdytetää jäähauteella ja lisätää 40 ml vettä ja 1 ml 6M suolahappoa 3 ja sekoitetaa vielä 20 miuuti aja. 1 Lämmitetää tarvittaessa, liukeemise ei tarvitse olla täydellistä. 2 Huomio! Reaktio o eksotermie. 3 Seos saattaa vaahdota. Eristys ja puhdistus Reaktioseos imusuodatetaa ja tuote pestää kuolla 50 ml:lla vettä. Raakatuote uudelleekiteytetää etaoli-vesi (1:1)- seoksesta. Ohjee saato 90 %. Tuottee karakterisoiti Tarkista tuottee puhtaus TLC-levyllä (eluettia etyyliasetaatti-heksaai, 1:1). Tuotteesta mitataa sulamispiste ja IR-spektri.

32 32 p-metyyliasetofeoi Mekaismi: A. Streitwieser, Jr., C. H. Heathcock ad E. M. Kosower, Itroductio to Orgaic Chemistry, 4. p.; Macmilla, New York 1992, s Reagessit 15 g AlCl3 25 ml tolueei 4,8 ml asetahydridi Työturvallisuus Alumiiikloridi kehittää ilma kosteude vaikutuksesta HCl:ää ja reagoi kiivaasti vede kassa. Pöly o haitallista hegitettyä. Tolueei o syttyvä. Asetahydridi o lakrymaattori ja syövyttävä. Välieet ja laitteistot 100 ml: kolmikaulakolvi, jossa tiputussuppilo, CaCl2- putki, mekaaie sekoittaja, pystyjäähdyttäjä, PVC-letkua + suppilo 250 ml: dekatterilasi öljyhaude erotussuppilo alipaietislauslaitteisto Työ suoritus A.I. Vogel, A Text Book of Practical Orgaic Chemistry, 3. p., Logma, Lodo 1970, s. 730) Kolmikaulakolvii (100 ml) kiiitetää kalsiumkloridiputkella varustettu tiputussuppilo (jos tiputussuppilossa o sivuputki, laitetaa vai tulppa), mekaaie sekoiti ja riittävä pystyjäähdyttäjä kaasukeruulaitteistolla. Kolvii laitetaa 15 g hieoksi jauhettua alumiiikloridia ja 25 ml tolueeia. Sekoittaja käyistetää ja lisätää hitaasti tiputussuppilo kautta 5,1 g (4,8 ml) asetahydridiä. Lisäys tehdää 15 miuuti aikaa, jolloi lämpötila ousee 90 C:ee ja vapautuu paljo vetykloridia. Lämmitetää vesihauteella sekoittae 30 miuuti aja tai kues kaasua ei eää muodostu. Seos jäähdytetää huoeelämpötilaa ja kaadetaa 30 g:aa jäämurskaa, jossa o 30 ml:aa väkevää suolahappoa. Sekoitetaa kues alumiiisuolat ovat liueeet kokoaa. Eristys ja puhdistus Tolueeikerros eristetää, pestää vedellä ja 10 %:lla NaOH-liuoksella, kues pesuliuokse ph jää emäksiseksi. Yhdistetyt vesifaasit uutetaa kerra tolueeilla ja tolueeifaasi yhdistetää alkuperäisee tolueeifaasii (tehdää k. takaisiuutto). Lopuksi orgaaie faasi pestää vielä vedellä. Liuos kuivataamgso4:lla. Tolueei poistetaa pyöröhaihduttimella ja jääös tislataa alipaieessa käyttäe Claise-osaa. Välillä C/ 7 mmhg (kiehumispiste ormaalipaieessa: 225 C) kiehuva p-metyyliasetofeoi kerätää taltee. Ohjee saato o 5,8 g.

33 33 Tuottee karakterisoiti Tuotteesta mitataa taitekerroi ja IR-spektri. p-betsokioi Mekaismi: Kemia perustyöt II - kasio (Assistettihuoe). Reagessit 2,5 g hydrokioia 1,4 g kaliumbromaattia 1,2 ml rikkihappoa (2 M) Työturvallisuus Hydrokioi o haitallista. KBrO3 o hapettavaa ja räjähtävää. Välieet ja laitteistot 100 ml: kolvi mageettisekoittaja ja -sauva imusuodatuslaitteisto sublimoitilaitteisto HUOM! Tuote o myrkyllistä ja ärsyttää ihoa, silmiä ja hegityselimiä. Työ suoritus Laita 100 ml: kolvii järjestyksessä kaliumbromaatti, 2M rikkihappo, vesi (25 ml) ja hydrokioi. Sekoita seosta voimakkaasti mageettisekoittajalla oi 30 miuuttia huoeelämpötilassa. Reaktio o valmis, ku alussa mustaksi muuttuut seos o keltaie (kellavihreä). Eristys ja puhdistus Suodata imussa ja pese jääkylmällä vedellä. Aa tuottee kuivua Bücher- suppilossa kues se o kuivaa. Raakatuote puhdistetaa sublimoimalla vakuumissa (lämmityshautee lämpötilaksi suositellaa C). p-betsokioi saato o 1,3 g ja sulamispiste 115 C. Huomautus: Tuote liukeee vetee, jote liika pesu vähetää suodattimelle jäävä aiee määrää. Varsiki epäpuhdas tuote hajoaa helposti, jote tuottee eristyksessä ja puhdistamisessa ei ole syytä aikailla. Tuottee karakterisoiti Tuotteesta mitataa sulamispiste ja IR-spektri.

34 34 Ifrapuaspektroskopia Kemia perustyöt II kurssilla tutustutaa ifrapuaspektroskopiaa. Ifrapuaspektroskopiassa mitataa tutkittavasta äytteestä ifrapuasäteily absorptiospektri. Spektri esitetää tavallisesti trasmittassia aaltoluvu cm -1 fuktioa. Keskialuee (2,5-50 µm; cm -1 ) ifrapuasäteily o eergialtaa riittävä voimakas aiheuttaaksee molekyylie värähtelytiloissa virittymistä. IR: absorptiovöide aallopituudet ovat tietylle sidostyypille omiaisia. Voidaa saoa, että sidokse värähtely (joka voi olla luoteeltaa veytysvärähtelyä () tai taivutusvärähtelyä (d) äkyy useimmite IR-spektrissä yhteä absorptiovyöä (piikkiä). Tiety sidokse tai sidosryhmä absorptiovyö o aia samassa spektrikohdassa riippumatta siitä, mistä molekyylistä o kyse. IRspektroskopiaa käytetääki pääasiassa orgaaiste ja orgaometalliyhdisteide raketeide selvittämisessä ja tuistamisessa. IR-spektri mittaamie opetetaa kurssilla. Spektri tulkita Useimmat fuktioaaliset ryhmät absorboivat alueella cm -1. Tämä alue tutkitaa aia esi ja verrataa havaittuja absorptioita kirjallisuustaulukoihi. Polaariste ryhmie absorptiot ovat usei pieemmillä taajuuksilla ja levieet vetysitoutumise asiosta (esim. hydroksyyli- ja amioryhmät). Välillä cm -1 esiityvät absorptiot (sormejälkialueella) ovat tavallisesti vaikeasti tulkittavissa, koska alueella esiityy hyvi paljo erilaisia taivutus- ja veytysvärähdyksiä. Tämä aluee spektritulkioissa o syytä olla hyvi varovaie. IR-absorptiot, jotka ilmaatuvat 900 cm -1 alapuolelle ovat hyödyllisiä lähiä aromaattise rekaa substituutio selvittämisessä. Vasta-alkaja kaattaa esi etsiä spektristä hyvi selviä fuktioaalisuuksia, kute hydroksyyliryhmät (alkoholi ja feoli), amioryhmä (amiii ja amidi), karboyylit (aldehydi, ketoi, esteri, amidi), karboksyyliryhmä (leveä OH ja karboyyli), sekä löytyykö spektristä mahdollisesti aromaattisuutta. Taulukossa o esitetty lyhyt lista orgaaiste yhdisteide tyypillisistä IRabsorptioista. Kirjallisuutta: T. Hase, Tables for Orgaic Spectroscopy, Otatieto, Espoo E. Pretsch, P. Bühlma, C. Affolter, Structure Determiatio of Orgaic Compouds, Spriger D.H. Williams, I.Flemmig, Spectroscopic methods i orgaic chemistry, 5. paios, McGraw-Hill Book Compay Limited, Maidehead, 1989.

35 35 Tavallisia IR-värähdyksiä Yhdiste Vyö (cm -1 ) Koko Sidos Alkaait s CH3, CH2 & CH 2 tai 3 piikkiä Alkeeit Areeit & Alkoholit & feolit ja m m m v v m-w s-m s s s m-s m v s CH2 & CH3 CH3 =C-H & =CH2 C=C (symm. heikkoja) C-H C=C (regas) C-H (regas) substituutio: 5 vierekkäistä H:ta 4 vierekkäistä H:ta 3 vierekkäistä H:ta 2 vierekkäistä H:ta eristetty H O-H (vapaa), terävä O-H (H-sit.), leveä O-H d d d d d d d d Amiiit Aldehydit & ketoit Karboksyylihapot & johd (2 piikkiä) (hapot) peittää C-H värähdykset (hapot) (hapot) (COX) 1750 & 1820 (ahydridit) (esterit) (est.) (amidit) m s w w m-s m s s s s s s m-s s s s s m m m C-O N-H (prim.) 2 kpl N-H (sek.) 1 kpl NH2 C-H (aldehydit) C=O (aldehydit) C=O (ketoit) Aryyliketoi a,b-tyyd. O-H (hyvi leveä) C=O (H-sit.) C-O C=O C=O (2 piikkiä) C=O C-O (2 piikkiä) C=O (amidi I) N-H (amidi II) N-H (amidi II) Nitriilit m Koot: s=vahva, m 0 keskivahva, w= heikko, v=vaihteleva. Värähdystyypit: =veytys, d=taivutus d d d d