4. Metódy čistenia organických zlúčenín Elementárna analýza. Empirický a empirický vzorec.

4. Metódy čistenia organických zlúčenín Elementárna analýza. Empirický a empirický vzorec. Prof. Ivo C. Ivanov 1

organických

Všeobecná postupnosť experimentu v organickej chémii: výskum literatúry o plánovanej reakcii (Beilstein, Scifinder Chem. Abstr.) Vytvorenie návodu na obsluhu (R/S vety, informácie o bezpečnej práci, chovaní v prípade nebezpečenstva, informácie o zneškodnení) Príprava vzorky (sušenie rozpúšťadlom, čistenie (východiskové látky) Vykonanie reakcie Čistenie surového produktu (izolácia čistého produktu) Identifikácia a charakterizácia čistého produktu Prof. Ivo C. Ivanov 2

Čistiace techniky Rekryštalizácia Predpoklady: Látka je kryštalická. Rozpustnosť zlúčeniny v rozpúšťadle, ktoré sa má zvoliť, má vysoký teplotný gradient (zle rozpustný pri teplote miestnosti, ľahko rozpustný pri teplote varu). Prof. Ivo C. Ivanov 3

C 36 35 34 33 32 31 3 29 28 27 26 25 24 23 21 2 19 18 17 16 15 14 13 12 11 9 8 7 6 5 4 1 2 Rekryštalizácia - prístroj 4 1 Dimrothov kondenzátor 3 2 Banky s guľatým dnom a miešadlom 3 Vstup chladiacej vody 5 1 4 Odtok chladiacej vody 5 (kontaktný) teplomer 2 6 Magnetické miešadlo s olejovým kúpeľom 6 1 8 12 6 14 4 16 Prof. Ivo C. Ivanov 4 ^ o C 22 3 1

36 35 34 33 32 31 3 29 28 27 26 25 24 23 21 C 2 19 18 17 16 15 14 13 12 11 9 8 7 6 5 4 22 3 2 1 Čistiace techniky - destilácia 1 Destilačná banka 2 varné kamene 3 Destilačný mostík (Claisen nástavec so zostupným Liebigovým kondenzátorom ) 3 4 Prívod chladiacej vody 1 9 1 8 6 4 1 o C 1 2 12 14 16 5 4 6 7 5 Vývod chladiacej vody 6 Vákuové napájanie 7 Spider s prijímacou bankou 8 Teplomer zátky a zemného spoja 9 Magnetické miešadlo s olejovým kúpeľom 1 (kontaktný) teplomer ^ 11 (zemný spoj) teplomer prof. Ivo C. Ivanov 5

Čistiace techniky - extrakcia Fyzikálny základ: Rozdielna rozpustnosť kvapalín a pevných látok v rôznych rozpúšťadlách vedie k rovnováhe distribúcie medzi fázami. Nernstova veta o distribúcii: [A] Solv.2 [A] Solv.1 = c 2 c 1 = kc - rovnovážna koncentrácia látky A v rozpúšťadlách 1 alebo 2 [mol/l] k - distribučný koeficient (závislý od teploty!) Aplikácie: Distribúcia rozpustená látka medzi dvoma nemiešateľnými rozpúšťadlami pretrepávaním alebo kontinuálnou extrakciou (perforácia). Extrakcia pevných látok studenými alebo horúcimi rozpúšťadlami (PS III). Extrakcia kvapalina-kvapalina: Rozpúšťadlo 1: organické rozpúšťadlo (Et20, EtOAc, pentán, CH2) Cl2, CHCI3); Rozpúšťadlo 2: vodná fáza Prof. Ivo C. Ivanov 6

Extrakcia kvapalina-kvapalina Extrakcia požadovaného produktu z vodnej fázy Extrakcia vedľajších produktov do vodnej fázy 1 Výmena a rovnováha sa dosiahne cez fázovú hranicu 75 Oddeľovací lievik so zátkou 5 Veľká fázová hranica urýchľuje rovnovážné nastavenie Vytrepávanie Prof. Ivo C. Ivanov 7

Elementárna analýza Empirický a empirický vzorec Elementárna analýza je stanovenie obsahu jednotlivých prvkov spálením analytickej látky. Stanoví sa percentuálny podiel prvku na celkovej hmotnosti látky. Obsah uhlíka, vodíka a dusíka sa spaľovaním látky premieňa na CO2, vodu a zmes N2 a NOx (tieto sa redukujú na N2 na Cu). Tieto tri plyny sa potom kvantifikujú plynovou chromatografiou. Obsah kyslíka: nedá sa určiť; ako rozdiel medzi súčtom obsahu ostatných atómov (C, H, N) a 1%. Vzorka Beilstein na kvalitatívne stanovenie halogénu: látka sa spaľuje na medenom drôte v Bunsenovom plameni. prchavé zlúčeniny medi a halogénu, ktoré plameň zazelenajú. 8. prof. Ivo C. Ivanov

Príklad Pri skúmaní zlúčeniny prvkov uhlík, vodík a kyslík v analyzátore prvkov sa našli nasledujúce hmotnostné zlomky: w (uhlík) = 39,9%, w (vodík) = 6,7% Aký je vzorec vzťahu pre túto zlúčeninu? Hmotnostné podiely všetkých viazaných prvkov musia byť do 1%: w (o) = 1% [w (c) + w (h)] = 53,4%