Zöld Kémiai Laboratóriumi Gyakorlatok. A transz sztilbén brómozása

Hasonló dokumentumok
Zöld Kémiai Laboratóriumi Gyakorlatok. Oxidatív alkin kapcsolás

Zöld Kémiai Laboratóriumi Gyakorlatok. Az adipinsav előállítása

Zöld Kémiai Laboratóriumi Gyakorlatok. Aldol kondenzáció

Zöld Kémiai Laboratóriumi Gyakorlatok. Mikrohullámú szintézis: 5,10,15,20 tetrafenilporfirin előállítása

Zöld Kémiai Laboratóriumi Gyakorlatok. A ciklohexén előállítása

szabad bázis a szerves fázisban oldódik

Név: Dátum: Oktató: 1.)

IV. Elektrofil addíció

Szemináriumi feladatok (alap) I. félév

1 A gyakorlat a Journey to Forever: Make your own biodiesel című cikk alapján készült.

Főzőpoharak. Desztillált víz. Vegyszeres kanál Üvegbot Analitikai mérleg Fűthető mágneses keverő

Curie Kémia Emlékverseny 9. évfolyam III. forduló 2018/2019.

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI FELVÉTELI FELADATOK 2004.

SZAK: KÉMIA Általános és szervetlen kémia 1. A periódusos rendszer 14. csoportja. a) Írják le a csoport nemfémes elemeinek az elektronkonfigurációit

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny

IX. Átmenetifém katalízis. IX.1. Reakciók Wilkinson-katalizátor alkalmazásával

1. Egy ismeretlen só azonosítása (az anion és kation meghatározása).

Fizikai tulajdonságai: Tapasztalat: Magyarázat: Kémiai tulajdonságai: Előállítása: 1. laboratóriumban: 2. iparban:

Fémorganikus kémia 1

Beszélgetés a szerves kémia eméleti alapjairól IV.

R R C X C X R R X + C H R CH CH R H + BH 2 + Eliminációs reakciók

Fémorganikus vegyületek

laboratóriumi technikus laboratóriumi technikus laboratóriumi technikus

Szent-Györgyi Albert kémiavetélkedő

ALKOHOLOK ÉS SZÁRMAZÉKAIK

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1995 JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ

Név: Pontszám: / 3 pont. 1. feladat Adja meg a hiányzó vegyületek szerkezeti képletét!

H 3 C H + H 3 C C CH 3 -HX X 2

Pufferrendszerek vizsgálata

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 8. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:...

NEHÉZFÉMEK 01/2005:20408

KÖZÉPSZINTŰ KÉMIA SZÓBELI VIZSGA TÉMAKÖREI, KÍSÉRLETEI 1. feladat témakörei

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1997

KÉMIA FELVÉTELI DOLGOZAT

Környzetbarát eljárások BSc kurzus, A zöld kémia mérőszámai. Székely Edit

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

1. feladat Összesen: 7 pont. 2. feladat Összesen: 16 pont

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 2000

Heterociklusos vegyületek

1.1. Reakciósebességet befolyásoló tényezők, a tioszulfát bomlása

PROTECT-B PUMPÁS KULLANCS- ÉS SZÚNYOGRIASZTÓ AEROSZOL

1. Olvassa el a receptet, és válaszoljon az alábbi kérdésekre!

V. Elemorganikus vegyületek előállítása anionos alkilezőszerrel

Kémia fogorvostan hallgatóknak Munkafüzet 13. hét

Hevesy György Országos Kémiaverseny Kerületi forduló február évfolyam

8. osztály 2 Hevesy verseny, megyei forduló, 2004.

Szénhidrogének III: Alkinok. 3. előadás

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion

Szénhidrogének II: Alkének. 2. előadás

Szent-Györgyi Albert kémiavetélkedő Kód

V É R Z K A S A Y E N P

A KÉMIA ÚJABB EREDMÉNYEI

A jegyzőkönyvvezetés formai és tartalmi követelményei

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 2002

Curie Kémia Emlékverseny 10. évfolyam országos döntő 2018/2019. A feladatok megoldásához csak periódusos rendszer és zsebszámológép használható!

Analitikai kémia I (kvalitatív) gyakorlat 2014

SZERVETLEN ALAPANYAGOK ISMERETE, OLDATKÉSZÍTÉS

6. változat. 3. Jelöld meg a nem molekuláris szerkezetű anyagot! A SO 2 ; Б C 6 H 12 O 6 ; В NaBr; Г CO 2.

Csapadékos preparátum

PROTECT SZÚNYOG ÉS KULLANCS RIASZTÓ AEROSZOL (PUMPÁS)

5. Laboratóriumi gyakorlat

Hevesy verseny, döntő, Kedves Versenyző!

Kémia szóbeli érettségi témakörei

4. változat. 2. Jelöld meg azt a részecskét, amely megőrzi az anyag összes kémiai tulajdonságait! A molekula; Б atom; В gyök; Г ion.

KÖRNYEZETI MINTÁK 90. Sr AKTIVITÁSKONCENTRÁCIÓ MEGHATÁROZÁSA. XXXIX. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam. Kristóf Krisztina Horváth Márk Varga Beáta

1. mintatétel. A) Elektrolízis vizes oldatokban

feladatmegoldásai K É M I Á B Ó L

KÉMIA ÉRETTSÉGI VIZSGA Középszint

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

KÉMIA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Szemináriumi feladatok (alap) I. félév

Nehézfémek Ph.Hg.VIII. Ph.Eur NEHÉZFÉMEK

1. feladat Összesen: 10 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont

XI. Fémorganikus fotokémia. A cisz-cr(co) 4 (CH 3 CN) 2 előállítása és reaktivitása

Osztályozó vizsgatételek. Kémia - 9. évfolyam - I. félév

01/2008: MÉRŐOLDATOK

Kémia fogorvostan hallgatóknak Munkafüzet 4. hét

Intra- és intermolekuláris reakciók összehasonlítása

1. feladat Maximális pontszám: feladat Maximális pontszám: feladat Maximális pontszám: feladat Maximális pontszám: 9

Érettségi követelmények KÉMIA tantárgyból

a. 35-ös tömegszámú izotópjában 18 neutron található. b. A 3. elektronhéján két vegyértékelektront tartalmaz. c. 2 mól atomjának tömege 32 g.

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

BIZTONSÁGI ADATLAP. 1. Az anyag/készítmény és a társaság/vállalkozás azonosítása

8. osztály 2 Hevesy verseny, országos döntő, 2004.

A GAMMA-VALEROLAKTON ELŐÁLLÍTÁSA

Ivóvíz savasságának meghatározása sav-bázis titrálással (SGM)

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 8. osztály. A versenyz jeligéje:... Megye:...

2. feladat Kísérletek

Szervetlen kémia laboratóriumi gyakorlat és szeminárium tematikája TKBL0211. (Vegyészmérnök BSc hallgatók részére, 2011/2012. II.

Növényi indikátorok használata kémhatás vizsgálatakor

Anyagismereti feladat! A laborgyakorlatok anyagát összeállította: dr. Pasinszki Tibor egyetemi tanár

O k t a t á si Hivatal

1. feladat. Versenyző rajtszáma: Mely vegyületek aromásak az alábbiak közül?

A. feladat témakörei

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 8. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:...

Számítástudományi Tanszék Eszterházy Károly Főiskola.

1. Bevezetés 2. Kémiai oxigénigény meghatározása feltárt iszapmintákból vagy centrifugátumokból 2.1. A módszer elve

Kémia fogorvostan hallgatóknak Munkafüzet 11. hét

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

Átírás:

Zöld Kémiai Laboratóriumi Gyakorlatok A transz sztilbén brómozása Budapesti Zöld Kémia Laboratórium Eötvös Loránd Tudományegyetem, Kémiai Intézet Budapest 2009 (Utolsó mentés: 2009.02.11.)

A gyakorlat célja Az elektrofil addíció bemutatása a sztilbén brómozásán keresztül. Bemutatásra kerül még, hogy hogyan tehető a reakció zöldebbé kevésbé veszélyes reagens és oldószer használatával. Bevezető Az alkének brómozási reakciója jó példa az addíciós reakciókra. Az általános reakciómechanizmus egy ionos lépést tartalmaz, ahol az elektronban gazdag alkén a nukleofil, míg a bróm az elektrofil ágens. A reakció első elemi lépésében a bróm molekula az olefinkötést a planáris szerkezeti részletre merőlegesen közelíti meg, a - kötés polarizálódik. A részlegesen pozitív töltésű bróm atom átlép az alkénre, egy gyűrűs alkén-bromónium kation és egy bromid ion képződik. A gyűrűs bromónium-kulcsintermedier a felelős azért, hogy a reakció sztereospecifikusan zajlik le. A pozitív töltésű kötött bróm ugyanis elfoglalja az egyik térfelet az eredetileg olefinkötésű molekulában és ezt a térrészt elzárja a bromid anion második lépésként bekövetkező nukleofil támadásától, ami ilyenformán csak a másik (szabad) térfélen valósulhat meg. Ezzel egyidejűleg felbomlik a hármas gyűrű, és az eddig gyűrűs brómatom kizárólag a támadástól nem érintett szénatom tartozéka lesz. Reakció mechanizmus A hagyományos eljárásban oldószerként tömény ecetsav oldatot alkalmaznak, amely bár korrozív, a kiindulási anyagot jól oldja. Reagensként pedig elemi bróm kerül felhasználásra. Az ecetsavat etanolra, egy kímélőbb oldószerre, cserélhetjük. A reakcióhoz szükséges elemi brómot pedig piridínium-tribromid [1] formájában tehetjük könnyebben kezelhetővé. A piridínium-tribromid oldódása során kis mennyiségű elemi bróm szabadul fel az alábbi egyensúlyi reakció szerint, ezzel a kísérlet folyamán jelentősen csökken a szabad bróm mennyisége. + N - 3 + N - + 2 pyridinium tribromide Pyridinium hydrobromide - 2 -

Így közvetlenül nem dolgozunk elemi brómmal a reagens (piridínium-tribromid) előállításához mégis szükség van rá. Ráadásul a reagens nagy része (47%) hulladékként megmarad. A bróm in situ előállításával [2] mindkét probléma kiküszöbölhető. 2 + 2 O 2 2 + 2 2 O Bár ezek a reagensek hidrogén bromid és hidrogén peroxid előrelépést jelentenek a piridínium-tribromidhoz képest, bánjunk velük óvatosan, mert egyik sem veszélytelen. A brómozás során keletkezett alkil-bromidok közvetlen felhasználása termékként nem jellemző, előnyük viszont, hogy a bróm (jó távozó csoport lévén) reaktívabbá teszi az alkánt, ezáltal azok további reakciókba vihetők (nukleofil szubsztitúciós, eliminációs), melyek során alkoholok, éterek, észterek stb. állíthatók elő. A brómozási reakciókat hasznalják továbba kettőskötések átmeneti védésére, valamint olyan anyagok előállítására, melyek adalékként csökkentik egy termék tűzveszélyességét (gyulladási képességét, pl. polietilén). A gyakorlat során az addiciós reakciót transz-sztilbén brómozásán keresztül muatjuk be. Reakcióegyenlet 2 hõ - 3 -

Reakciók összehasonlítása Atomhatékonyság C 14 12 + 2 C 14 12 2 atom M=180 M=170 M=350 100% C 14 12 + C 5 6 N 3 C 14 12 2 + C 5 6 N atom M=180 M=335 M=350 M=165 68% C 14 12 + 2 + 2 O 2 C 14 12 2 + 2 2 O atom M=180 M=86 M=34 M=350 M=18 91% M céltermék 350 atom = 100 = 100 = 91 M 180 + 2 86 + 34 kiindulásianyagok Egészségre és környezetre való veszélyesség Reakció Egészség Tűzveszélyesség Reaktivitás Összesen Kód ecetsav 2 2 0 4 C bróm 4 0 3 7 T+, C, N 11 etanol 0 3 0 3 F piridínium-tribromid 3 1 0 4 C hulladék + 7+ etanol 0 3 0 3 F hidrogén-bromid 3 0 0 3 C hidrogén-peroxid 3 0 1 4 Xn 10 C (korrozív), E (robbanásveszélyes), F (tűzveszélyes), F+ (fokozottan tűzveszélyes), Xn (ártalmas), Xi (irritáló), N (környezere veszélyes), O (oxidáló hatású), T (mérgező), T+ (erősen mérgező) Alkalmazott zöld kémiai alapelvek Az atomhatékonyság növelése Kevésbé veszélyes szintézisek kifejlesztése Balesetek valószínűségének csökkentése Biztonságosabb oldószerek és reakciókörülmények alkalmazása - 4 -

agyományos eljárás Szükséges vegyszerek: c Képlet Mennyiség n/mol M/g*mol -1 E-sztilbén C 6 5 C=CC 6 5 1 g 0,0055 180,25 Xn, N bróm 2 1,2 g 0,0075 159,81 T+, C, N ecetsav C 3 CO 2 24 ml 60,05 C metanol C 3 O 32,04 F, T Eszközök: Gömblombik (100 ml); mérőhenger (20 ml ); főzőpohár; üvegszűrő; pipetta (10 ml); fűthető mágneses keverő, keverőbaba Munkavédelem: Az elemi bróm nagyon veszélyes méreg, minden műveletet csak jól működő elszívóban lehet elvégezni. óm belélegzés esetén a sérültet friss levegőre kell vinni, illetve etilalkoholt kell belélegeztetni vele, és azonnal hívjunk orvost. Gyakorlati munka: 1. 100 ml-es gömblombikba tegyünk 1 g E-sztilbént és adjunk hozzá 20 ml ecetsavat. 2. A lombikot szereljük fel visszafolyós hűtővel és kevertetés közben melegítsük. Miután az összes sztilbén feloldódott, adjunk hozzá 4 ml bróm oldatot, amely 1,2 g bróm és 3,6 ml ecetsav elegyítésével készült. Folytassuk a melegítést amíg a bróm vörös színe el nem tűnik (2-3 perc). 3. agyjuk abba a melegítést és hűtsük hideg vízzel a reakcióelegyet. 4. A kiváló terméket szűrjük, majd hideg metanollal mossuk. 5. A szűrőn található terméket szárítsuk, és tömegét mérjük meg a kitermelés meghatározásához. 6. A reakció ellenőrzése céljából mérjük meg a termék olvadáspontját. - 5 -

Zöld eljárás Szükséges vegyszerek: 40 perc Név Képlet Mennyiség n/mol M/g*mol -1 E-sztilbén C 6 5 C=CC 6 5 1 g 0,0055 180,25 Xn, N hidrogén bromid (48%) 1,3 ml/1,76 g 0,0217 80,91 C etanol C 2 5 O 20ml F hidrogénperoxid (30%) 2 O 2 1,6 ml/1,78 g 0,0523 34,01 Xn nátrium-hidrogénkarbonát NaCO 3 84,01 Dibróm-sztilbén C 14 12 2 340,05 C Eszközök: Gömblombik (100 ml); mérőhenger (20 ml ); főzőpohár; üvegszűrő; fecskendő; fűthető mágneses keverő, keverőbaba Munkavédelem: Legyünk óvatosak, amikor savakkal dolgozunk. Ne kerüljön bőrre, és ne lélegezzük be. Minden felesleges savat semlegesítsünk az arra szolgáló gyűjtőben. Az etanol gyúlékony, a hidrogén peroxid oxidálószer, vigyázzunk használatuk közben. Gyakorlati munka: 1. Mérjünk ki 1g E-sztilbént egy 100 ml-es gömblombikba és öntsünk hozzá 20 ml etanolt. Szereljünk visszafolyós hűtőt a rendszerre és melegítés közben kevertessük az elegyet, amíg a szilárd E-sztilbén feloldódik. 2. Az oldódás után adjunk hozzá lassan 1,3 ml 48%-os -ot fecskendő segítségével. Melegítsük és keverjük tovább az oldatot, amíg a sav hozzáadására képződött csapadék feloldódik. 3. Mérjünk ki 1,6 ml 30%-os hidrogén peroxidot és csepegtessük a reakcióedénybe. Az oldat színtelenből (vagy opálos fehérből, ha a csapadék nem oldódott fel) sötét aranysárgává válik. Melegítsük és keverjük addig az oldatot, amíg opálos fehér nem lesz. 4. A reakcióelegyet hűtsük le szobahőmérsékletre és semlegesítsük (p 5-ről 7-re) tömény NaCO 3 oldattal. A p-t indikátorpapírral ellenőrizzük! 5. A kivált terméket szűréssel válasszuk el. 6. Mossuk a kristályokat hideg vízzel és jéghideg etanollal. 7. A szűrőpapíron található terméket szárítsuk meg, és tömegét mérjük meg a kitermelés meghatározásához. A várható kitermelés 85%. 8. A reakció ellenőrzése céljából mérjük meg a termék olvadáspontját. A gyakorlat K. M. Doxsee, J. E. utchison, Green Organic Chemistry, Universty of Oregon, omination of an alkene és Greener bromination of stilbene c. kísérletén alapul. [1] C. Djerassi and C. R. Scholz, J. Am Chem. Soc. 1948, 70, 417. BROMINATIONS WIT PYRIDINE YDROBROMIDE PERBROMIDE [2] Rothenberg and Clarc, On Oxyhalogenation, Acids, and Non-minmics of omoperoxidase Enzimes, Green Chemistry 2000, (2), 248-251. - 6 -

Ellenőrző kérdések Ismertesse a brómozási reakció mechanizmusát! Írja fel a gyakorlaton elvégzendő zöld eljárás reakcióegyenletét, valamint számítsa ki a reakcióra vonatkozó atomhatékonyságot! Milyen oldószereket illetve reagenseket használnak az egyes eljárásokban (hagyományos, zöldebb, még zöldebb )? Miért jobb a piridinium-tribromid használata, és mik a hátrányai? ogyan történik a bróm előállítása a zöld eljárásban? Mire kell ügyelni amikor brómmal dolgozunk, és mi a teendő ha valaki brómot lélegzett be? Mire kell ügyelni savval valamint etanollal való dolgozáskor? asonlítsa össze a három különböző eljárás atomhatékonyságát! - 7 -