Aspecten van een synthese September 2007

Wat is het doel van een synthese? Het in handen krijgen van een gewenste stof door middel van synthese. We kunnen verschillende fasen onderscheiden:

Fasen van een synthese: 0. Voorbereiding De eigenlijke synthese: vorming van het product De isolatie: het product wordt gezuiverd De analyse: controleer identiteit en zuiverheid

Fase 1: Synthese x R1 + y R2 P + B R1 en R2 zijn de reagentia. P is het product. B is een bijproduct.

Nadenken over de uitgangsstoffen en hun eigenschappen over de te gebruiken hoeveelheden over de reactieproducten en hun eigenschappen over de veiligheid

Uitgangsstoffen Welke hoeveelheden neem je? Welke schaal? (zie handleiding pagina 9) Welke zuiverheid van je uitgangsstoffen? - vele kwaliteiten - water!!! kraanwater demiwater kristalwater ‘stiekem water’

Zuiverheid van de uitgangsstoffen Voorbeeld: methanol prijs in Euro L-1 HPLC synthesekwaliteit (98%) voor UV-spectroscopie voor pesticidenanalyse CH3OD CD3OD CD3OH 13CH3OD, <1% 18O 16.20 19.30 30.70 54.00 720.00 3365.00 28800.00 wordt per 100 mg verkocht 78 000 000.00

Water!!! Je hebt kraanwater en demiwater Bij synthese is kraanwater bijna altijd een prima keus. Demiwater alleen bij synthese van bepaalde complexen. Kristalwater: Oxaalzuur komt voor als HOOC-COOH (90,03 g mol-1) en ook als HOOC-COOH.2H2O (126.07 g mol-1) Als je geen water in je reactiemengsel wilt......

Stiekem water Lang niet alle chemicaliën zijn watervrij. Soms stoort een paar procent water niet, maar . . . . Azijnzuur met 1 massa% water Molmassa azijnzuur: 60,05 g Molmassa water: 18,0 g 100 g van dit zuur bevat: 1,0 g water 99,0 g azijnzuur 55,6 mmol 1,65 mol Dit is 3,0 mol% water

Het reactiemengsel: Homogeen? Oplosmiddel nodig? Hier moet je ook op letten als je een bestaand voorschrift ‘aanpast’ aan jouw stoffen. Soms lost een vaste R1 op in een vloeibare R2. Als ze beide vast zijn, is een oplosmiddel nodig. N.B. niet altijd!!

Alcohol Smeltpunt (oC) Ethanol -117,3 1-Butanol -89 1-Hexanol -52 1-Octanol -15,5 1-Decanol 6 1-Undecanol 16 1-Dodecanol 24 1-Tetradecanol 39 1,4-butaandiol 19

Zuur Smeltpunt (oC) Mierenzuur 8 Azijnzuur 16 Propaanzuur -21 Hexaanzuur -3 Octaanzuur Decaanzuur 31 Dodecaanzuur 43

De Fisher reactie wordt door H+ gekatalyseerd Katalysator nodig? De Fisher reactie wordt door H+ gekatalyseerd Toevoegen van 1 mL H2SO4 is voldoende. Doe dit niet bij mierenzuur!! HCOOH H2O + CO H2SO4 Overmaat zwavelzuur reageert ook met alcohol: alcohol alkeen + water H+

Maakt de volgorde van samenvoegen uit? alcohol, zwavelzuur, zuur zuur, zwavelzuur, alcohol alcohol, zuur, zwavelzuur En hoe zit het met zuurchlorides en –anhydrides?

En verder: Mengen (roeren of koken)? Verwarmen of koelen? Is een van de uitgangsstoffen gasvormig? Of een van de producten? Zijn er dus volumeveranderingen? Moet zuurstof en/of water uit de opstelling gehouden worden?

Welke opstelling? Refluxopstelling Dean-Stark

Hoe lang eigenlijk? 30 minuten 4 tot 8 uur 24 uur

Fase 2: De isolatie (opwerking) Vaak is dit de moeilijkste fase. Hoe isoleer je P uit het reactiemengsel? P R1 Droogmiddel B katalysator R2 Oplosmiddel

Een flowschema kan verhelderend werken: Voorbeeld: de synthese van aspirine H+ azijnzuur salicylzuur azijnzuuranhydride aspirine

Producten Afval azijnzuuranhydride salicylzuur, H2SO4 synthese 15 min, 60 oC. azijnzuuranhydride acetylsalicylzuur azijnzuur, salicylzuur, H2SO4 opwerking afkoelen, water toevoegen, filtreren acetylsalicylzuur (ruw) water, azijnzuur, H2SO4 azijnzuuranhydride water, azijnzuur, H2SO4 salicylzuur Herkristallisatie

Fase 3: Analyse Is de stof de gewenste stof P, en is de stof zuiver? Uiterlijk: klopt de fase (vast, vloeibaar, gas) kristalvorm kleur geur (en smaak)

Fysisch chemische constanten smeltpunt kookpunt (bij welke druk) brekingsindex (nD) dichtheid optische activiteit

Spectroscopische eigenschappen UV-Vis spectrum IR spectrum NMR spectrum (1H en 13C) massaspectrum (andere spectra)

Chromatografische eigenschappen Dunne laag chromatografie (TLC) gaschromatografie (GLC) Chemische eigenschappen gehalte van een zuur d.m.v. titratie (kleur)reactie op P

Voorbeeld van een kleurreactie: Fenolen geven met Fe3+ een paarse kleur. H+ azijnzuur salicylzuur azijnzuuranhydride aspirine wel kleurreactie geen kleurreactie