Puzzels
Zoals in dit topic al te lezen was (i.v.m. een eerdere vraag), ben ik op dit moment bezig met mijn minorproject over de synthese van 1-broom-3-chloor-5-joodbenzeen vanuit aniline. Ondertussen is het onderzoek allemaal uitgevoerd en ben ik bezig met het verklaren van de fouten e.d. voor het eindverslag. Vooral bij de, naar mij leek, simpele synthese van acetanilide uit aniline (eerste synthesestap), ging niet alles zoals de bedoeling was.
Theorie achter de reactie
Om de reactie zelf eerst te verduidelijken, staat hieronder het reactiemechanisme.
De reactie vindt plaats in verdund zoutzuur. Zoals te zien wordt één carbonyl van het azijnzuuranhydride een enkele C-O binding, waardoor er een carbocation ontstaat. Het stikstofatoom van aniline valt hier vervolgens op aan. Eén van de protonen die aan het stikstofatoom zitten, verdwijnt en vormt samen met het afsplitsende deel van azijnzuuranhydride een molecuul azijnzuur. Daarnaast is er het gewenste acetanilide.
Om het evenwicht van deze reactie richting het product te beïnvloeden, wordt er gebruik gemaakt van natriumacetaat. In water splitst dit op als natriumion en als acetaation. Het acetaation helpt dan vervolgens mee met het deprotoneren van het stikstofatoom.
Geplande uitvoering
- Neem een 250ml erlenmeyer en vul deze met 110ml water en 4.6ml (0.15 mol) geconcentreerd zoutzuur.
- Voeg vervolgens 4.6ml (50 mmol) aniline toe en roer de oplossing.
- Als de oplossing verkleurt, voeg dan een beetje actieve kool toe om het te ontkleuren. Daarna de actieve kool eruit filtreren.
- Los in een apart bekerglas 7.37 gram (90 mmol) natriumacetaat op in 18.5ml water.
- Verwarm de aniliniumchloride oplossing tot 50oC in het waterbad en voeg vervolgens 5.55ml (60 mmol) azijnzuuranhydride toe.
- Zwenk om neerslaan te voorkomen en voeg snel het opgeloste natriumacetaat toe. Zwenk nog een paar keer en zeg het dan gedurende 20 minuten in een ijsbad.
- Vacuümfiltreer de kristallen eruit en was ze met water.
- Bepaal de ruwe opbrengst.
- Herkristalliseer het ruw product vervolgens in waterig ethanol.
Als er aniline (oranje) toegevoegd werd aan het verdunde zoutzuur, kleurde de oplossing elke keer lichtoranje. Daarom moest deze elke keer ontkleurd worden met actieve kool. Dit was bij alle pogingen.
Bij de eerste drie pogingen is er, zoals voorgeschreven, geroerd, maar dit was slechts kort met een lepeltje. Bij deze drie pogingen ontstonden er ook geen kristallen nadat de oplossing 20 minuten in het ijsbad was gekoeld. Dit terwijl het voorschrift dit wel duidelijk vermeldde.
Iemand deed de suggestie dat het milieu wellicht niet zuur genoeg was, en daarom was de hoeveelheid zoutzuur bij de derde poging geen 4.6ml maar 9.2ml. Dat hielp echter niet.
Het product van de derde poging, gewoon een vloeistof zonder kristallen en een dubbele hoeveelheid zoutzuur, is vervolgens overgebracht naar de rotatiefilmverdamper. Hierna bleef er een geelgroene vaste stof over. Na herkristalliseren in 50% ethanol kwamen er opnieuw geen kristallen uit.
Na drie mislukte pogingen, is er nog een vierde poging gedaan. Hierbij was de hoeveelheid zoutzuur weer gewoon 4.6ml, maar in plaats van roeren met een lepeltje (bij het toevoegen van het azijnzuuranhydride en natriumacetaat) is er nu gebruik gemaakt van een roervlo en magneetroerder. Ditmaal ontstonden er wel kristallen die ook weer zijn hergekristalliseerd in 50% ethanol. Enige nadeel was dat het product, dat ik toen in de vacuümoven had gezet om te drogen, door iemand verwijderd is en niet meer te analyseren was.
Probleem
Wat ik me nu afvraag is waar het door komt dat de eerste drie pogingen mislukten. Hoewel ik het product van de vierde poging niet kon analyseren, ga ik er vanuit dat deze wel gelukt is. Er was namelijk ook acetanilide van Acros Organics aanwezig en die had ook een witte kleur.
Eigen idee
Het enige verschil dat ik kan bedenken is de manier van roeren. In het voorschrift staat duidelijk dat er goed geroerd moet worden om neerslaan te voorkomen. Op basis van dat ga ik er dus vanuit dat er tijdens de eerste drie pogingen niet goed genoeg geroerd is. Wat ik dan wel vreemd vind, is dat ik geen echte neerslag heb gezien. Het was continu een vloeistof. Daar komt bij dat het mij ook niet lukt om te beredeneren wat er dan precies zou moeten neerslaan.
Heeft iemand enig idee wat de verklaring achter het mislukken van de eerste drie pogingen is en heeft er iemand enig idee welke stof zou moeten neerslaan?
Alvast bedankt!
