Apotekarprogrammet. Allmän och organisk kemi med läkemedelsinriktning 14.5 hp. Laborationer i organisk kemi

(1)

Lokal: Kurslabb, A5 plan 2 Tel. 018 – 471 4360

Apotekarprogrammet

Allmän och organisk kemi med läkemedelsinriktning 14.5 hp

Laborationer i organisk kemi

Namn:

(2)

Innehåll

Laborationskursen ... 3

Reduktion av bensil med natriumborhydrid ... 6

Att göra: ... 6

Diskussionsfrågor ... 7

Spektra ... 8

Separation av en trekomponentsblandning ... 12

Att göra: ... 12

Extraktionsschema ... 13

Övningsuppgift Extraktionsschema ... 15

Alternativföreningar ... 16

Spektra ... 17

Syntes av lidokain (Xylokain^), ett lokalanestetikum ... 23

STEG 1: Syntes av α-kloro-2,6-dimetylacetanilid ... 24

Att göra: ... 24

Utförande... 24

STEG 2: Syntes av α-dietylamino-2,6-dimetylacetanilid ... 25

Att göra: ... 25

Utförande del 1 ... 25

Utförande del 2 ... 26

STEG 3: Syntes av α-dietylamino-2,6-dimetylacetanilid bisulfat (Lidokain) ... 27

Att göra: ... 27

Spektra ... 28

Utrustning på labbet ... 34

Mall för laborationsrapport och labbjournal ... 35

... 36

Engelsk-Svensk laboratorieordlista ... 38

(3)

Laborationskursen

Allmän information

Höstterminen 2020

Med anledning av spridningen av covid-19 kommer den praktiska laborationen att genomföras individuellt denna termin samt att vi även har minskat antalet personer som befinner sig på labbet samtidigt. Vi vill påminna er om att hålla avstånd till era kursare och labbhandledare på labb och vara noga med handhygien. Det kommer finnas handdesinfektion och munskydd på plats. Tänk även på att hålla avstånd till varandra när ni väntar utanför laborationssalen innen labben börjar.

Denna termin kommer varje student genomföra två praktiska dagar på kurslabb där Syntes av lidokain steg 1 och 2 kommer utföras. Övriga laborationer i detta kompendium kommer inte att genomföras praktiskt, men alla diskussionsfrågor till respektive laboration ska besvaras och kunna redovisas på den obligatoriska labbuppföljningen den 30/11. Gå därför igenom alla laborationer i detta kompendium som om du skulle ha genomfört dem praktiskt. Tänk på att alla diskussionsfrågor i detta labbkompendium berör viktiga delar av kursen samt kursmål som är relevanta för den kommande skriftliga tentamen.

Förberedelser

Innan laborationen ska ni delta vid den obligatoriska introduktionsföreläsningen torsdag 12/11 kl. 10:15-12:00 via Zoom där arbetet under laborationerna beskrivs (zoom-länk hittas på studium).

För varje laboration ska ni läsa i laborationskompendiet och fylla i laborationsjournalen. Det som ska finnas i laborationsjournalen innan laborationen startar är markerat med * i mallen på sida 35 och innefattar: experimentets namn, datum, reaktionsformel, ifylld kemikalietabell, en sammanfattad riskanalys av alla ingående kemikalier som skall användas under laborationen samt eventuella beräkningar (ex. till beredning av lösningar). I början av labbdagen kommer vi tillsammans gå igenom och kontrollera så att ni gjort alla förberedelser för att kunna börja laborera.

Säkerheten kommer alltid i första hand! Repetera ordentligt så att du är säker på hur du ska agera i olika situationer och vad du gör med de kemikalierester du får. Om du inte följer säkerhetsreglerna får du inte fortsätta att laborera. Läs igenom häftet ”Säkerhet, arbetsmetoder och trivialnamn” som finns på studium så du har koll på säkerheten samt de olika arbetsmetoder som ska användas (kolla även på de länkade filmerna på studium).

Mobiltelefoner får inte användas i laborationslokalen om inte särskilda skäl finns. Diskutera i sådana fall detta med din handledare. Förvara dina tillhörigheter i förvaringsskåpen på plan 0 (tänk på att det kan ta tid att hitta ett ledigt förvaringsskåp och att det kan vara bra att fixa det dagen innan för att minska risken att komma för sent till laborationen). Det finns inga förvaringsmöjligheter i laborationslokalerna.

Det kan även vara bra att ha med en markeringspenna för att kunna märka upp olika kärl, samt en miniräknare för att kunna beräkna utbyte mm.

Kom i tid! Det är viktigt att komma i tid till laborationerna då vi alltid börjar med en säkerhetsgenomgång. Om du kommer för sent och missar säkerhetsgenomgången får du inte vara med och laborera, utan får komma tillbaka och göra laborationen nästa termin i mån av plats. Kommer du för sent måste du meddela detta innan labbstart genom att ringa till kurslabb (018-471 43 60). Kom ihåg att planera och åka i tid hemifrån.

(4)

Examination

Laborationsrapport

En laborationsrapport skrivs för steg 1 i syntesen av lidokain (laborationen Syntes av α-kloro- 2,6-dimetylacetanilid). Rapporten skrivs individuellt och skickas in via studium. Rapporten ska vara utformad enligt laborationsrapportsmallen (se s. 35 i detta häfte).

Dokumentet skall namnges enligt följande:

Laborationsrapport_FörnamnEfternamn_inlämning,

t.ex. Laborationsrapport_MalinAndersson_inlämning1.docx.

Filen ska vara sparad i formatet .docx. INTE pdf!

Deadlines för inlämning av laborationsrapporten Deadline inlämning 1:

Grupp 1 och 2: 20 nov kl. 23:59 Grupp 3 och 4: 23 nov kl. 23:59 Grupp 5 och 6: 26 nov kl. 23:59 Grupp 7 och 8: 27 nov kl. 23:59 Grupp 9 och 10: 2 dec kl. 23:59

Deadline inlämning 2:

Grupp 1-10: 13 dec kl. 23:59

Laborationsrapporten kommer att rättas två gånger. Om man inte är godkänd efter den andra inlämningen behöver man omregistrera sig på kursen inför nästkommande termin (kom ihåg att göra detta i tid) för att kunna lämna in rapporten då och få den rättad igen.

Laborationsseminarium

Under laborationsseminariet reder vi ut eventuella frågetecken kring diskussionfrågorna och tolkningen av spektra.

Närvaro och aktivt deltagande krävs för godkänt laborationsseminarium.

Molekylritningsprogram

Ett molekylritarprogram är användbart för att för att rita molekylstrukturer och mekanismer.

Nedan är två förslag på program ni kan använda er av:

• BK Chem som finns tillgängligt i BMC:s mediatek. Programmet finns även att ladda ner från: http://bkchem.zirael.org/index.html

• Chemsketch som finns att ladda ner från:

http://www.acdlabs.com/resources/freeware/chemsketch/

• MarvinSketch rekommenderas också för Mac användare.

Länkar till molekylritningsprogrammen finns även på Studentportalen.

Inga bilder på handritade reaktionsformler eller mekanismer är tillåtna i rapporten!

(5)

Om du inte är godkänd på alla moment

Behöver du omregistrera dig på en kurs?

Du som önskar omregistrera dig på en kurs ska senast två dagar före kursstart ansöka om detta hos kursadministrationen. Länk till elektronisk ansökan finns på studentportalen.

Är du inte godkänd på labbarna?

Om du t ex har missat en dag på labb kan du i mån av plats komplettera närvaron vid ett senare kurstillfälle.

Då behöver du omregistrera dig på det nya kurstillfället och kontakta kursansvarig.

Har du inte närvarat på labbseminariet?

För att närvara på labbseminariet behöver du omregistrera dig på det nya kurstillfället.

Kontakta därefter kursansvarig.

Är du inte godkänd på labbrapporten?

För att kunna komplettera en tidigare rättad labbrapport behöver du omregistrera dig på det nya kurstillfället. Kontakta därefter kursansvarig med information om namn och gruppnummer, när du läste kursen samt vilken labhandledare som rättade rapporten.

Samma deadlines gäller för inlämning av rapporten som för ordinarie studenter.

Är du inte godkänd på tentan?

För att göra om tentan behöver du inte omregistrera dig, men du behöver dock anmäla dig till tentamen.

Kontakt vid frågor

Har du frågor angående laborationerna kan du primärt ställa dem på plats under laborationens gång. Du kan även kontakta laborationshandledaren via mail (maila via funktionen i studium) och vid behov träffas via Zoom.

Välkomna och lycka till!

Fråga din handledare om du är osäker eller om det är något du inte förstår, vi finns där för er!

(6)

Reduktion av bensil med natriumborhydrid

O

OH

OH NaBH₄

Bensil Hydrobensoin

Att göra:

1. Läs på om arbetsmetoderna sugfiltrering och smältpunktsbestämning.

2. Ta reda på litteraturvärden för smältpunkterna för de möjliga isomerer av produkten.

3. Tillordna signalerna i alla spektra.

4. Svara på diskussionsfrågorna.

Bakgrund

Natriumborhydrid upptäcktes 1943 av H. I. Schlesinger och H. C. Brown. Brown ägnade sin vetenskapliga karriär åt bl.a. natriumborhydrid som blivit ett av de mest användbara reagensen för reduktioner. Han fick Nobelpris för sitt arbete 1979. De flesta hydrider som natriumhydrid och litiumaluminiumhydrid är extremt reaktiva med vatten. Natriumborhydrid är förvånande nog stabilt i vattenlösning. Till skillnad från litiumaluminiumhydrid går natriumborhydrid att lösa i metanol och etanol. Natriumborhydrid är ett milt och selektivt reduktionsmedel. I etanollösning reduceras aldehyder och ketoner snabbt med natriumborhydrid i rumstemperatur medan estrar reduceras mycket långsamt.

Natriumborhydrid reagerar inte med karboxylsyror, epoxider, laktoner, nitrogrupper, nitriler, azider, amider och syraklorider, vilka lätt reduceras av litiumaluminiumhydrid.

Utförande

Väg upp 1,0 g bensil (1,2-difenyletandion) och tillsätt 10 ml etanol (95 %) i en 100 ml E-kolv med magnetomrörning. Blandningen kyles på ett isvattenbad. Därefter tillsätts 0,2 g natriumborhydrid och den gula färgen försvinner vanligtvis efter 2-3 minuter (en vit fällning kan ibland bildas¹). När all natriumborhydrid har tillsatts tas kylbadet bort men lösningen ska fortsatt vara under omrörning.

Efter omrörning i 10 minuter i rumstemperatur tillsätts 10 ml avjoniserat vatten och blandningen kokas upp så etanolen dunstar bort. Tillsätt avjoniserat vatten (ca. 20 ml) och låt produkten kristallisera i rumstemperatur. Sugfiltrera av kristallerna noggrant (minst 1 h), för över dem till en invägd bägare och bestäm utbyte. Ta även smältpunkt (tänk på vad den förväntade smältpunkten är) och registrera ett IR-spektrum.

Moderluten späds ut med vatten och neutraliseras med ättiksyra för att förstöra borhydriden innan lösningen hälls ut i uppsamlingskärlet märkt ”reaktionsblandningar”.

1 Borater innehållande B-O-bindningar kan ibland bilda oligomera eller polymera strukturer med låg löslighet. Bl.a. används borsyra för att göra Slime™. Den vita fällningen kan tänkas vara en oligomer av 1,2-difenyl-1,2-etandiol (reducerad bensil) och borat från natriumborhydriden.

(7)

Diskussionsfrågor

1. Beskriv reaktionsmekanismen, rita ut pilar och alla intermediat samt eventulla laddningar.

2. Hur många ekvivalenter NaBH4 går det åt teoretiskt?

3. Varför används sugfiltrering istället för vanlig filtrering?

4. Rita och namnge alla möjliga isomerer av 1,2-difenyl-1,2-etandiol (använd R,S- nomenklaturen).

5. Smältpunkten för produkten är 137-139 °C. Vilken isomer bildas i reaktionen?

6. Det är vanligt att produkten har lägre smältpunkt och bredare intervall än litteraturvärdet. Vad innebär det?

7. Hur kan man ta reda på vilken av de olika formerna som syntetiserats (två metoder ska nämnas)?

8. Produkten skulle kunna renas genom omkristallisation. Hur går det till?

9. Hur kan man utifrån IR-spektrumet avgöra om reaktionen har lyckats eller inte?

(8)

Spektra

IR – Bensil

1H NMR (400 MHz, CDCl3, 25 C) – Bensil

O

O 2 1 3

3 4 4 5

5 4 4 3

2 3 1

2 2

1

(9)

13C NMR, (100 MHz, CDCl3, 25 C) – Bensil

IR – 1,2-difenyl-1,2-etandiol O

O 2 1 3

3 4 4 5

5 4 4 3

2 3 1

(10)

1H NMR nr 1 (400 MHz, CDCl3, 25 C) – 1,2-difenyl-1,2-etandiol

1H NMR nr 2 (400 MHz, CDCl3, 25 C) – 1,2-difenyl-1,2-etandiol + 1 droppe D2O

8.500 8.000 7.500 7.000 6.500 6.000 5.500 5.000 4.500 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 0.500 0.000

10 2

2

OH O

H

4 5

1 3

4 3 3

2

3 4

4

5

1 H2O

H2O

OH O

H

4 5

1 3

4 3 3

2

3 4

4

5

1

(11)

13C NMR, (100 MHz, CDCl3, 25 C) – 1,2-difenyl-1,2-etandiol

MS – 1,2-difenyl-1,2-etandiol

165.000 155.000 145.000 135.000 125.000 115.000 105.000 95.000 85.000 75.000 65.000 55.000 45.000 35.000 25.000 15.000 5.000 128.800 128.600 128.400 128.200 128.000 127.800 127.600 127.400 127.200 127.000 126.800

OH O

H

4 5

1 3

4 3 3

2

3 4

4

5

1

80.200 79.800 79.400 79.000 78.600 78.200 77.800 77.400 77.000 76.600 76.200 75.800

CDCl3

214 7

7

(12)

Separation av en trekomponentsblandning

Att göra:

1. Gör beräkningar för de lösningar du hade behövt för att kunna genomföra laborationen.

2. Läs på om arbetsmetoderna extraktion, TLC, torkning och rotationsindunstning, titta även på filmerna (länkar finns på studium)

3. Kolla upp densiteten för de lösningsmedel ni kommer använda vid extraktionen (så ni vet vilken av faserna som hamnar högst upp respektive längst ner).

6. Gör övningsuppgiften på s. 15 för att säkerställa att du har koll på hur principen för extraktion går till.

Du får ett prov (20 ml) som innehåller de tre komponenterna X, Y och Z lösta i etylacetat.

Provet har koncentrationen 20 g/l för vardera komponent. Eftersom blandningen innehåller en syra, en bas och en neutral förening kan komponenterna, utifrån skillnader i fysikalisk-kemiska egenskaper (pKa-värden), separeras med hjälp av extraktion (se extraktionsschemat). Du skall separera komponenterna för att slutligen erhålla ett rent ämne, vilket du skall kunna identifiera med hjälp av TLC och IR.

Utförande

Börja med att späda provet genom att tillsätta ytterligare 50 ml etylacetat. Spara några droppar utav den utspädda startblandningen för att använda som referens på samtliga TLC-plattor under laborationen.

Följ sedan extraktionsschemat på nästa sida. Använd en 250 ml separertratt och E-kolvar att samla faserna i. Märk kolvarna noga så att du vet var du har alla faser. Häll inte ut några faser förrän du har identifierat din komponent. Kontrollera efter varje extraktionssteg med TLC att en komponent har försvunnit ur blandningen och beräkna Rf -värdet för alla komponenter ni ser på era TLC-plattor. TLC-eluent är etylacetat/isohexan 1:1 + 1 % ättiksyra.

Alla tre komponenter ska isoleras, d.v.s. extraheras över till organfas och därefter indunstas i en 250 ml rundkolv som ni har vägt och noterat vikten på innan. Väg sedan den isolerade produkten och bestäm utbytet. Registrera och tolka IR-spektra för alla produkter. Med hjälp av dessa IR-spektra och alternativföreningarna på sista sidan skall du avgöra vilka föreningar som har isolerats. Därefter erhålls även MS- och NMR-spektra för samtliga föreningar (X,Y och Z) från handledaren som också ska tolkas.

Lösningarna du behöver för extraktionen blandar du själv (1M HCl, 1M NaOH, 6M NaOH samt 6M HCl).

Beräkningar för dessa lösningar skall kunna redovisas vid laborationens början.

(13)

Extraktionsschema

Organfasen extraheras med 3*50 ml 1M NaOH

X

Organisk fas Vattenfas

Torka (K2CO3) och rotationsindunsta Basgör* vattenfasen med 6M NaOH, extrahera sedan med 2*75 ml EtOAc

Y Z X

Organfasen extraheras med 2*50 ml 1M HCl

TLC Y

Y Surgör* vattenfasen

med 6M HCl,

extrahera sedan med 2*75 ml EtOAc

Torka (MgSO4) och rotationsindunsta Vattenfas

Torka (MgSO4) och rotationsindunsta

TLC Organisk fas TLC

TLC

X

X Z

Z

*Surgöra/basgöra: När den basiska vattenfasen ska surgöras tillsätt den utspädda syran droppvis, kontrollera pH löpande med indikatorpapper. Reaktionen blir mycket kraftig! Om du tillsätter för mycket syra kommer den efterföljande extraktionen inte att lyckas. Samma princip som vid titrering gäller: en proton neutraliserar en hydroxidjon. Detsamma gäller när den sura vattenfasen ska basgöras.

Rf-värden

(för oladdade föreningar) Rf(X) = 0,75

Rf(Y) = 0,25 Rf(Z) = 0,60

(14)

1. Utifrån (endast) IR-spektra och alternativföreningarna på sida 14, vilka föreningar är X, Y och Z (tänk även på syra-basegenskaperna i extraktionsschemat)?

2. Redogör för principen för extraktion. Vad är skillnaden mellan extraktion och tvättning?

3. Presentera ett extraktionsschema med korrekt protonering/deprotonering av funktionella grupper för de strukturer du har. Glöm inte att ange eventuella laddningar.

4. Vad är principen för TLC?

5. Redogör beräkningar för beredningen av följande lösningar: 1M HCl, 1M NaOH, 6M NaOH samt 6M HCl.

6. Varför är det bra att räkna ut Rf-värdenför en förening?

7. Hur beräknas utbytet för extraktionerna?

8. Tolka NMR spektra för ämnena.

(15)

Allmän och organisk kemi med läkemedelsinriktning 14.5 hp Laborationer

Sida 15 (38)

Övningsuppgift Extraktionsschema

TLC

Extraktion med BAS

Torka (K2CO3) och indunsta Surgör, extrahera med TLC

organiskt lösningsmedel

Torka (MgSO4) och indunsta Torka (MgSO4)

och indunsta TLC

TLC

Vattenfas

Basgör, extrahera med organiskt lösningsmedel Extraktion med SYRA

Y Z X

TLC

Organisk fas Vattenfas Organisk fas

Vattenfas Organisk fas

(16)

Alternativföreningar

(17)

Spektra

IR – Syra

MS – Syra

148

(18)

1H-NMR – Syra

13C-NMR – Syra

3H

1H 1H 2H

CDCl3

(19)

IR – Bas

MS – Bas

160

(20)

1H-NMR – BAS

13C-NMR – Bas 5H

2H 2H 2H

1H

CDCl3

(21)

IR – Neutral

MS – Neutral

152

(22)

1H-NMR – Neutral (CDCl3)

13C-NMR – Neutral (CDCl3) 3H 2H

2H

1H

CDCl3

(23)

Syntes av lidokain (Xylokain ^ ), ett lokalanestetikum

Syntesen av lidokain sker i tre steg:

Steg 1. Acylering av en aromatisk amin med en syraklorid.

Steg 2. Nukleofil substitution av en primär alkylhalid med en sekundär amin.

Steg 3. Lidokainet isoleras som bisulfat.

Laborationen ”Syntes av lokalbedovningsmedlet Lidokain” kommer denna termin att ske över två dagar på labb:

Laborationsdag 1: Steg 1 och steg 2, del 1.

Laborationsdag 2: Steg 2, del 2.

(24)

STEG 1:

Syntes av α-kloro-2,6-dimetylacetanilid

Att göra:

1. Förbered labjournalen enligt mallen. (Alla rubriker markerade med * ska förberedas).

2. Läs på om arbetsmetoderna sugfiltrering och smältpunktsbestämning.

3. Förbered beräkning för de lösningar du behöver under laborationen.

Utförande

5,0 g 2,6-Dimetylanilin (2,6-xylidin) mäts upp i mätcylinder, tillsätts till en 250 ml rundkolv och löses i 30 ml ättiksyra. Placera rundkolven under omrörning. 1,1 molekvivalent kloracetylklorid mäts upp i mätcylinder och tillsättes sakta med hjälp av en pasteur pipett.

Reaktionsblandningen placeras i en DrySyn och värms till 50 °C, när temperaturen uppnåtts tas kolven bort från värmeplattan. 1,2 molekvivalenter av en 0,3 M lösning av natriumacetat i vatten tillsättes under omrörning. Blandningen kyles på ett isvattenbad.

Kristallerna filtreras av, tvättas noggrant med H2O och torkas genom att lämna dem på sugfiltrering i minst 30 minuter. Kristallerna överförs sedan till en bägare (kom ihåg att notera bägarens vikt innan) och vägs för att kunna beräkna utbyte. Därefter registreras IR-spektra och smältpunkt.

Litteraturvärde smp. 145-146 °C

1. Beskriv reaktionsmekanismen och diskutera vad det är som faller ut.

2. Jämför och diskutera reaktiviteten hos olika karboxylsyraderivat (minst 4 st karboxylsyraderivat ska jämföras med varandra).

3. Kloracetylklorid skulle teoretiskt kunna reagera på två ställen. Ange skillnaden.

Varför reagerar den som den gör?

4. Xylidin är en primär amin. Varför protoneras den inte av ättiksyran? Ledning: Varför är xylidin så svag bas?

(25)

STEG 2:

Syntes av α-dietylamino-2,6-dimetylacetanilid

Att göra:

1. Förbered labjournalen enligt mallen. (Alla rubriker markerade med * ska förberedas).

2. Läs på om arbetsmetoderna återflödeskokning, sugfiltrering, smältpunkt, TLC, extraktion och torkning.

3. Förbered beräkning för de lösningar du behöver under laborationen.

4. Kolla upp kokpunkten för acetonitril.

Utförande del 1

Spara en spateludd av startmaterialet till TLC i detta steg. α-Kloro-2,6-dimetylacetaniliden blandas med med 45 ml acetonitril i en 250 ml trehalskolv. Tio molekvivalenter dietylamin tillsättes (baserat på hur många mol av α-Kloro-2,6-dimetylacetanilid just DU erhöll efter steg 1) . Reaktionsblandningen återflödeskokas (DrySyn används) under magnetomrörning i högst 1 h. För att undvika avdunstning av dietylamin bör proppar hålla tätt (dock ej i spiralkylaren) och kylarvattnet kontrolleras frekvent så att det är kallt. Reaktionen följes med TLC (isohexan:etylacetat 2:1) ca. var 20 minut. När reaktionen kokat i 1 h avlägsnas proppar och kylare och överskottet dietylamin får koka bort under cirka 10-15 minuter.

Reaktionsblandningen får svalna på isbad och de bildade kristallerna filtreras av med hjälp av sugfiltrering och tvättas genom att hälla lite acetonitril över kristallerna. Filtrera direkt ner i en 250 ml rundkolv med hjälp av vakuumadapter, använd ej sugflaska, och spara till nästa laborationssteg. Kom ihåg att täcka sin rundkolv med parafilm för att undvika att lösningen avdunstar samt att märka den tydligt med ditt namn för att undvika att blanda ihop den med någon annans.

(26)

Utförande del 2

Reaktionsblandningen koncentreras med hjälp av rotationsindunstning. Råprodukten löses sedan i 50 ml isohexan och överförs till en separertratt och extraheras med 3 x 20 ml 6 M HCl (kall).

De sammanslagna sura vattenfaserna kyles på ett isvattenbad och basgörs med 30%-ig (w/w) KOH-lösning till dess att lösningen är starkt basisk (tillsätt lite i taget, rör om och kolla pH med pH-papper). Var noga med att tryckutjämna ofta vid den efterföljande extraktionen. Den basiska lösningen extraheras med 2 x 100 ml isohexan. De sammanslagna isohexanfaserna från den senast utförda extraktionen tvättas med 2 x 50 ml H2O (samma förfarande som vid en extraktion) och torkas därefter genom att tillsätta K2CO3. Torkmedlet filtreras av (filtrera direkt ner i en invägd 250 ml rundkolv med hjälp av vakuumadapter, använd ej sugflaska), renheten kontrolleras med TLC (isohexan:etylacetat 2:1), och filtratet koncentreras med hjälp av rotationsindunstning.

Råprodukten vägs och utbytet bestäms. Därefter registreras IR-spektra och smältpunkt.

1. Beskriv reaktionsmekanismen och diskutera vad som faller ut under återflödeskokningen.

2. Diskutera skillnaden mellan SN1 och SN2 reaktioner. Hur kan vi veta vilken

reaktionsmekanism som kommer att ske i vår reaktion, diskutera? Diskutera utifrån vilka betingelser som styr om vi får SN1 eller SN2 reaktion.

3. Dietylamin skulle teoretiskt kunna attackera på två ställen. Varför reagerar den som den gör?

(27)

STEG 3:

Syntes av α-dietylamino-2,6-dimetylacetanilid bisulfat (Lidokain)

Att göra:

1. Läs på om arbetsmetoden omkristallisation, sugfiltrering, torkning och smältpunktsbestämning.

2. Gör beräkningar för de lösningar du hade behövt för att kunna genomföra laborationen.

Utförande

Aminen isoleras som ett bisulfat genom att råprodukten löses i 25 % aceton/eter (v/v) (10 ml/gram amin) varefter lösningen överföres till en 100 ml E-kolv. Nygjord 2,2 M H2SO4 i etanol (2 ml/gram amin) tillsättes långsamt under omrörning. Saltet får falla ut innan det filtreras av, tvättas med aceton och torkas. Moderluten hälls i speciell eterslask.

Saltet överföres till en E-kolv och omkristalliseras ur 95 %-ig etanol. Omkristallisera produkten genom att lösa den i så liten mängd kokande etanol som möjligt (under omrörning). Ta av kolven från plattan när lösningen blivit transparent och låt kristallerna först falla ut (återbildas) i rumstemperatur. Efter att kristallerna börjat falla ut kan kolven placeras på is. Därefter filtreras lösningsmedlet av och kristallerna tvättas med kall 95 %-etanol (spara moderluten för säkerhetsskull), torkas och vägs. Utbyte, IR och smältpunkt registreras.

Litteraturvärde för smp. 210-212 °C

1. Varför använder vi oss av 2,2 M svavelsyra i etanol och inte i vatten när vi fäller produkten?

(28)

Spektra

IR – 2,6-Dimetylanilin

MS – 2,6-Dimetylanilin

121 121

(29)

1H NMR, (400 MHz, CDCl3, 25 C) – 2,6-Dimetylanilin

13C NMR, (100 MHz, CDCl3, 25 C) – 2,6-Dimetylanilin

7.600 7.200 6.800 6.400 6.000 5.600 5.200 4.800 4.400 4.000 3.600 3.200 2.800 2.400 2.000 1.600

170.000 150.000 130.000 110.000 90.000 70.000 50.000 30.000 10.000

6

2 2

1

NH₂ Me

Me 1 3 2 4

5

NH2 Me

Me 1 3 2

4

5

(30)

IR – -Kloro-2,6-dimetylacetanilid

MS – -Kloro-2,6-dimetylacetanilid

197/199

(31)

1H NMR, (400 MHz, CDCl3, 25 C) – -Kloro-2,6-dimetylacetanilid

13C NMR, (100 MHz, CDCl3, 25 C) – -Kloro-2,6-dimetylacetanilid

9.000 8.500 8.000 7.500 7.000 6.500 6.000 5.500 5.000 4.500 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 0.500 0.000

170.000 150.000 130.000 110.000 90.000 70.000 50.000 30.000 10.000

3

2

6

1

N H

Cl Me

Me

O 1 2 3 4

5

6 7

N H

Cl Me

Me

O 1 2 3 4

5

6 7

(32)

Sida 32 (38) IR – -dietylamino-2,6-dimetylacetanilid

MS – -dietylamino-2,6-dimetylacetanilid

234 234

(33)

1H NMR, (400 MHz, CDCl3, 25 C) – -dietylamino-2,6-dimetylacetanilid

13C NMR, (100 MHz, CDCl3, 25 C) – -dietylamino-2,6-dimetylacetanilid

10.000 9.000 8.000 7.000 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0.000

220.000 200.000 180.000 160.000 140.000 120.000 100.000 80.000 60.000 40.000 20.000 0.000

1

3

2 4

6 6

Me

NH N

Me

O

1 2

4 3 5 7

8

6 9

10

Me

NH N

Me

O

1 2

4 3 5 7

8

6 9

10

(34)

Utrustning på labbet

(35)

Mall för laborationsrapport och labbjournal

Titel*

Claisen-Schmidt kondensation – Syntes av 1,5-Diphenyl-1,4-pentadien-3-one

Namn: Grupp:

Datum: Handledare:

Bidrag: Beskriv tydligt vilka delar varje gruppmedlem bidragit till. Vid kompletteing skriv tydligt vilka som deltagit i kompletteringen och vem som gjort vad.

Bakgrund/syfte

Beskriv den teoretiska bakgrunden till laborationen. Sist i bakgrunden ska syftet med laborationen stå.

Reaktionsformel*

Strukturer, ej mekanism

Mekanism

Här ritas reaktionsmekanismen. Se till att reaktionen är balanserad och var noga med, jämviktspilar, resonanspilar osv.

**Material och metoder* (”hur”)**

Här ska du beskriva kemiska reagens och lösningsmedel. Använd gärna tabeller som den nedan till detta. Beskriv kortfattat vilka metoder du ska använda dig av (referera till häftet med arbetsmetoder om du vill). I detta stycke kan även beräkningar/”recept” till olika lösningar skrivas ner samt litteraturvärden för densitet, kok- och smältpunkter.

Laborationsrapporten ska vara läsbar och ordentligt skriven. Följ mallen nedan och använd teckensnitt Arial med teckenstorlek 11 med radavstånd 1,15.

Använd rätt sorts pil (reaktionspil eller jämviktspil).

Rita elektronpilar

åt rätt håll. Rita alla resonansformer.

Glöm ej hakparentes och resonanspil.

Balansera formeln med avseende på massa och laddning.

* = Förbereds innan lab.

(36)

Kemikalietabell*

Ta endast med de kemikalier som ingår i reaktionsformeln ovan. I laborationsjournalen rapporteras teoretiska och faktiska värden. I kemikalietabellen i laborationsrapporten anges endast faktiska värden (det ni själva mätte/vägde upp), samt teoretiska värden för produkten (beräknat baserat på de faktiska värdena).

Kemikalier MW

(g/mol)

Vikt el Volym

Densitet (g/ml) Antal mmol

Ekvivalenter

Aceton 58,08 1,8 ml 0,786 25 1,0

Bensaldehyd 106,12 5,30 g 1,045 50,0 2,0

NaOH (2,5 M) 40,00 40,0 ml 100 4,0

EtOH (95 %) 30,0 ml

1,5-Diphenyl-1,4- pentadien-3-one (teoretiskt utbyte)

234,30 5,9 g 25 1,0

Riskanalys och aspekter på hållbar utveckling*

Riskanalys ska dokumenteras skriftlig och sammanfattas i din rapport.

Ange vilka åtgärder som vidtagits för att minimera riskerna för påverkan på människa och miljö.

Utförande/Resultat (”vad”)

Här beskrivs hur ni genomförde laborationen och vad resultaten blev. Utförandet skrivs i imperfekt och passiv form (X g vägdes in och löstes i Y mL o.s.v.) enligt vedertagen vetenskaplig praxis. Observationer (färgändring, gasutveckling o.s.v.), tider och

temperaturer skall rapporteras. Beskriv de försök du gjort på ett logiskt sätt, från början till slut. Detta innebär att du (kortfattat) måste tala om vad du gjorde, och ibland varför, innan du beskriver resultaten. Ibland kan det vara bra att göra en figur som visar

försöksmetodiken. Det handlar alltså inte om att återge en eventuell laborationshandledning.

Tänk på att det skall gå att upprepa dina undersökningar utifrån din beskrivning.

Här ska produkten beskrivas (använd gärna tabeller som den nedan till detta), eventuella TLC-plattor ritas av, Rf-värden och eluent anges. IR-spektrum för produkten ska redovisas i tabellform (se exempel nedan), kom ihåg att en bild på IR-spektrumet ni erhöll från er produkt ska infogas.

Beräkna teoretiskt antal mol för produkten utifrån de faktiska värdena med rätt antal värdesiffror.

Teoretisk massa av produkten baserat urifrån de faktiska värdena.

Tänk på antalet värdesiffror för samtliga kemikalier!

Räkna bara ut ekvivalenta mängder av kemikalier som är reaktanter/produkter i reaktionen. Inte för lösningsmedel.

Ange konc.

eller renhet i de fall där det är viktigt.

I svenska används komma (,) som decimaltecken.

Ingen uppradning av H/P fraser utan en sammanfattning av vad som är risker och vad som gjorts för att minimera dessa.

2 värdesiffror!

3 värdesiffror!

Tänk på antalet värdesiffror för samtliga kemikalier!

(37)

Produkttabell

Namn 1,5-Diphenyl-1,4-pentadien-3-one (Mw: 234,3 g/mol) Erhållen mängd 4,62 g

Teoretiskt utbyte 25x10^-3 mol = 5,9 g

Utbyte 19,7x10^-3mol / 25x10^-3mol = 78 % (4,62 g / 5,9 g = 78 %)

Färg Gul

Aggregationstillstånd Fast

Smältpunkt/kokpunkt 107-111 °C (litt.värde: 110-112 °C)

Spektratolkning

Ange alltid vilken förening er tolkning är baserad på och numrera strukturformeln! Skriv i tabellform.

IR – 1,5-Diphenyl-1,4-pentadien-3-one

 (cm^-1) Typ av bindning

›3000 H-C sp² töjning

2000-1700 Benzenfingrar

1650 C=O , keton, töjning

o.s.v.

1H-NMR – 1,5-Diphenyl-1,4-pentadien-3-one

 (ppm) Splittning Integral (antal H)

Vilka H Övrigt

7,75 d 2 2CH (3, 3´) 

7,60 d 4 4CH (5, 5´) orto

o.s.v.

13C-NMR – 1,5-Diphenyl-1,4-pentadien-3-one

 (ppm) Vilka C Övrigt

188,6 C=O (1)

142,2 2CH (3, 3´) 

135,2 2C (4, 4´) ipso

o.s.v.

MS – 1,5-Diphenyl-1,4-pentadien-3-one

m/z Vilket (+)-fragment Mekanism Förlust Typ av klyvning

234 e^- Jonisering

Diskussion och slutsats

Här skriver ni era reflektioner kring ert resultat och er analys av IR, smältpunkt, TLC etc.

Diskutera vad resultaten betyder och vilka slutsatser som kan dras i relation till resultatens pålitlighet, metodens precision, förväntningar, teorier och litteraturdata. Hur väl besvarar försöken syftet med laborationen? Koppla er analys till ert utbyte, t.ex. kan ni med hjälp av det uppmätta smältpunktsintervallet säga något om renheten på er produkt och vad säger det er om ert utbyte? Kan ni se några föroreningar/lösningsmedel i ert IR-spektrum och vad betyder det för ert utbyte? Hur kan ni vara säkra på att ni erhållit korrekt produkt?

Om resultaten av någon viss anledning inte blev som ni tänkte er kan ni ange felkällor. Räkna inte upp allmängiltiga eller ”obetydliga” felkällor utan koncentrera er på sådant som ni verkligen tror kan ha påverkat ert resultat.

Tänk på antalet värdesiffror!

Komplett spektratolkning!

Var noga med hur tabellen fylls i. δ (ppm) anges med en decimal för ¹³C NMR och två decimaler för ¹H NMR. För ¹H NMR betyder 2CH två kol som vardera binder ett väte och som är likadana och därför har samma δ, men har integral 2.

CH2 är ett kol som binder två väten och också har integral 2.

Rita upp och numrera strukturformeln. Numrera enligt numreringen i labbkompendiet.

(38)

Engelsk-Svensk laboratorieordlista

Acidify surgöra

Amount mängd

Anhydrous vattenfri, torr

Beaker bägare

Bromine brom

Chill kyla (verb)

Conical flask Erlenmeyer-kolv (E-kolv)

Condenser kylare

Crude rå (= förorenad)

Decolorizing carbon aktivt kol

Dilute späda ut

Discard kasta bort

Distil destillera

Dropping funnel dropptratt

Drying tube torkrör

Evaporate avdunsta

Excess överskott

Flask kolv

Foaming skummande

Forerun förfraktion

Fume cupboard/ Fume hood dragskåp

Funnel tratt

Glacial acetic acid isättika

Hood dragskåp

Layer fas (vid extraktion)

Mixture blandning

Pale blek

Phase fas

Recrystallise omkristallisera

Rectify rena (genom destillation)

Reduced pressure sänkt tryck

Reflux återflödeskoka

Remainder återstod

Residue återstod

Round-bottom flask rundkolv

Saturated mättad

Separation funnel separertratt

Solid fast

Solution lösning

Stir röra om

Suction sug

Three-necked trehalsad

Three-necked flask trehalskolv

Apotekarprogrammet. Allmän och organisk kemi med läkemedelsinriktning 14.5 hp. Laborationer i organisk kemi