Spektroskopie-Seminar SS 2016 1 Sicherheit · Spektroskopie-Seminar SoSe19 2 Chromatographie 2.1...

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Spektroskopie-Seminar SoSe19 2 Chromatographie 2.1 Definition am Beispiel Papierchromatographie Chromatographie (griechisch , χρῶμα chroma „Farbe“ und γράφειν graphein „schreiben“) häufig angewendete Trennmethode Beruht auf unterschiedlichen Wechselwirkungen der Substanzen (z. B. Pigmente im Filzstift) mit der stationären (z. B. Papier) und der mobilen Phase (Laufmittel) 1 Mobile Phase Stationäre Phase

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Spektroskopie-Seminar SoSe19

2 Chromatographie2.1 Definition am Beispiel Papierchromatographie

Chromatographie (griechisch, χρῶμα chroma „Farbe“ und γράφειν graphein „schreiben“)

• häufig angewendete Trennmethode

• Beruht auf unterschiedlichen Wechselwirkungen der Substanzen (z. B. Pigmente im Filzstift) mit der stationären (z. B. Papier) und der mobilen Phase (Laufmittel)

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Mobile Phase

Stationäre Phase

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2 Chromatographie2.2 Arten

Art Prinzip Maßstab

Dünnschichtchromatographie (DC) Polarität analytisch

Säulenchromatographie Polarität präparativ

Gaschromatographie Polarität / Dampfdruck analytisch

HPLC (High Performance Liquid C.) nach Wahl der stat. Phase: analytisch oder präparativPolaritätGröße der Moleküle (GPC)Chiralität (chirale Phase)

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2 Chromatographie2.3 Dünnschichtchromatographie

Polare stationäre Phase (Normalphase): Kieselgelamorphes Siliziumoxid

Lösungsmittelgemische (Laufmittel) geeigneter Polarität als mobile Phase

Laufmittel bewegt sich aufgrund von Kapillarwirkung von unten nach oben (Benetzung)

DC-Kammer

Laufmittelfront

Laufmittel

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2 Chromatographie

Startlinie markieren Tüpfelnverdünnte Lösung(20 mg/mL)mit Kapillare auftragen

Laufen lassen

Angeschrägte Kanten verbesserndas Laufverhalten 4

Gesamtlaufstreckedes Laufmittels Sf

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2 Chromatographie2.3.2 Rf-Wert

Laufmittelfront

StartlinieLaufmittel

Laufstrecke der Substanz Sx

Rf = SxSf

Rf-Wert ist ein charakteristischer

Wert für das Elutionsverhalten einer Verbindung bei einem bestimmten Laufmittel

z.B. Rf = 0.35 (Petrolether/Essigester = 4:1).

0 ≤ Rf≤ 15

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2 Chromatographie2.3.3 Polarität des Laufmittels

Unpolare Substanzen laufen immer höher als polareWie hoch sie laufen hängt von der Polarität des Laufmittels ab

Laufmittelfront bei Beendung der Chromatographie

Startlinie

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2 Chromatographie2.3.3 Polarität des Laufmittels

Lösungmittel Elutionskraft

n-Hexan, n-Pentan, Petrolether 0,00

Cyclohexan 0,03

Tetrachlormethan 0,14

Toluol 0,22

Diethylether 0,29

Dichlormethan 0,30

Chloroform 0,31

Aceton 0,43

MTBE (tert-Butylmethylether) 0,48

Essigsäureethylester 0,45

Dimethylsulfoxid 0,48

2-Propanol 0,60

Ethanol 0,68

Methanol 0,73

Typische Laufmittel sind Mischungen aus einer unpolaren und einer polaren Komponente

z.B. Petrolether / EssigsäureethylesterToluol / EssigsäureethylesterCyclohexan / EssigsäureethylesterDichlormethan / Methanol

Elutrope Reihe

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2 Chromatographie2.3.4 Polarität der Proben

Polaritäten bzw. Rf-Werte der zu untersuchenden Substanzen hängen ab von:

• Funktionellen Gruppen• Gruppen, die H-Brücken ausbilden können, binden stark an Kieselgel

• Länge und Verzweigung unpolarer Reste• Je länger, desto unpolarer• Je stärker verzweigt, desto unpolarer

• Resultierendem Dipolmoment• Größeres Dipolmoment bedeutet höhere Polarität

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Ultraviolettes Licht:• Fluoreszenz-Indikator auf DC-Platten bringt DC unter UV zum Leuchten• An Stellen, wo sich UV-aktive Substanzen befinden, erscheinen dunkle Flecken• UV-aktiv sind ungesättigte Verbindungen, besonders Aromaten sowie manche Bromide und Iodide• Spots werden mit Bleistift auf der DC eingezeichnet

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2 Chromatographie2.3.5 Sichtbar machen

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2 Chromatographie2.3.5 Sichtbar machen

Färbereagenzien• Meist Tauchlösungen• Anwendung nach Entwicklung der DC und nach UV• Färben meist aufgrund chemischer Reaktionen selektiv bestimmte Stoffklassen

Reagenz Stoffklasse Prinzip

KMnO4 Oxidierbare Stoffe Entfärbung von KMnO4 durch Reduktion

Ioddampf unspezifisch Ioddampf löst sich in organischen Substanzen

Vanillin + H2SO4 Alkohole / Phenole

Ninhydrin Amine Ninhydrin reagiert zu konjugiertemSystem

DNPH + H2SO4 Aldehyde / Ketone Hydrazonbildung

Bromkresolgrün Säuren / Basen Indikator: Säuren gelb, Basen blau

Cer (Seebach-Reagenz) unspezifisch

Iod Kaliumpermanganat

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2 Chromatographie2.3.6 Anwendungen

Anwendungen der Dünnschichtchromatographie• Reaktionskontrolle:

• Aufarbeitung einer sehr kleinen Probe des Reaktionsgemisches

• Auftragen auf die DC aus organischer Phase• Daneben auftragen: Edukt und Referenz

• Kontrolle von Reinigungsvorgängen:• Nebeneinander Tüpfeln aller bei der Reinigung

(Destillation, Umkristallisation, Chromatographie)erhaltenen Fraktionen sowie des Rohprodukts und derReferenz

Ohne DCs sind wir blind!! 11

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2 Chromatographie2.4 Säulenchromatographie

• Übertragung des Trennprinzips der DC auf präparativen Maßstab• Stationäre und mobile Phase sind die gleichen wie bei DC• Probe wird gelöst und auf eine mit benetztem Kieselgel gepackte Glas-

Säule gegeben

• Laufmittel wird durch Schwerkraft oder Druck von oben nach unten bewegt• Unpolare Verbindungen eluieren früher• Unten werden die getrennten Verbindungen in kleinen Fraktionen

aufgefangen (Reagenzgläser)

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2 Chromatographie2.4.1 Durchführung der Säulenchromatographie

Kieselgel mit Laufmittel aufschlämmenLaufmittel sollte so gewählt werden, dass Rf-Wert der zu reinigenden Verbindung 0.2 bis 0.3 beträgt

Säule befüllen

Kieselgel verdichtenMit Druck packen, mit Schlauch klopfen um Lufteinschlüsse zu verhindern 13

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2 Chromatographie2.4.1 Durchführung der Säulenchromatographie

Laufmittel bis zur Kieselgeloberflächeablassen

Probe auftragenKonzentrierte Lösung der Probe in kreisender Bewegung am Glasrand hinunter laufen lassen

Kieselgeloberfläche darf nicht uneben werden

Vollständig einsickernlassen

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2 Chromatographie2.4.1 Durchführung der Säulenchromatographie

Glasrand spülenmit reinem Laufmittel

Vollständig einsickern lassenDiesen Vorgang zweimal wiederholen!

Säule vorsichtig mit Laufmittel befüllenDie ersten 5 cm mit Pipette! 15

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2 Chromatographie2.4.1 Durchführung der Säulenchromatographie

FraktionierenLösung in geeignet kleinen Volumina auffangen

Zusammensetzung der Fraktionen per DC prüfen

Vereinigen und einrotieren

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2 Chromatographie2.5 Hilfreiche Links

Chemgapedia – alles zur Dünnschichtchromatographiehttp://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/3/anc/croma/duennschichtchromatographie.vlu.html

Durchführung einer Säulenchromatographie – Video auf Youtubehttps://www.youtube.com/watch?v=kQ1TxvFDLB8

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2 Chromatographie2.6 Übungen

Ordnen Sie zu:

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2 Chromatographie2.6 Übungen

Berechnen Sie folgende Rf-Werte:

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2 Chromatographie2.6 Übungen

Wie kann man folgende Verbindungen auf einer DCselektiv anfärben?

Skizzieren Sie eine DC, in der diese drei Verbindungen aufgetüpfelt wurden.Wie viele Spots sieht man unter UV-Licht?

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2 Chromatographie2.6 Übungen

Welche dieser drei Verbindungen eluiert zuerst in einer Säulenchromatographie?

Wie müssen Sie das Laufmittel im Vergleich zur DC verändern, um Phenol über eine Säulenchromatographie zu reinigen? 21

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2 Chromatographie2.6 Übungen

Eine verunreinigte Probe wurde in vier getrennten DCs mit PE/EE = 1:1, PE/EE = 2:1, PE/EE = 4:1 und PE/EE = 10:1 als Laufmittel analysiert. Welche ist welche?

Welches Laufmittel würden Sie wählen, um die polarste der Komponenten durch eine Säulenchromatographie zu reinigen?

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