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