Research Collection
Doctoral Thesis
Beiträge zum Abbau des Phytols
Author(s):
Schuppli, Otto Publication Date:
1912
Permanent Link:
https://doi.org/10.3929/ethz-a-000090906
Rights / License:
In Copyright - Non-Commercial Use Permitted
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Beiträge
zum
Abbau des Phytols.
Von der
Eidgenössischen Technischen Hochschule
in Zürich
zur
Erlangung der
Würde eines Doktors der technischen Wissenschaften
genehmigte
PROMOTIONSARBEIT vorgelegt
vonOTTO SCHUPPLI, dipl.techn.Chemiker
von Frauenfeld
(Kt. Thurgau).
Referent:
Herr Prof. Dr. R. Willstätter Korreferent
:Herr Prof. Dr. E. Baur.
J.J.Meier,PlattenstraBe27,Zurich V 1912
Meinen lieben Eltern
in Dankbarkeit
gewidmet.
Die vorliegende
Arbeitwurde
imanalytisch-chemischen
Laboratorium der Eidgenössischen Technischen Hochschule
inZürich ausgeführt.
Meinem hochverehrten Lehrer
Herrn Prof. Dr.
R. Willstättcr
möchte
ich
auch andieser Stelle
meinen herzlichsten Dankaussprechen
fürdas Wohlwollen und
die freundlicheUnter¬
stützung, die
er mir injeder Hinsicht
stets in vollem Maßezu Teil
werden ließ.
Inhaltsverzeichnis.
Seite
Einleitung
1Theoretischer Teil 4
I. Die Methoden des Abbaues von
Phytol
.... 4II.
Wiederholung
der frühem Arbeiten 7 III. Unreinheit der Ketone Ci5H30O und niedernHomologen
. 8IV.
Reinigungsmethoden
der Ketone 9a)
Versuche mit bekanntenMethylketonen
... 11b)
Versuche mit den Ketonen ausPhytol
... 12V. Die Ursache der tiefen C-Werte bei unreinen Ketonen . 16
VI.
Ozonisierung
von Keton CnH340 19VII.
Analoge
Versuche mitMethylnonylketon
.... 21VIII. Abbau des Ketons CnH340 und Säure .... 22
Experimenteller
Teil 24I.
Wiederholung
der frühern Arbeiten 24 1. Ozonisation undOxydation
vonPhytol
... 242.
Oxydation
von Keton ausPhytol
.... 25II.
Reinigung
der Rohketone 251. Kondensationsversuche mit bekannten
Methylketonen
252. Kondensationsversuche mit Keton aus
Phytol
. 38III. Das Keton CnH340 und seine Derivate .... 49
1. Das Keton CnH340 49
2. Derivate des Ketons 49
3. Alkohol C17H360 51
4. Olefin CnH34 52
IV.
Beispiele
zu denErklärungsversuchen
für die Ursache dertiefen C-Werte 52
V. Versuche mit dem
Peroxyd
des Ketons CnH340 . . 571. Das
Peroxyd
CnH3402 572. Verhalten des
Peroxyds
573. Reduktion des
Peroxyds
584. Semikarbazon aus dem
Peroxyd
.... 60 VI.Analoge
Versuche mitMethylnonylketon
.... 611. Das
Peroxjd
desselben 612.
Einige
Versuche mit demPeroxyd
.... 623. Semikarbazon aus dem
Peroxyd
.... 63VII. Abbauversuche mit dem Keton CnH340 .... 63
1.
Ozonisierung
632.
Oxydation
mit Cr03 64VIII. Säuren 66
Anhang
69Einleitung.
R. Wi
11st ä 11e r hat in seinenUntersuchungen
überChlorophyll
vor allem zweiwichtige Tatsachen festgestellt,
diedem amorphen Chlorophyll aller Pflanzen, gemeinsam sind:
1.
Komplex gebundenes Magnesium;
2.
Einen
Gehalt anPhytol;
einem
hochmolekularen, einwertigen Alkohol, der
ein Drittel desMoleküls ausmacht.
Durch
gelinde Einwirkung
vonSäuren
wird dasMagnesium
aus dem
Chlorophyllmolekül
entfernt und es entsteht ein wachs¬artiger Körper,
dasPhäophytin.
Das kristallisierte
Chlorophyll,
das Willstätter u.Benz1)
zuerst reindarstellten,
enthält keinPhytol;
an Stelledesselben ist der Rest des
Aethylalkohols eingetreten.
FrühereForscher
(Monte
verde) glaubten,
daß in den Pflanzen nurdas kristallisierte
Chlorophyll vorkomme,
und daß dasamorphe
oder
gewöhnliche Chlorophyll
erst aus dem kristallisierten ent¬stehe,
also schon einUmwandlungsprodukt
deseigentlichen Chlorophylls
sei. Auch hier haben dieUntersuchungen
vonWillstätter Klarheit
gebracht. Schon
derBefund,
daß daskristallisierte
Chlorophyll
keinPhytol enthält,
wohlaber
dasamorphe, ließ
Willstättervermuten, daß das
erstere aus demzweiten
hervorgehe.
In
der
schönenArbeit
vonWillstätter
u.S toll2)
istdann
gezeigt worden, daß
ein in den Pflanzen vorhandenesEnzym,
dieChlorophyllase,
imStande ist,
inalkoholischer ')
Ann.358(267).
')
Ann. 378(18).
_ 2 —
Lösung
desgewöhnlichen Chlorophylls
dasPhytol durch Aethyl-
alkohol
zuersetzen,
also eineAlkoholyse
desChlorophylls
zubewirken.
Dieserklärte
dannauch
dieTatsache,
daß derPhy tolgehalt
bei verschiedenen Pflanzen früher sehr schwankende Werteergab
; extrahiert, man die Blätter sehr rasch mit demAlkohol,
so werden diePhytolzahlen normal,
weil dann diephytolabspaltende Wirkung
desEnzyms verhindert wird.
Ebenso
entsteht
bei derAlkoholyse
desPhäophytins
dasPhäophorbin (Aethylphäophorbid),
das ist also dasmagnesium-
freie
Derivat des kristallisierten Chlorophylls.
Für die
Darstellung
vonPhytol
bat sich amgeeignetsten
erwiesen das
Phäophytin.
Diesesentsteht,
wenn man diealkoholischen Blätterauszüge
mit alkoholischerOxalsäurelösung
versetzt als
flockiger, grünsehwarzer Niederschlag, verunreinigt
durch sehr
viel mitausgefallenes Magnesiumoxalat.
Nach demTrocknen ist es von
wachsartiger,
zäherKonsistenz;
nurPräparate,
die sehr vielMagnesiumoxalat enthalten,
sind mehrpulverig.
Für dieDarstellung
vonPhytol genügt
dieses Roh-phäophytin;
um letzteres zureinigen,
oder nach dem für diesesVerfahren spezitischen
Ausdruckes„Hinzuscheiden",
wird es mitmöglichst wenig
Chloroformeinige
Zeit stehengelassen;
dasPhäophytin
ist darin äußerst leichtlöslich,
dieanorganischen
Salze nicht und letztere können abfiltriert werden. Die tief-
schwarzgrüne Lösung des Phäophytins wird
im Vakuum beigewöhnlicher Temperatur
stark konzentriert und mit viel Al¬kohol,
worinPhäophytin
schwerlöslich ist,
das letztere aus¬gefällt.
Wiespäter gezeigt wird,
hatdieses Umscheiden
vonRohphäophytin
auf dasPhytol
gar keinen veränderndenEinfluß,
indem
beimAbbau
desPhytols
aus Roh- undumgeschiedenem Phäophytin dasselbe
Keton entsteht.Allerdings
hat mirbeim
Destillieren
dasPhytol
ausumgeschiedenem Phäophytin
stetsweniger Rückstand geliefert
alsdasjenige
ausRohphäophytin.
Durch
Verseifung
desPhäophytins
mitmethylalkoholischem
Kali wird Phytol abgespalten. Zumeist habe
ichdas
zerkleinertePhäophytin kalt
verseift inPortionen
zu 250 g,indem
ich esmehrere
Tage bei gewöhnlicher Temperatur
mit starkemmethyl-
— 3 —
alkolischem
Kali schüttelte(600
g KOH in 1Lit. CH8OH).
Auf1 g
Rohphäophytin
nahm ich 5cm3,
auf T gReinphäophytin
6 cm3
Lauge. Rascher geht
dieheiße Verseifung;
mankocht
das Phäophytin
amRückflußkühler
mit schwächererLauge (200
gKOH
in 1 Lit.CH3OH).
DieseVerseifung
ist in 4 bis 6Stunden fertig, je
nach demZerkleinerungsgrad des Phäophytins.
Ob
eineVerseifung beendigt ist, erkennt
man erstensdaran, daß
keineKlümpchen
vonunverseiftem Phäophytin
mehrvorhanden sind; zweitens, daß
eineherausgenommene
Probebeim
Schütteln
mit Aether undverdünnter Salzsäure
erstemreingelb anfärbt (von
Carotin undgelben Farbstoffen) und
nichtmehr
olivbraun,
wiePhäophytin
es tut.Auch
die Art derVerseifung,
obheiß oder kalt,
machtauf das
Phytol
nichts aus; wohl aber tritt ein bedeutenderUnterschied
auf in denstickstoffhaltigen Spaltungsprodukten
des
Phaeophytins
: imPhytochlorin
und imPhytörbodin. Je länger
dieVerseifung
in derHitze ausgeführt wird,
desto mehrtritt das
alkaliempfindliche Phytorhodin
zurück zu Gunsten desPhytochlorins.
Beigewöhnlicher Arbeitsweise
inder
Kälte ist dasVerhältnis
zwischenRhodin
undChlorin ungefähr
konstant:1 Mol.
Rhodin
auf21/, Mol. Chlorin.
Die Ausbeute an
Phytol
beider Darstellung
ingroßem
Maßstab betrug
stets 29—32°/o
in Bez. aufangewandtes Phäophytin (umgeschieden).
BeiRohphäophytin
ist sie nurhalb so
groß,
weil dasselbe etwa zurHälfte
mitanorganischen
Oxalaten verunreinigt
ist.Ich
stellte während meiner Arbeit etwa 500 gPhytol
her.Das
Phäophytin,
sowie 70 gPhytol
stellte mirHerr
Prof.Dr.Willstätter in freundlichster Weise zur
Verfügung,
wofürich
ihm auch
hier bestensdafür danke.
__ 4 —
Theoretischer Teil.
I. Die Methoden des Abbaues
vonPhytol.
Die
Untersuchungen
von Willstätter u. Hoche der1)
und Willstätter u. E. W.
Mayer2)
habenergeben,
daßPhytol
einungesättigter, primärer
Alkohol ist mitverzweigten Kohlenstoffketten. Das
Mittel einer sehrgroßen
Zahl vonAnalysen ergab 80,97%
C und13,42%
ILDies
stimmt mitgrößter Annäherung für
die Formel:C20H40O,
die81,00%
C und13,60°/o
IIverlangt. Die
Formel
C19II380,
mit80,76 %C
und1:5,57% II*
hielten siezwar für nicht ganz
ausgeschlossen.
Die
Beschreibung
desPhytols
und seineEigenschaften,
sowie seine Derivate
finden
sich in denAbhandlungen
vonWillstätteru. Hoc heder und Wi 11st ä 11er, E. W. Maye r
u. E. Hiini.
Durch das
Vorhandensein
einerDoppelbindung
im Mole¬kül des
Phytols
istdie Möglichkeit
einerguten Spaltung
des¬selben
gegeben. Angeregt
durch die ArbeitenvonC. Harries8), Einwirkung
von Ozon auf organ.Verbindungen,
haben Will¬stätter u. E. W.
Mayer
Ozon aufPhytol
in Chloroform¬lösung
einwirken lassen und dasOzonid
mitWasser
verkocht bis zumverschwinden
derOzonidreaktion auf Jodkalistärke.
Dabei haben sie vor allem zwei
Spaltungsprodukte
bekommenvon ganz
verschiedener Natur:
einindifferentes Oel
und eineSäure, die ebenfalls
ein ziemlichdickes
Oel war. Der indif¬ferente
Teilließ
sich durchfraktionierte
Destillation im Va¬kuum in
verschiedene
Teile trennen:')
Ann. 354(255).
2)
Ann.378, (73).
3)
Ann. 343(311).
Einen
Verlauf,
aus dem durchwiederholtes Fraktionieren
eingesättigter Kohlenwasserstoff
erhaltenwurde.
Die
Hauptfraktion
war einleichtbewegliches Oel,
dasjedesmal
beim Destillieren starkgelbgrün gefärbt überging
undnach
längerm
Stehenwasserhell wurde.
Dieses Oelzeigte
keine
Aldehydeigenschaften,
es mußte also mindestens das eine C-Atom an derDoppelbindung
tertiär sein:\c
—c
=c/
-")c —c
=o -j- o
=c/
Denn sonst
müßten ja,
wieHarries
in seiner interes¬santen Arbeit
nachgewiesen hat,
alsSpaltungsprodukte Aldehyde
entstehen.
Die
Analysen
stimmtendenn
auchziemlich gut
für einKeton
von der FormelC16H80O.
Diewäßrige Kochrlüssigkeit zeigte allerdings
sehr starkeAldehydreaktionen. Ob
aber daskleinere Bruchstück noch intakt
geblieben
oder noch weiterzerfallen ist,
harrt auchjetzt
noch derUntersuchung.
Willstätter u. Hüni
haben
dann dieEinwirkung
vonOzon auf
Phytol wiederholt
mitdenselben
Resultaten.Dann
haben sie auch einezweite, wichtige Abbaumethode angewandt,
die
Oxydation
mit Chromaäure. In einergroßen
Zahl vonVersuchen
hat E.Hüni
diegünstigsten Bedingungen
undnötigen
Sauers toffmengen
zurOxydation
ermittelt.Zur
Darstellung
von KetonC15H30O
erwiessich, außer
der
Ozonisation
vonRohphytol,
alsgute
Methode dieOxy¬
dation desselben in
Eisessiglösung
mitChromsäure (5
At. 0auf
1Mol. Phytol)
undSchwefelsäure. Noch glatter verlief
die Reaktion
beiAnwendung
vonKHS04
an Stelleder H2S04.
Auch bei diesen Oxydationsversuchen
warjedesmal
inIndiffe¬
rentes
und
Säuregetrennt worden.
Auch hier warnach
ein¬maligem
Fraktionieren imVakuum
dasKeton rein;
die Ana¬lysen
von allenDarstellungen
stimmtengenügend
für dieFormel
C15H30O.
Aus dem Keton erhielt
E. W.Mayer durch Reduktion den sekundären Alkohol C15H3!!0
; hierstimmten die Analysen allerdings schon
eher zugunsten der Formel C16HS40. Durch Wasserabspaltung
mittelsPhosphorpentoxyd entstand
ausdem
Alkohol das Olefin C15H30. Hier lassen die Analysen keinen Entscheid,
ob dasOlefin 015H30 oder C,6H32 sei; denn die Bromaddition allein kann für die allgemeine Formel OnH2n maßgebend
sein zumUnterschied der vielen einzeln Möglich¬
keiten;
diehier angeführten Zahlen
ausder Disserstation des
HerrnHüni
von98,7; 93,7; 94,8; 94,9% addiertem Brom
statt 100
°/0 lassen schon vermuten, daß das Olefin nicht 015H30,
sondern
eherhöher molekular sei, vielleicht C16H32 oder C17H84
und infolge dessen
natürlichviel weniger Brom verbraucht.
E. Hüni wandte
nun dieOzonmethode und die Oxy¬
dation
mitChromsäure auch
aufdestilliertes Phytol
an.Er
erhielt
abernicht das
Keton015H30O, sondern ein anderes, dessen Analysen
zumgrößten Teil
fürdie Formel C13H2l!0 stimmten.
Auf
Grund
dieserverschiedenen Abbauprodukte mußten W
i 11-stätter u.
Hüni annehmen, die Doppelbindung liege
beimdestillierten Phytol zwischen dem
7. und 8.Kohlenstoffatom und nicht,
wie beim natürlichenzwischen dem
5. und 6.Diese
zweiKetone
haben soauffallend ähnliche Eigen¬
schaften,
daßsie,
wennalsGemisch vorhanden, äußerst schwierig
auch
durch sorgfältige fraktionierte Destillation
zu trennen sind.Einige physikal. Daten
aus derDissertation des Herrn Hüni mögen dies veranschaulichen.
Siedepunkt bei
9 mmSdp. nach Schleiermacher
F. P.des Semikarbazons
Keton
C15H3„0 173—174»
291,8-292,4°
64,5»
Keton
C,3H2(iO 168—170»
288—289»
62»
Diese geringen Unterschiede mußten die Untersuchung
und
Trennung der Ketone
sehrerschweren.
Aus den Ketonen C15H800 und C13H2(iO hat E. Hüni
mittels der obengenannten Abbauverfahren weitere C-ärmere
Ketone dargestellt. Aus ClsH;J0O entstand
so zuerstdas Keton
—
1
—CigH260
; hier führtallerdings
dieOzonisierung nicht
immerzu einheitlichen
Resultaten;
denndas
KetonCläH30O gibt
beikurzer Ozonisierung
wohl dasKeton C13H2üO,
beilängerer Einwirkung
vonOzon
entstehenPräparate, deren
Zusammen¬setzung ungefähr
für das KetonCuH220
stimmt.II. Wiederholung der früheren Arbeiten.
Meine
Aufgabe
suchte ichanfangs darin, den Abbau
desKetons C13H260 weiterzuführen.
Ich versuchte,
das Letztere aus destilliertemPhytol
dar¬zustellen,
teils durchOxydation
mitChromsäure,
teilsdurch
Ozonisation und
Verkochen.Merkwürdigerweise erhielt
ichimmer
Präparate, deren Zusammensetzung bald besser, bald
schlechter
fürC15H30O stimmte. Die durch Ozonisation
er¬haltenen
stimmten gut
fürC15H3[)0,
diedurch Oxydation
er¬haltenen
waren fast immer zuhoch
und stimmteneher
fürC16H320.
Eine Möglichkeit schien noch vorhanden,
um ausPhytol
zu
C13H260
zugelangen. Ich
hattedas Phytol
für dievorigen
Versuche
stetsdurch
kalteVerseifuug gewonnen. Mein Vor¬
gänger hatte aber sein Phäophytin
fastdurchwegs heiß
ver¬seift. Daher schien es mir nicht
ausgeschlossen,
daß vielleicht dasstundenlange
Kochen mit dermethylalkoholischen Lauge
die
Ursache
zurVerschiebung
derDoppelbindung
imPhytol-
molekül
sei und nicht dieDestillation
imVakuum. Ich
stellte daher auchPhytol dar
durchheiße Verseifung und destillierte
es nachher im
Vakuum;
es lieferte aberbeim
Abbau ebenfalls kein013H26O,
sondern einKeton,
dessenAnalyse
zwischenC15H30O
undC16H330 lag (Alle
diese Resultatesind
im ex¬perimentellen Teil
inTabelle
1zusammengestellt).
Nun
ging
ichdaran,
dasKeton C13H260 durch Oxydation
von
Keton C]5H31)0 darzustellen
;hier
warenebenfallsUnterschiede
von
den früheren Resultaten, aber auch Differenzen
untermeinemeigenen, je nach
der Art derOxydation. So
wurde z.B.
beiAnwendung
von 2At. 0 (mit Chromsäure-Schwefelsäure) der
— 8 —
größte Teil
des KetonsC15H30O wieder zurückerhalten. Etwas
besser war dieOxydation
mit 4At. O; hier
erhieltich Re¬
sultate,
derenC-Gehalt
nochgenügend
stimmte fürC13H260,
deren
H aberdurchwegs
zu tief war(s. Tabelle
2 imexperi¬
mentellen
Teil).
IU. Unreinheit der Ketone C15H300 und niedern Homologen.
Es lag
somit dieschwierige Frage
vor, woherdiese Unterschiede kommen.
Schon Willstätteru.Hüni1)
hattenin ihrer
Abhandlung
auf die„rätselhaft
hohenSiedepunkte"
ihrer
Ketone aufmerksamgemacht;
es sei auch hier zum Ver¬gleich
nochmals dieZusammenstellung
aus ebengesagter Arbeit gegeben.
Keton
Siedepunktnach Schleiermacher bei720 mm
Siedepunkt im Vakuum
Siedepunktdes ent¬
sprechendennormalen Methylhetons bei gew.Druck
C15H30O 013H28O CuH220 C9H180
292°
288—289°
282°
173—174° 9mm
168—170»
10mm168—170» 10mm
168° 10mm
294»
263°
232°
195°
Schon das Keton
015H30O zeigt
einen ganz abnormal hohenSiedepunkt,
denn essollte
dochals
starkverzweigtes
Keton viel tiefer
sieden,
als sein normales Isomeres. Um somehr
müßten
sich aber die Ketone013H260
und erst garC9H130
davon entfernen und zwar abwärts. DerSiedepunkt
des letztern ist
ja sogar
um etwa 90° Iiöherals der seines normalen Isomeren. Willstätter
u. Ilünihatten
diese Anomalienerklärt
mitder Annahme, daß die
Ketonenicht
alssolche, sondern in der Enolform vorliegen
CH3—CO—CH(C,;HU)
->CH8-0=C(C6Hu)
OH
Die Substanzen müßten
dann
natürlich alsTräger
einerHydroxylgruppe
ihrenSiedepunkt bedeutend erhöhen.
')
Ann.378(73).
^-
Ô
—K.Meyer1)
hatteinzwischen
eine schöne Methode er¬mittelt,
um in einemKeto-Enolgemisch
denGehalt
an Enolquantitativ
zubestimmen.
DieMethode beruht darauf,
daßdie
Doppelbindung bei Enolen
imStande ist,
Brom zuaddieren
unter
Bildung
vonDibromiden
; diesegeben
aber beiBerührung
mit
Jodkalilösung
ihr Brom wiederab, indem
sie das Jodkalizu
Jod oxydieren.
ZurBestimmung
des Enolstitriert
Mey
e r dasKeto-Enolgemisch,
indem er zu der alkoholischenLösung
desselben alkoholische Bromlösung
von unbekannter Stärke biszur
schwachen Gelbfärbung
zufließenläßt, fügt
dannJodkali¬
lösung
zu und titriert dasausgeschiedene
Jod mitNa2S208
zurück. So findet er z. B. den
gewöhnlichen Acetessigester
als ein
Gemisch
von7,7°/0
Enolund 92,3% Keton.
Ich machte
dieselben Yersuche
an meinenKetonen,
undzwar an
solchen,
die schonlange gestanden hatten,
sowie auchan
frisch
im Vakuumdestillierten
; esergab
sich aber bei beidenungefähr dieselbe Menge
und zwar nur etwa3—4%
Enol.Der
Grund aller
dieserUnterschiede
ist einanderer
: Das KetonCj-H^O
und seine niedernHomologen
sindnicht rein,
sind
keine einheitlichen Körper.
Es
muß
ihnen eine Substanzbeigemischt sein, die
wohlden
Siedepunkt
desreinen Ketons unverändert läßt, vielleicht
selbst einen ähnlichen
hat,
aber auf dieprozentische
Zusammen¬setzung
des Ketons einebedeutenden
Einfluß ausübt.IV. Reinigungsmethoden der Ketone.
Der
eigentliche Zweck
dervorliegenden
Arbeit war nun, durchverschiedene
Methoden dieseKetone
inreinem,
einheit¬lichem
Zustande darzustellen.
Die
Reindarstellung
wurde deshalb aucherschwert,
weilvon diesen
Ketonen,
außer demSemikarbazon
keine kristalli¬sierten Derivate
bekannt sind;
essind alles ölige Substanzen,
ihre
Siedepunkte sind,
wieschon gesagt, sehr
nahebeieinander.
Ferner
zeigen
die einzelnKörper in
ihrerprozentischen
Zu-»)
Ann. 380(212).
-
10
-/
sammensetzung
oft sokleine Unterschiede,
daßdieselben
manchmal innerhalb
derFehlergrenzen liegen;
dasselbegilt
auch zum
großen Teil
von denDerivaten.
Die frühere
Fraktionierung
der Rohketone im Vakuummit "VVu rtz'
sehen Kugelkolben
undGlasperlen erwies sich
deshalb
alsunzulänglich.
Der nächste Gedanke
wardaher,
das roheKeton
überein
gut kristallisiertes Derivat
zureinigen,
. asschließlich
dann auchgelungen
ist.Wie
hartnäckig die Verunreinigungen dem rohen Keton anhaften,
magfolgender
Versuch erläutern: Ich hatte ausdestilliertem
Phytol
durchOzonisation
ein Ketonbekommen,
das
in derZusammensetzung
mitC=79,60%; H=13,48%
sehr
gut
fürC15H30O stimmt,
das für C:79,57°/0
und für H:13,37% erfordert.
Das Keton wurde in dasOxim übergeführt,
dieses im Vakuum
fraktioniert und die Hauptfraktion
durchKochen mit verdünnter
H2S04 hydrolysiert.
Daserhaltene
Keton wieder im Vakuum
fraktioniert
und dieHauptfraktion analysiert;
das Keton war in derZusammensetzung
sozusagen unverändertgeblieben
mit: C:79,42%; H: 13,28%.
Es ließ sich auch
vermuten,
daß die rohen Ketone durchirgend
einen indifferentenKörper,
der keineCarbonylreaktionen aufweist, verunreinigt seien
; diese Vermu ungwurde
noch da¬durch
bestärkt,
daß die rohen Ketone meist trotzmehrmaliger
Destillation
imVakuum
stets einen nichtunangenehmen,
schwachesterartigen Geruch hatten. Tatsächlich
haben Willstatteru.
E. Hüni ja
auchbei der Oxydation
vonG]5H300
ausdem
Verlauf des
erhaltenenKetons
eineätherartige Verbindung C20H42O
isoliert.Sämtliche meine Präparate hatten diesen
Geruch. Gerade
auchdeshalb
kann die oben beschriebeneReinigung über das Oxim
nichtstaugen, denn
dieVerunreinigung geht dort einfach überall
mit durch.Es wurde deshalb
imfolgenden eine Trennung gesucht,
die
nichtnurauf
einerReaktion der Carbonylgruppe des Ketons
—
11
—fußt,
sondern auch aufirgend
einerchemischen Eigenschaft des
mit dem
Carbonyl reagierenden Körpers.
DasOxim, Phenyl- und Nitrophenylhydrazon sind indifferente Oele. Deshalb
ver¬suchte
ich einHydrazon
mit einersalzbildenden Gruppe dar¬
zustellen,
um sowomöglich mit
Hilfeeines kristallisierten Alkali-
oderSchwermetallsalzes eines
saurenHydrazons das
Keton
vonnicht reagierenden Indifferenten
zutrennen.
a) Versuche mit bekannten Methylketonen.
Um
das beste Reagens
zufinden, machte
ich mit ver¬schiedenen
substituiertenHydrazinen
eineAnzahl Kondensations¬
versuche
mitbekannten Methylketonen: Methyläthyl-, Methyl- hexyl-, Methylaonyl- (Rautenöl)
undMethylstearylketon; in
einem Falle auch mit dem, der Terpenreihe angehörigen, ring¬
förmigen
KetonCarvon.
AlsHydrazin
verwendete ich zuerstp-Phenylhydrazinsulfosäure, dann m-Hydrazinbenzoesäure
und1-4-Naphtylhydrazinsulfosäure.
Alle dieseKondensations¬
produkte
und verschiedeneSalze davon habe
ich imexperi¬
mentellen
Teilbeschrieben.
Vielleicht läßt
sich dieseMethode noch
weiterausdehnen
zur
Reindarstellung
vonKetonen,
namentlich vonsolchen, die
in der Natur
vorkommen,
z.B.
inätherischen
Oelen. Manhat ja
zwar meistandere Methoden,
um solche Ketonezureinigen,
von
Alkoholen, Kohlenwasserstoffen
etc. zutrennen; gewöhnlich geschieht
diesüber
dasOxim, Semikarbazon oder Phenylhydrazon
der betreffenden Ketone. Wo aber diese letztern
Derivateflüssig sind,
oderschlecht
undin kleiner Ausbeute kristallisieren,
wie es bei
hochmolekularen Körpern
vorkommenkann,
magdiese Methode nützlich
sein.Fast
in allenFällen sind die Alkalisalze der betreffenden
Hydrazonsulfo-
oderkarbonsäuren
inWasser
mehroder weniger
leicht löslich, in Aether dagegen unlöslich.
Die
freienHydrazinsulfosäuren kondensieren sich schwer
mitKetonen,
vielbesser dagegen
dieAlkalisalze
dererstem;
das letztere
hatdann auch noch den Vorteil,
daß mangleich
—
12
das wasserlösliche Kondensationsprodukt
hat und nicht erst mitLauge
das saureHydrazon
zuneutralisieren braucht,
um eswasserlöslich zu machen. Von
den Hydrazinen
hat sich als bestesReagens das 1-4-Naphtylhydrazinsulfosaure Kali erwiesen,
das
in konzentrierterwäßriger Lösung verwendet wird.
DasKeton löst man am besten in
Holzgeist.
Die
Trennungsmethode
ist dann kurzfolgende
: Man machtmit dem unreinen Keton die Kondensation.
Häufig
fällt nachderselben das
Kaliumsalz
desKondensationsproduktes
beim Er¬kalten
kristallinisch
aus; wennnicht,
so kann mangleich die
nicht mit dem Hydrazin reagierenden Verunreinigungen
desKetons
durch Ausäthementfernen. Aus der wäßrigen Lösung
des
Kondensationsproduktes kann durch Hydrolyse
mitMineral¬
säure das reine Keton
regeneriert werden.
Ist aber nach derKondensation
dasK-Salz
derbetreffenden Hydrazonsulfosäure
unlöslich
ausgefallen,
oder ist es inWasser
schwerlöslich,
sofiltriert man es
ab,
wäscht esgut
mitIlolzgeist
oderAlkohol (d.
h. mit einemLösungsmittel,
worin dieVerunreinigungen
des Ketons leicht löslich
sind).
Dievereinigten
Filtrate ent¬halten
das Nichtketon,
das durch Ausäthemgewonnen wird.
Schließlich
bringt
man dasreine, ausgewaschene
K-Salz derKetonhydrazonsulfosäure
in das vomIndifferenten
befreitewäßrig-alkoholische Filtrat
undhydrolysiert
alles zusammen mitSäure.
Im
experimentellen Teil
ist dieMethode
an einerTrennung
von Carvon und Limonen
ausgeführt worden,
wobei ein imWasser leicht lösliches
Alkalisalzder Carvon-phenylhydrazon-
m-karbonsäure vorlag.
b) Versuche mit den Ketonen
ausPhytol.
Bei
derReinigung
derKetone
ausPhytol hat
mir dieMethode
ebenfallsgute Dienste geleistet.
Zuerst hatte ich
einige
Versuchegemacht
mit dem un¬reinen Keton C15H30O
undp-Phenylhydrazinsulfosäure, die
aberalle scheiterten,
weil gar keineKondensation stattfand und das
— 13 —
angewandte
Keton stetsvollständig
wiederzurückgewonnen
wurde.
Dann
versuchte ich es mitm-Hydrazinbenzoösäure;
diesereagierte
inalkoholischer Lösung leicht
mit demKeton;
iclikonnte aus der
absolut petrolätherischen Lösung
des Konden¬sationsproduktes
mittrockenem
Arrmoniak ein Ammonsalz derHydrazonkarbonsäure
fällen. Es war aber vonschlechtem Aussehen,
ziemlichschleimig und
ließ sich nur durch starkesAbkühlen und Ausschütteln
absetzen undnachheriges
Dekan¬tieren von dem im
Petroläther gelösten Indifferenten trennen;
bei der
Hydrolyse
lieferte es einKeton
von sehrwenig
verŠnderter
Zusammensetzung.
Keton vor der
Reinigung.
Nach derReinigung 79,61% C 13,34%
H79,81%
C13,54% H
Aus der
abgegossenen
ätherischenLösung
wurde dasNicbtketon
isoliert;
es enthielt aber auch noch etwasKeton,
denn es
ließ
sich z. Teil nochmals mit demReagens
konden¬sieren.
In einem weitern Yersuch wurde dann ein
Ca-Salz
dar¬gestellt
durch Fällen der alkoholischenLösung der Hydrazon¬
karbonsäure mit einer
alkoholischen Lösung
vonCalciumnitrat.
Hier
fiel eingelber Niederschlag
aus, der sich leichtabsaugen
ließ. Er lieferte bei der
Hydrolyse
einKeton
von schon sehrstark
geänderter Zusammensetzung:
Kot>n vor der
Reinigung
Nach derReinigung
79,61%
C13,34%
H80,08%
C13,48%
IIBeide Methoden
sind abernicht gut.
Erstenshatte
dasKeton nicht
quantitativ
kondensiert mit demReagens
und dannwaren die beiden
Salze
nichtkristallisiert,
das erstesogar
schleimig
und konnte leicht Mchtketon in sichenthalten.
Angeregt durch
das schöneKondensationsprodukt,
dasich bei den einleitenden
Versuchen
ausMethylnonylketon und
dem Kalisalz
der1-4-Xaphtylhydrazinsulfosäure
erhaltenhatte,
verwendete
ich nundas
letztereReagens
auch fürdas Ketons
C15H30O.
Eskondensierte sich auch
in derTat sehr leicht und
— 14 —
vollständig damit. Das Kondensationsprodukt
warein schön kri¬
stallinischer Körper und
vonden besten Eigenschaften,
wie ersich nur für
die Trennung des dem Keton anhaftenden In¬
differenten erweisen konnte. Er
ließ sich ausMethylalkohol,
indem
erheiß leicht, kalt sehr schwer löslich war, gut Umkri¬
stallisieren.
Mit diesem Reagens machte ich einige Vorversuche
mitkleineren Mengen Keton. Anfangs führte ich die Hydrolyse
des Kondensationsproduktes
mit17%-iger Schwefelsäure durch.
Aus verschiedenen, im experiment. Teil näher beschriebenen
Gründen, hydrolysierte ich dann später
nachder Methode
vonE. Fischer1) durch Zusatz
vonBrenztraubensäure
zurheißen
wäßrigen Lösung des Kondensationsproduktes. Bei letzterm Verfahren ist die Ausbeute
angereinigtem Keton besser.
Das
nachdiesem Verfahren gereinigte Keton hatte
stetsüber 80% Kohlenstoff und
auchmehr Wasserstoff
alsfrüher.
Anfänglich glaubte
ichund
es wäre auchnicht ausgeschlossen,
daß bei der Hydrolyse mit Schwefelsäure ein Teil des Ketons
durchWasserabspaltung Kohlenwasserstoff bilde,
derdann
na¬türlich infolge seines höhern C-
undH-Gehaltes auch die Ana¬
lysenwerte des Ketons erhöht. Dann führte ich aber bei
zweiHydrazonen
ausdemselben unreinen Keton beim einen
dieHydrolyse mit Schwefelsäure, beim andern
mitBrenztrauben¬
säure aus
und erhielt fast dieselben Resultate
:Keton unrein Ketonüber K-SalzderNaphtylhydrazinsulfosäure gereinigt und hydrolysiertmit
C H H2SO,
C H Brenztraubensäure
C H
79,61 13,34 80,09 13,52 80,32 13,44
80,12 13,48 Dieses Hinaufgehen des C-Gehaltes
umdurchschnittlich 0,6 °/o)
warsehr eigentümlich und
es war zuprüfen,
obdiese
neuen
Ketone bei wiederholter Behandlung mit Naphtylhydra-
zinsulfosäure ihren C-Gehalt noch mehr in die Höhe verschieben,
')
Ann. 253(57).
— 15 —
oder
obobige
Zahlen derEndwert
seien.Es bestätigte
sichdas letztere. Die über das
Naphtylhydrazon gereinigten
Ketonemit etwas über
80%
^ergaben
beinochmaliger gleicher
Be¬handlung
dieselbenAnalysenwerte:
C =80,06 H
=13,54.
Dieses
neue Ketonunterscheidet
sich von dem frühemäußerlich
kaum. Inden
meistenFällen
war esfarblos; hie
und da
hatte esnach
derDestillation
im Vakuumauch
diecharakteristische, grünlichgelbe Farbe,
aber immer nursehr schwach.
DerSiedepunkt
istungefähr derselbe,
aber erist,
was
bei den
unreinenKetonen
nieder
Fall war,konstant,
oftinnerhalb eines
% Grades,
selten schwankte ermehr
als um2°.
Meine
unreinen Ketone destillierten
oft in weitenGrenzen,
bis10° und
hinterließen
im Kolben oftbedeutende Kückstände.
Bei
gereinigten
Ketonen destillierte derKolben vollständig
aus.Eine große
Zahl TonAnalysen,
die stets die Endwertevon
Reinigungen
waren, führten mich zu demErgebnis, daß
die
Analysen
des reinen Ketons nicht derFormel C15H300,
sondern wohl
viel besserderjenigen
vonC17H340 entsprechen,
die für
C =
80,23% und
H =13,48% verlangt.
Ich habe aus
gewöhnlichem und destilliertem Phytol, das
durch
kalte und heißeVerseifung gewonnen wurde,
schließlichdasselbe
reine Keton C.-IL.O erhalten und zwarsowohl durch
1i ai
Ozonisation
alsauch
durchOxydation
mitChromsäure (s.
Tabelle3 im
experiment. Teil).
Auch in den
dargestellten
Derivaten desKetons,
Semi-karbazon und Oxim
bestätigte
sich die FormelC17H340.
Fernerauch in dem durch
Eeduktiou
gewonnenensekundären
AlkoholC17H360.
Außer der Reinigung über
dasK-Salz der Naphtylhy-
drazonsulfosäure
versuchteich eine solche
über das Semikar-bazon;
auch diesehat sich ebenso nützlich
erwiesenwie die
erstere.Die rohen Semikarbazone
waren zwar meistens sehrteigige Körper
; sieließen
sich aberdurch Umkristallisieren
ausMethylalkohol
inguter Ausbeute reinigen.
- 16 —
Ich habe deshalb die
Semikarbazidreinigung
in vielenFällen auch
angewandt. Präparate,
die fürC15H30O stimmten, gaben nach der Semikarbazidreinigung ebenfalls C17H340. Auch
diese
Reinigungen haben denselben Endwert ergeben
wie diemit
Naphtylhydrazinsulfosäure. Präparate,
die mitletzterm Reagens
aufC17H340 gebracht wurden, ließen sich über
dasSemikarbazon
nicht mehr indie Höhe bringen. Dasselbe gilt
von
Präparaten, die
nur mitSemikarbazid
alleingereinigt
waren;
auch dieseließen,
wennsie einmal
denWert
vonC17II340
erreicht
hatten, durch nochmalige Semikarbazidbehandlung
ihrenC- und H-Gehalt nicht mehr weiter
erhöhen.
V. Die Ursache der tiefen C-Werte bei den unreinen Ketonen.
Es
drängte
sich nundie Frage auf,
womitsind
die rohenKetone
verunreinigt?
Ist in ihnen einindifferenter Körper
enthalten
vondemselben
oderähnlichem Siedepunkt,
aber mitsehr
niedrigem Kohlenstoffgehalt? Denn
das letztere mußwohl
der Fallsein,
weil die Ausbeute an reinem Keton bei derReinigung
stets ziemlichgut
ist(70
—80%).
Tatsächlich gelang
es dann auch bei zwei ingrößerm
Maßstab
unternommenen Versuchen durchAusäthern
der wä߬rigen
Filtrate derKondenBationsprodukte
einenindifferenten
Körper
zuisolieren;
er hattenicht
mehr dieEigenschaften
eines
Ketons,
denn beimVersuch,
ihn mit dem für das Ketonso charakteristischen
Reagens
zukondensieren,
fiel dieReaktion negativ
aus.Aber
dieErwartung,
daß seinniedriger C-Gehalt
die Werte
des reinen Ketons auf diejenigen
desunreinen herabdrücke, täuschte. Denn
aus einergroßen Menge
an¬gewandten, unreinen Ketons konnte
nurwenig Indifferentes durch Reinigung mittels Naphtylhydrazinsulfosäure abgetrennt werden,
undzudem
war derC-Gehalt
diesergeringen Menge
noch verhältnismäßig hoch,
zummindesten
nicht sotief,
als daßer den
O-Gehalt
des reinenKetons
soweit hätteerniedrigen können,
wie ihn das unreineKeton aufweist
; einekleine Tabelle
zeigt dies
am besten:— 17 -
Angewandtes
Rohketonund dessen
Zusammensetzung
Reines Keton und dessen
Zusammensetzung
Indifferentes, abgetrennt
und seineZusammensetzung
°/o
C%
H 57 g79,93 13,38
[79,87 13,33
g
179,82 13,28
Ausbeute:
%
C%H 40g [80,02 13,50
=70% J 79,98 13,59 29,6 g[ 80,32 13,51
=74°/o| 80,40 13,54
Ausbeute:
%
C%
H4,2
g76,37 12,77
3,14
g79,01 13,68
Da
derindifferente Anteil
an dentiefen C-Werten
somitnur sehr
wenig Schuld trägt,
so mußte die Ursacheanderswo
zu suchen sein.
Es
gelang mir,
ausden Mutterlaugen
vomUmkristallisieren
desNaphtylhydrazons
einKeton darzustellen,
dasungefähr
denselben
C-Gehalt hatte,
wie dasRohketon.
Ichglaubte
daheranfangs auch,
das unreine Keton sei ein Gemisch zweierhomologer Ketone, die
sich vielleicht durch fraktionierte Kri¬stallisation des Kalisalzes der
Naphtylhydrazonsulfosäure
oderdes
Semikarbazons einigermaßen
trennenließen.
Dies wurdeaber
widerlegt
durchfolgende Tatsachen
: Stets konnte ichleicht
den größten Teil
eines zu tiefenKetons
aufC17H340 bringen;
stellte ichjedoch
dasKeton
aus denMutterlaugen dar,
sozeigte
dasselbe bei derAnalyse
keinen tiefern C-Gehalt alsdas Rohketon. Dies
sollte aber doch der Fallsein,
wennzwei
gemischte
Ketonevorlagen
im Rohketon ; denn wenndas
eine daraus isoliert wird mit viel höhermC-Gehalt,
so muß das*n der
Mutterlauge verbleibende
einen tiefern Wertergeben
als die
Mischung
derbeiden,
selbst wenn dieTrennung auch
nicht
ganzvollständig
ist. Dazu kamdann
aberdas
sonder¬bare
Verhalten
diesesMutterlaugenketons, durch nochmalige Behandlung
mit einem derbeiden Reagenzien, ebenfalls den
Wert von
C17H340
zu erhalten. Nie war es mirgelungen,
ein
tieferes Keton abzutrennen, das sich nachher nicht
auch aufden Wert
vonC17H.uO hätte bringen lassen. Da ich
ausdiesen Mutterlaugenketonen nichts abtrennen konnte mit
tieferm2
— 18 -
C-Gehalt, lag die Vermutung nahe,
eskönnte denselben
noch einTeil Sauerstoff anhängen, die rohen Ketone vielleicht
nochperoxydhaltig
sein.Viele
Versuchesprachen
fürdiese Hypothese,
so z.B.
das
Verhalten
einesdurch Ueberozonisierung gewonnenen
tiefenKetons, das
durchbloßes Erhitzen seinen C-Gehalt
um etwa1,5 °/0
in dieHöhe steigen ließ. Auch hatte ich jedesmal beim
Fraktionieren der Rohketone
amAnfang
derDestillation
starkesAufschäumen der Flüssigkeit beobachtet,
wobeidas Vakuum
von 10
bis
auf 30mmsank, ein Zeichen, daß
ausder siedenden
Flüssigkeit
eingasförmiger Bestandteil fortging. Formaldehyd
war es
nicht,
wie man aus demscharten Geruch
desRoketons (vor der Fraktionierung)
etwaschließen konnte
;denn
ich hatte zweimalversucht, denselben nachzuweisen, indem
ich beimFraktionieren eines tiefen Rohketons eine Vorlage mit p-Nitro- phenylhydrazin einschaltete,
wasBamberger1)
zumNach¬
weis von
Spuren
vonFormaldehyd empfiehlt. Die Reaktion
fiel aber stetsnegativ
aus und es wardaher eher anzunehmen,
daß
nochSauerstoff fortging.
Bei der
Darstellung
der Ketone durch Verkochen derPhytolozonide
war zwar stetssolange
verkochtworden,
bisdie
Ozonidreaktion
aufJodkalistärkepapier
nichtmehr eintrat.
Dennoch machten
die rohen Ketone bei Berührung
mit ange¬säuerter
Jodkalilösung
stets etwas Jodfrei;
dies istjedoch
nurbei den tiefsten
Ketonen zutreffend, diejenigen
mit über78,5 °/0
Kohlenstoff gaben diese Reaktion
nurspurenweise
oder garnicht;
einPeroxyd, ohne diese oxydierende Wirkung
auf Jod¬kali
läßtsich
aberkaum denken.
Sonderbar erschien
esauch, daß
manbei den Ketonen
mittiefem Kohlenstoffgehalt (mit
ca.78,5
—79%) me'stens
mit
einer Reinigung nicht auf C17H340 kam
und es noch einerzweiten
bedurfte. Dies
würdedann
aber nachder Peroxyd- hypothese bedeuten, daß
derPeroxydsauerstoff auch
zum Teildurch
die Derivate
desKetons durchgeht. Das.
trifft aber')
Ber. 32(1807).
— 19 —
nach
denexperimentellen Beobachtungen
amPeroxyd
desKe-
tons
C17H340
nicht zu; denn bei diesemgeht
bei der Dar¬stellung
des Semikarbazons und Umkristallisieren desselben derPeroxydsauerstoff
verloren und man erhält wieder ganz reinesKeton C17H340.
Es erscheint daher viel eher
möglich,
daß nur beisehr
tiefen Ketonen
ein bestimmterPeroxydgehalt
nochvorhanden ist;
beidenjenigen
rohenKetonen aber,
derenAnalysen auf C13H260
bisCt6H30O stimmen, muß
wohlder
zu tiefe Wertfür
C17HS40 durch irgend
eineandere sauerstoffhaltige
Bei¬mischung
zu erklären sein.Allerdings
ist esmir,
wieschon
oben
gesagt,
noch nichtgelungen,
etwasabzutrennen,
daseinen
Schluß
aufdie Natur dieser verunreinigenden Beimischung
zufolgern
erlaubt.VI. Die Ozonisierung:
vonKeton C17H340.
C. Harries1) hat
in seiner zweitenAbhandlung Alde¬
hydperoxyde
und derenEigenschaften beschrieben. Er stellte
sie dardurch Einwirkung
von Ozon aufAldehyde,
so hat erz.
B. das Nonylaldehydperoxyd
/O
CH3(CH„)7CH( |
oderCH,(CH,)T—CH=0=0
\0
dargestellt
undbeschrieben.
Auch erhielt er zum Teilper-
oxydhaltige Aldehyde
beimVerkochen
derOzonide ungesät¬
tigter Verbindungen;
das letztere istwichtig wegen
des ana¬logen
Verhaltens beimVerkochen der Phytolozonide.
Aus
reinem C17H340
konnte ich mit Ozon einenKörper darstellen,
dessenZusammensetzung
sehrgut der
fürdas Per¬
oxyd verlangten Formel C17H3402 entsprach.
DieSubstanz
hatte