MeU 2009
A2 Colchicin – das Gift der Herbstzeitlose 1.1
Verbrennungsanalyse:
Eine gewogene Substanzprobe wird in einem Verbrennungsrohr verbrannt. Das Verbrennungsrohr wird mit Kupferoxid gefüllt und auf etwa 600 – 800 °C erhitzt. Die Verbrennungsprodukte passieren anschließend ein Rohr das ein Trocknungsmittel enthält (z.B. Magnesiumperchlorat), und dann ein Rohr, das eine starke Base enthält (z.B.
Natriumhydroxid). Das gebildete Wasser wird vom Trocknungsmittel absorbiert, das Kohlendioxid von der Base. Die Massenzunahme jedes Röhrchens ergibt die Masse der gebildeten Produkte. (Mort. S. 89)
1.2
M(Colchicin) = 399 u m(Colchicin) = 3,00 g m(H2O) = 1,69 g;
m(CO2) = 7,28 g M(CO2) = 12 g/mol + 2 · 16 g/mol = 44 g/mol Masse des Wasserstoffs:
1,69 g 18 g/mol
m 2 g/mol
= m = 0,188 g
Masse des Kohlenstoffs:
7,28 g 44 g7mol
m 12 g/mol
= m = 1,985 g
Masse des Stickstoffs:
NH3 (g) + HCl (aq) NH4+ (aq) + Cl- (aq)
NH4+ (aq) + Cl- (aq) NH3(g) + H2O + NH4+ (aq) + Cl- (aq) n (NH4+ Cl- (aq)) = n (Na+ OH-(aq))
25 · 10-3l · c = 18,7 · 10-3 l · 0,1 mol/l c = 0,0748 mol/l
Stoffmenge des Salzsäureüberschusses:
n = 74,8 · 10-3 mol/l · 0,1 l n = 7,48 · 10-3 mol
Stoffmenge der Gesamtsalzsäure:
n = 0,1 l · 0,1 mol/l = 0,01 mol = 10 · 10-3 mol
Verbrauchtes HCl entspricht der Stoffmenge des Ammoniaks:
10 · 10-3 mol – 7,48 · 10-3 mol = 2,52 · 10-3 mol Masse des Ammoniaks:
m = 17 g/mol · 2,52 · 10-3 mol = 42,84 · 10-3 g = 0,04284 g Masse des Stickstoffs:
42,84 10-3 g 17 g/mol
m 14 g/mol
= m = 35,28 10-3 g
Ausgangsmenge von Stickstoff ist 1 g in Bezug auf 3 g der Colchicin-Menge:
1 g 35,28
3 g
= x
10-3 g x = 0,10584 g
m(C) = 1,985 g
1
MeU 2009 m(H) = 0,188 g m(N) = 0,106 g
= 2,279 g
Masse des Sauerstoffs als Differenz der Colchicin-Menge und der Massen von C, H und N.
m(O) = 3,000 g – 2,279 g = 0,721 g Empirische Formel:
1,985 g
12 g/mol = 0,165 mol n(C) =
0,721 g
16 g/mol = 0,045 mol n(O) =
0,106 g
14 g/mol = 0,0075 mol n(N) =
= 0,188 mol n(H)
N(C) : N(O) : N(H) : N(N) = 22 : 6 : 25 : 1 C22O6H25N
Empirische Formel:
M(Colchicin) = 399 u M(Summenformel) = 22 · 12 u + 6 · 16 u + 25 · 1 u + 1 · 14 u = 264 u + 96 u + 25 u + 14 u = 399 u M(C22O6H25N) · n = 399 u, n = 1
Die Summenformel ist gleich der Empirischen Formel!
2.1
H3CO
R1
R2
O R4
R3
H3CO
R1
R2
O R4
R3
Die Struktur des Colchicins enthält in diesem Abschnitt konjugierte Doppelbindungen, d.h. es ist ein über den Molekülabschnitt verteiltes, delokalisiertes -Elektronensystem vorhanden (Chromophor). Durch die Ketogruppe entsteht ein Elektronenzug (antiauxochrome Gruppe), durch die Ethergruppe (O-CH3) erfolgt ein Elektronendruck durch die beiden freien
Elektronenpaare am Sauerstoff der Gruppe (auxochrome Gruppe), die die Anregungsenergie herabsetzen. Diese -Elektronen werden durch Licht im langwelligen Bereich des sichtbaren Lichts angeregt gelbe Farbe.
2.2
2
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C1 ist sp3 hybridisiert: Tetraederform
C2 ist sp2 hybridisiert: planar mit einem senkrecht zu den Hybridorbitalen stehendes p- Orbital.
O-Atom bildet eine -Bindung (Einfachbindung) zum C2 und senkrecht zu dieser steht ein einfach besetztes p-Orbital. Beide p-Orbitale von C2 und O-Atom bilden eine -Bindung (Doppelbindung). C2 hat eine weitere -Bindung zum N-Atom. Das freie Elektronenpaar des Stickstoffs befindet sich in einem zu den planaren -Bindungen senkrecht stehendes Orbital.
Damit sind alle 4 Atome, C1, C2, O, N, in einer Ebene und die darauf senkrecht stehenden p- Orbitale können miteinander verschmelzen und die -Elektronen sind delokalisiert. So kann die -Bindung auch zwischen C2 und N-Atom sein. Man kann zwei Grenzstrukturen formulieren:
H3C C N
H O
H3C C N
H O
Die Peptidbindung ist planar, nicht drehbar um die C-N-Bindung und der Bindungsabstand zwischen C und N ist geringer als der einer Einfachbindung.
2.3.1
Das Laufmitte Hexan ist nicht geeignet, da sich das Farbstoffgemisch nicht löst.
Dipropylether ist geeignet, hier ist durch die konzentrischen Kreise eine unscharfe Trennung zu erkennen.
Im Ethanol scheinen alle Farbkomponenten gut löslich zu sein und wandern gemeinsam durch die Kapillarkräfte der stationären Phase nach außen.
2.3.2
Hexan < Dipropylether < Ethanol
Dipropylether ist ein wenig polarer Stoff. Auf Grund der gewinkelten Struktur und der beiden freien Elektronenpaare am Sauerstoffatom kommt die Polarität zu Stande. Es ist aber deutlich 3 C2
C1
N
O
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geringer polar als das ebenfalls gewinkelt gebaute Wassermolekül. Der Wasserstoff des Wassermoleküls ist hier durch die unpolaren Propylgruppen ersetzt. Der Farbstoff hat eine ausgeprägte Polarität, da er mit Dipropylether und Ethanol gut bzw. sehr gut wandert.
4
