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Autor Thema: DNPO - Bis(2,4-dinitrophenyl)oxalat  (Gelesen 10085 mal)

Mephisto

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DNPO - Bis(2,4-dinitrophenyl)oxalat
« am: 08. Februar 2008, 22:02:49 »
Eine sehr beliebte Synthese ist die Herstellung von Oxalsäureestern wie TCPO (Oxalsäure-bis-2,4,6-trichlorphenylester) und DNPO, da mit ihnen auf relativ einfache Art und Weise lang anhaltende Chemilumineszenz demonstriert werden kann.

Zur Reaktion: DNPO wird durch Reaktion von Oxalylchlorid mit 2,4-Dinitrophenol gewonnen.


* dnpo.gif
(3.82 KB . 562x106 - angeschaut 1005 Mal)


Durchführung: In einem 500-ml-Rundkolben werden 18.4 (0.1 mol) 2,4-Dinitrophenol in 250 ml wasserfreiem Toluol gelöst. Man kühlt den Ansatz auf 10 °C und gibt, unter Rühren und Beibehaltung der Temperatur, 10.1 g (0.1 mol) frisch destilliertes Triethylamin hinzu. Vorsichtig tropft man 7 g (0,055 mol) Oxalylchlorid dazu und lässt die Reaktionsmischung über Nacht bei Zimmertemperatur stehen. Das Lösungsmittel wird anschließend durch Vakuumdestillation abgezogen. Es bleibt ein gelber Feststoff zurück, zu dem man 50 ml Chloroform hinzugibt. Die Mischung wird 15 Minuten gerührt und anschließend filtriert, um einen weißen Feststoff zu hinterlassen. Das weiße Produkt wird mehrmals mit dem Chloroform gewaschen, eine Stunde unter Vakuum getrocknet und aus Ethylacetat umkristallisiert. Man erhält 7.6 g (38% der Theorie) DNPO mit einem Schmelzpunkt von 192 - 194 °C.

Verwendung in Chemilumineszenz-Reaktionen: DNPO eignet sich wie TCPO gut für die Erzeugung von Chemilumineszenz, da es von Wasserstoffperoxid oxidiert wird und ein energiereiches Intermediat bildet. Dieses Intermediat kann seine Energie auf einen Farbstoff übertragen, welcher dann aus seinem angeregten Zustand unter Fluoreszenz in den Grundzustand übergeht. Es können beliebige Farbstoffe eingesetzt werden, sofern diese eine ausreichend hohe Fluoreszenzquantenausbeute bieten, sodass praktisch alle Farben bei der Chemilumineszenz hervorgerufen werden können. Dieses Prinzip wird in den bekannten, käuflichen Knicklichtern eingesetzt.
Für hohe Quantenausbeuten lässt man die Chemilumineszenz-Reaktion in einem organischen Lösungsmittel wie Dimethylphthalat ablaufen. Um schwach alkalische Reaktionsbedingungen zu erhalten wird eine Base wie Natriumsalicylat hingegeben. Ein Lösungsmittelvermittler, z.B. tert-Butanol, erhöht die Mischbarkeit zwischen Wasserstoffperoxid und dem organischen Lösungsmittel.
Der noch nicht gänzlich aufgeklärte Reaktionsmechanismus könnte wahrscheinlich wie folgt aussehen:
www.chemie.uni-jena.de/institute/oc/weiss/bilder/oxalat1.gif
F ist der Farbstoff; F* ist der Farbstoff im angeregten Zustand.

Beispiel der Chemilumineszenz mit Diphenylanthracen als Farbstoff (links), einem Farbstoff auf Steroidbasis (Mitte) und bis-Ethinylanthracen (rechts):
www.chemie.uni-jena.de/institute/oc/weiss/bilder/peroxy1klein.gif

Quelle: A. G. Mohan, J. Chem. Educ., 1974, 51, p. 528-529
Bildlinks: Uni Jena

Optimale Mischungen für die Chemilumineszenz-Demonstration sind im genannten Artikel und im Buch "H. W. Roesky, K. Möckel, Chemische Kabinettstücke, Wiley-VCH 1996" zu finden. Auf Wunsch kann ich das hier irgendwann nachtragen.

Edit by Mephisto: Diese Syntheseanleitung wurde unter der URL www.lambdasyn.org/synfiles/dnpo.htm zur Synthesensammlung aufgenommen.

« Letzte Änderung: 28. Dezember 2013, 18:27:45 von Mephisto »
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