Faculteit Scheikunde Onderwijs Instituut Scheikunde Practicum

Transcriptie

1 Faculteit Scheikunde nderwijs Instituut Scheikunde Practicum 2 e jaars cursus analysemethoden van Biomedische Wetenschappen, onderdeel Chemie & Spectroscopie TETS SPECTRSCPIE & ELECTRCEMIE EF-stroom: Vrijdag 17 September 2004, uur uur Aanwijzingen: Dit is een open boek toets, dwz je mag dictaat en aantekeningen gebruiken. Vermeld je naam op alle antwoordbladen. Leg een identiteitsbewijs met foto op je tafel. 1. (30 %) ELECTRCEMIE & SPECTRSCPIE Men wil onderzoeken of de omzetting van 25 mg cyclohexanol naar cyclohexeen gelukt is en wil met coulometrie bepalen hoeveel cyclohexeen gevormd is. + (kat) C 6 12 Mol. Wt.: C 6 10 Mol. Wt.: In het Coulometrische experiment wordt aan een platina anode broom uit kaliumbromide gegenereerd. Dat reageert met cyclohexeen tot dibroomcyclohexaan. Met een stroomsterkte van 50 ma duurt de bepaling 578 seconden. De Faraday bedraagt C / mol. Vraag 1.1 Bereken: hoeveel cyclohexeen gevormd is de opbrengst van deze reactie. Er zijn natuurlijk ook andere manieren waarmee u kunt controleren of de gewenste omzetting heeft plaatsgevonden. Vraag 1.2 Leg uit of, en in welke mate elk van de volgende 3 technieken geschikt zijn voor dit onderzoek. De 3 bedoelde technieken zijn: AAS spectroscopie NMR spectroscopie Infrarood spectroscopie.

2 2. (30%) IR-SPECTRSCPIE (NB Bij deze opgave behoren drie spectra) U heeft drie reageerbuizen met daarin drie verbindingen, 1, 2 en 3: U wilt IR-spectroscopie gebruiken om te beslissen welke stof in welke reageerbuis zit en U neemt daarvoor de IR-spectra A, B en C op. Vraag Geef aan welk spectrum bij welke stof behoort en beargumenteer waarom. N.B. In deze argumentatie dient u alle relevante pieken in het gebied cm -1 van de IR-spectra te verklaren. IR-spectrum A IR-spectrum B IR-spectrum C

3 3. (40%) NMR-SPECTRSCPIE (NB Bij deze opgave behoren drie spectra) Een student heeft, uitgaande van 4-hydroxybenzoëzuur en 1-propanol, met zwavelzuur als katalysator, 4-hydroxybenzoëzure propylester (farmaceutische naam: propylparabeen) willen synthetiseren. + 2 C C2 C 3 zwavelzuur als katalysator C 2 2 C C et reactieproduct wordt zo goed mogelijk ontdaan van uitgangsstoffen, water en katalysator. Dan wordt met behulp van NMR-spectra onderzocht of de verkregen stof inderdaad propylparabeen is en zo ja, hoe zuiver. U ziet twee versies van het 1 -NMR-spectrum en een 13 C-NMR-spectrum: 1 -NMR-spectrum I De 1 -NMR-spectrum is het volledige spectrum, waarbij gegeven is dat er geen signalen zijn met δ > 10 ppm. p basis van dit 1 -NMR-spectrum moet men tot de conclusie komen dat het propylparabeen niet zuiver is (daarover gaan straks de vragen 6 en 7). m uw interpretatie van het spectrum te vergemakkelijken heeft de operator alleen de signalen die bij het propylparabeen horen geïntegreerd. 1 -NMR-spectrum II et tweede 1 -NMR-spectrum is een deelspectrum van het eerste, het gedeelte van 0 5 ppm is uitgerekt weergegeven, zodat de koppelingspatronen in dat gebied beter bestudeerd kunnen worden. In dit deelspectrum zijn wèl de integralen van èn propylparabeen èn de verontreiniging weergegeven. 13 C-NMR-Spectrum III et 13 C-NMR-spectrum is opgenomen in een mengsel van twee oplosmiddelen, deze veroorzaken de signaaltjes bij en bij ca 40 ppm. Vraag 3.1: Vraag 3.2: Vraag 3.3: Vraag 3.4: Vraag 3.5: Vraag 3.6: Uit het gegeven dat er in het 1 -NMR-spectrum geen signalen zijn met δ > 10 ppm, kunnen we de conclusie trekken dat één van de uitgangsstoffen inderdaad afwezig is. Welke uitgangsstof is dat en waarop is die conclusie gebaseerd? Aan welk(e) proton(en) moet het signaal bij δ = 9.65 ppm worden toegeschreven? Licht uw antwoord toe. Aanwijzing: let op de integraal. Propylparabeen heeft vier -atomen aan de benzeenring. Wat zijn hun δ-waarden? (bestudeer het uitgerekte deelspectrum). Propylparabeen bevat twee C 2 -groepen. Van welke 's is het signaal bij δ = 4.25 ppm afkomstig? Licht uw antwoord kort toe. Verklaar het koppelingspatroon van het signaal bij δ = ppm. (gebruik het deelspectrum) De geïntegreerde signalen bij δ = 4.25 ppm en δ = 3.65 ppm zijn van twee verschillende verbindingen afkomstig. et propylparabeen is dus niet zuiver. Van welke verontreiniging is het signaal bij δ = 3.65 ppm afkomstig? Geef in uw antwoord ook aan door welke protonen van de verontreiniging dit signaal veroorzaakt wordt. pdracht 3.7: Bereken de zuiverheid van het verkregen propylparabeen. Uit uw antwoord moet de manier van berekenen duidelijk zijn.

4 1 -NMR-spectrum I 1 -NMR-spectrum II

5 Van het verkregen propylparabeen is ook een 13 C-NMR-spectrum opgenomen. De signalen afkomstig van de verontreiniging zijn goed herkenbaar. (ver dit 13 C-NMR-spectrumspectrum) Vraag 3.8: 13 C-NMR-Spectrum III Welke signalen zijn afkomstig van de C-atomen van de benzeenring van propyl-parabeen. Verklaar grofweg de relatieve signaalintensiteiten.