Grüße chemweazle,
Reaktionsgleichung undxwas erhält man als Produkt?
Aufgabe: Weinsäure in Wasser lösen und mit Salzsäure versetzen
Stichworte : Pinakol-Umlagerung, Glycol-Umlagerung, Pinakolon, alpha Oxo-Carbonsäure, Beta-Oxo-Carbonsäure, Brenztraubensäure(engl. Pyruvic Acid) , Decarboxylierung von Beta-Oxocarbonsäuren
Aber auch: Das "Brenzen von Traubensäure(Weinsäure)"
In früheren Zeiten wurde die Weinsäure in Form als kristalliner Feststoff durch Erhitzen im Ofen thermisch zu Brenztraubensäure pyrolisiert. ("brenzen")
Produkte : Brenztraubensäure, CO2, H2O
Pyruvic Acid (Brenztraubensäure) 2-Oxo-Propansäure, 2-Oxo-Propionsäure:CH3–(C=O)–CO2H
Die Konjugierte Base, das Anion, heißt Pyruvat, siehe Biochemie: Citratcyclus.
C3H4O3
M(C3H4O3) = (12,011*3+1,0079*4+15,9994*3) g / mol = 88,0628 g / mol
Reaktionsgleichung für das "Brenzen der Traubensäure"
Katalysator : H(+) aus der HCl
HOOC–(CHOH)–(CHOH)–COOH → HOOC–(C=O)–CH3 + H2O + CO2(g) ↑
Um das Produkt nachzuweisen wird2,4 Dinitrophenylhydrazin mit Wasser gelöst und mit konz.Schwefelsäure versetzt.
Das ist die Herstellung der Reagenz-Lösung zum Nachweis der Ketogruppe in Aldehyden und Ketonen.
Die Brenztrubensäure enthält eine Keto-Gruppe sie ist eine sog. 2-Oxo-Carbonsäure oder klassischer formuliert, eine α-Ketosäure.
Die "Freie Base "des 2,4-Dinitro-Phenyhydrazins löst sich nicht so gut in Wasser. Besser löslich ist das Hydraziniumsalz, das 2,4-Dinitro-Phenyhydrazinium-chlorid oder das 2,4-Dinitro-Phenyhydrazinium-hydrogensulfat.
Außerdem wirken die H(+)-Ionen der sauren , wäßrigen Lösung des 2,4-Dinitro-Phenyhydrazins als Katalysator bei der Hydrazon-Kondensation während der Aldehyd- oder Keton-Nachweis-Reaktion. ( Reaktionstyp: sauer katalysierte Hydrazon-Kondensation , ein Spezialfall der Iminkondensation )
Reaktionsgleichung zur Hydrazonbildung der Brenztraubensäure
Säurekatalyse, Katalysator : H(+) aus dem Dissoziationsgleichgewicht des 2,4-Dinitro-Phenyhydraziniumsalzes
2,4-C6(NO2)2-NH-NH3(+)(konjugierte Säure) ⇌ H(+) + 2,4-C6(NO2)2-NH-NH2(konjugierte, freie Base)
(CH3)(COOH)C=O + 2HN-NH-C6H4(NO2)2 ⇌ (CH3)(COOH)C=N-NH-C6H4(NO2)2(s) (gelber oder roter Niederschlag) ↓ + H2O
Reaktionsverlauf mit Zwischenprodukten und die Mechanismen der Teilschritte der Glycolumlagerung und Decarboxylierung
1. Protonierung der Weinsäure durch die starke Säure(HCl-Lsg.) zum Oxoniumion mit Chloridion als Gegenion.
2. Wasserabspaltung am Oxoniumion unter Bildung des Carbeniumions mit Chlorid als Gegenion.
Bildung des Zwischenprodukts 2-Oxo-1,4-Butandisäure, 2-Oxo-Bernsteinsäure, 2-Oxo-Succinsäure auch Oxalyl-Essigsäure in der Biochemie genannt
3. Pinakol-Umlagerung, bessere Bezeichnung: Glycol-Umlagerung
Bei der zum Carbeniumion-Kohlenstoffatom benachbarten CHOH-Gruppe schlägt nun eines der beiden freien Elektronenpaare des Sauerstoffatoms eine Doppelbindung zum C-Atom aus, wobei sich gleichzeitig das H-Atom mitsamt dem Elektronenpaar der CHOH-Gruppe im Sinne einer sog. sigmatropen 1,2-H-Verschiebung, zum Kohlenstoff-Kation wandert..
Es ist an dem Kohlenstoffatom des vormaligen Carbeniumions eine CH2-Gruppe und aus der vormaligen CHOH-Gruppe eine noch am Sauerstoffatom protonierte Ketogruppe entstanden.
4. Deprotonierung der Ketogruppe, hierbei wird der Katalysator wieder freigesetzt.
Nun ist die 2-Oxo-Bernsteinsäure(Oxalyl-Essigsäure) als Zwischenprodukt entstanden.
5. Die Decarboxylierungs-Reaktion der 2-Oxo-1,4-Butandisäure zur Brenztraubensäure
Skizze 1
Anmerkung: β-Oxo-Carbonsäuren decarboxylieren schon bei Raumtemperatur.
R–(C=O)–CH2–COOH → R–(C=O)–CH3 + CO2(g) ↑
α-Oxo-Carbonsäuren hingegen decarbonylieren beim Zusatz von "konz. Schwefelsäure" und zusätzlichen Erwärmen.
CH3–(C=O)–COOH → CH3–COOH + CO(g) ↑
Die Carboxylgruppe in der 2-Oxo-1,4-Butandisäure, diese ist sowohl eine α-Oxo- sowie auch eine β-Oxo-Carbonsäure.
HOOC–(C=O)–CH2–COOH → HOOC–(C=O)–CH3 (Brenztraubensäure) + CO(g) ↑
Skizze 2
2. Aufgabenteil—Rechenaufgabe
Bitte immer nur 1 Frage posten. Das ist die Forumsregel.
Zu der Lösung wird 1 ml 20%Ethanolische Lösung des Produktes hinzugefügt.
Üblich ist, daß man zur Lösung des Produktes einige ml oder Tropfen der Reagenzlösung, hier im Beispiel die 2,4-Dinitrophenylhydrazinium-hydrogensulfat-Lsg., hinzugibt.
Welche Stoffmenge n ist in dem Mililiter 20% ethanolischen Lösung enthalten ? Die Dichte ist mit 0.8 g /ml angegeben.
Das ist eine zweite Aufgabenstellung. Bitte diese mit der Reaktionsgleichung von oben, die Gesamtreaktion als gesonderte Frage , bitte mit allen Angaben, neu posten.
Mir ist hier der Zusammenhang nicht ganz klar.
Handelt es sich hierbei um eine ethanolische Lösung von Brentraubensäure allein und der Massenanteil der Brenztraubensäure, w(Produkt) = 20% = 1/5 ?
Bezieht sich dieser angegebene Wert für Dichte auf die Dichte dieser ethanolischen Lösung?
Bitte die Rechenaufgabe mit eindeutiger Beschreibung der Zusammenhänge und Gegebenheiten mit Angabe der Reaktionsgleichung posten.
