Synthesen

Einleitung

Aus Benzaldehyd, Ammoniaklösung und Ethanol wird 2,4,5-Triphenylimidazol hergestellt, welches für Chemolumineszenzen verwendet werden kann.

1877 entdeckte der polnische Chemiker Bronisław Radziszewski (1838–1914) bei Versuchen mit Lophin die erste künstliche organische Chemolumineszenz [2]. Lophin hat zwar keine so starke Leuchtkraft wie z. B. Luminol, lässt sich dafür aber leicht und günstig selbst herstellen [3, 4]. In vielen Reaktionen ähnelt es dem Luminol.

Verwendete Chemikalien

Produkt

Verwendete Geräte, Versuchsaufbau

Stahltopf, Sand, Magnetrührer, Rührfisch, 300-ml-Erlenmeyerkolben, 1000-ml-Erlenmeyerkolben, Uhrglas, Glasstab

Versuchsdurchführung

Bei der Herstellung von Lophin entstehen giftiges Hydrobenzamid und Amarin als Zwischenprodukt! Lophin selbst ist ungefährlich. Eine Verunreinigung mit giftigen Nebenprodukten ist aber nicht auszuschließen.

20 g Benzaldehyd werden 2 Stunden lang mit 100 mL Ammoniaklösung 25 % gerührt. Anschließend wird für 24–72 Stunden stehen gelassen, bis sich ein fester Bodensatz aus Hydrobenzamid bildet. Der Kuchen wird aufgebrochen, kurz mit Wasser gewaschen und in 100 mL warmem Ethanol gelöst und wieder abgekühlt. Es darf nicht bis zum Sieden erhitzt werden, da das Hydrobenzamid sonst in Ammoniak und Benzaldehyd zerfällt! Auf diesen Schritt sollte im Zweifel deshalb verzichtet werden. Die ausgefallenen Kristalle werden mit 50 mL kaltem Ethanol gewaschen, ausgepresst und gut getrocknet. Das Hydrobenzamid wird in einen großen Erlenmeyerkolben gegeben (1 L) und dieser mit Alufolie lose verschlossen. Es wird unter gelegentlichem kräftigen Schütteln (waagerecht) erhitzt, bis eine deutliche Rauchentwicklung zu bemerken ist (Abzug!). Die Temperatur wird auf 300–320 °C erhöht und einige Male Luft in den Kolben geblasen, während weiter gelegentlich geschüttelt wird. Dadurch oxidiert das zwischenzeitlich entstehende Amarin zum Lophin. Um zu überprüfen, ob die Reaktion beendet ist, wird der Kolben auf etwa 100–200 °C abgekühlt. Es sollten sich nadelförmige, sehr kleine Kristalle in der noch heißen Schmelze bilden. Ist dies nicht der Fall, so muss die Prozedur fortgesetzt werden. Wenn Kristalle erkennbar sind, lässt man bis auf Raumtemperatur abkühlen. Das so erhaltene Lophin kann aus ca. 300 mL heißem Ethanol rekristallisiert werden (oder 3 × 100 mL), was für die Demonstration der Chemolumineszenz jedoch nicht nötig ist. Ein bei der Oxidation entstehendes, orangefarbenes Nebenprodukt löst sich in Ethanol leicht, während sich nur 0.9 g Lophin in 100 mL Ethanol bei Raumtemperatur lösen (und 2.7 g/100 mL in der Hitze). Die Lophinkristalle werden mit kaltem Ethanol gewaschen, bis die gelbe Verunreinigung nicht mehr zu erkennen ist. Reines Lophin hat einen Schmelzpunkt von 275–277 °C.

Ausbeute: 4.83 g rekristallisiertes Lophin (26 % d. Th. bezogen auf das Benzaldehyd, ohne Rekristallisation des Hydrobenzamids)

Reaktionsgleichung

Es gibt weitere Varianten der Synthese, welche zum Beispiel mit Benzil als Edukt funktionieren [5].

Lophin scheint seit einigen Jahrzehnten, fast in Vergessenheit geraten zu sein. Vermutlich wurde es in Versuchen durch Luminol und andere Stoffe verdrängt, die hellere Chemolumineszenz zeigen. Da sich aber Lophin so leicht herstellen lässt, muss es sich nicht vor dem Luminol verstecken. Es kann zu Analysezwecken eingesetzt werden (Bestimmung der Konzentration von z. B. Cobalt-Ionen bis 0.1 ppb!) [7] und auch als chemolumineszenter pH-Indikator (gleicher Umschlagspunkt wie Phenolphthalein), wobei die Lichtemission beim Umschlag von sauer zu basisch erfolgt [8].

Medien

Quellenangaben

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2,4,5-Triphenylimidazol (Lophin)