N,N′-Dimethyl-9,9′-biacridiniumdinitrat (Lucigenin) [2315-97-1]

Details: Manfred Seidl; Veröffentlicht: 11. März 2014; Erstellt: 11. März 2014; Zuletzt aktualisiert: 19. November 2024; Zugriffe: 6719

Aus Acridin, N,N-Dimethylformamid, Iodmethan, Kaliumhexacyanoferrat(III), Natriumhydroxid, Zinkstaub, Salzsäure und Salpetersäure wird N,N′-Dimethyl-9,9′-biacridiniumdinitrat (Lucigenin) hergestellt. Lucigenin eignet sich für die Chemolumineszenz.

Verwendete Chemikalien

Chemikalie
Achtung	5 g Acridin, C₁₃H₉N – 179.22 g/mol Dibenzo[b,e]pyridin, 9-Azaanthracen CAS-Nr.: 260-94-6 – EG-Nr.: 205-971-6 Acute Tox. 4 (oral), Skin Irrit. 2, Eye Irrit. 2, STOT SE 3 (Atmungssystem), Aquatic Acute/Chronic 1, WGK 3 H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H315 Verursacht Hautreizungen. H319 Verursacht schwere Augenreizung. H335 Kann die Atemwege reizen. H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P261 Einatmen von Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol vermeiden. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P301+P312 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P302+P352 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser waschen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Sigma-Aldrich, 01640, SDB vom 25.12.2023
Gefahr	50 mL N,N-Dimethylformamid, C₃H₇NO – 73.09 g/mol DMF CAS-Nr.: 68-12-2 – EG-Nr.: 200-679-5 Flam. Liq. 3, Acute Tox. 4 (dermal, inhalativ), Eye Irrit. 2, Repr. 1B, WGK 2 H226 Flüssigkeit und Dampf entzündbar. H312+H332 Gesundheitsschädlich bei Hautkontakt oder Einatmen. H319 Verursacht schwere Augenreizung. H360D Kann das Kind im Mutterleib schädigen. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304+P340+P312 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P308+P313 BEI Exposition oder falls betroffen: Ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. Sigma-Aldrich, 319937, SDB vom 10.04.2024
Gefahr	3.8 mL Iodmethan, CH₃I – 141.94 g/mol Methyliodid CAS-Nr.: 74-88-4 – EG-Nr.: 200-819-5 Flam. Liq. 3, Acute Tox. 3 (oral, inhalativ), Acute Tox. 4 (dermal), Skin Irrit. 2, Eye Irrit. 2, Carc. 2, STOT SE 3 (Atmungssystem), Aquatic Acute 1, Aquatic Chronic 2, WGK 3 H226 Flüssigkeit und Dampf entzündbar. H301+H331 Giftig bei Verschlucken oder Einatmen. H312 Gesundheitsschädlich bei Hautkontakt. H315 Verursacht Hautreizungen. H319 Verursacht schwere Augenreizung. H335 Kann die Atemwege reizen. H351 Kann vermutlich Krebs erzeugen. H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301+P310 BEI VERSCHLUCKEN: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304+P340+P311 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. Sigma-Aldrich, 289566, SDB vom 29.08.2022
Gefahr	300 mL Diethylether, C₄H₁₀O – 74.12 g/mol Ether CAS-Nr.: 60-29-7 – EG-Nr.: 200-467-2 Flam. Liq. 1, Acute Tox. 4 (oral), STOT SE 3 (Zentralnervensystem), WGK 1 H224 Flüssigkeit und Dampf extrem entzündbar. H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H336 Kann Schläfrigkeit und Benommenheit verursachen. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P233 Behälter dicht verschlossen halten. P240 Behälter und zu befüllende Anlage erden. P241 Explosionsgeschützte elektrische/Lüftungs-/Beleuchtungsgeräte verwenden. P301+P312 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P403+P233 An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. Behälter dicht verschlossen halten. EUH019 Kann explosionsfähige Peroxide bilden. EUH066 Wiederholter Kontakt kann zu spröder oder rissiger Haut führen. Sigma-Aldrich, 309966, SDB vom 29.02.2024
	20 g Aktivkohle, C – 12.01 g/mol Dampfaktivkohle CAS-Nr.: 7440-44-0 – EG-Nr.: 231-153-3 WGK nwg Merck, 102186, SDB vom 12.05.2023
Achtung	50 g Kaliumhexacyanoferrat(III), K₃[Fe(CN)₆] – 329.25 g/mol Blutlaugensalz rot, Ferricyankalium, Kaliumcyanoferrat(III), Kaliumeisen(III)-cyanid CAS-Nr.: 13746-66-2 – EG-Nr.: 237-323-3 Eye Irrit. 2, Aquatic Chronic 2, WGK 2 H319 Verursacht schwere Augenreizung. H411 Giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P337+P313 Bei anhaltender Augenreizung: Ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. P391 Verschüttete Mengen aufnehmen. EUH032 Entwickelt bei Berührung mit Säure sehr giftige Gase. Merck, 104973, SDB vom 14.03.2024
Gefahr	5 g Natriumhydroxid, NaOH – 40.00 g/mol Ätznatron CAS-Nr.: 1310-73-2 – EG-Nr.: 215-185-5 Met. Corr. 1, Skin Corr. 1A, Eye Dam. 1, WGK 1 H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P260 Staub nicht einatmen. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304+P340+P310 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Sigma-Aldrich, 306576, SDB vom 02.03.2024
Gefahr	Ca. 300 g Phosphor(V)-oxid, P₄O₁₀ – 283.889 g/mol 1λ⁵,3λ⁵,5λ⁵,7λ⁵-Tricyclo[3.3.1.1^3,7]tetraphosphoxan-1,3,5,7-tetron (IUPAC), Diphosphorpentoxid, di-Phosphorpentoxid, Phosphorpentoxid CAS-Nr.: 1314-56-3 – EG-Nr.: 215-236-1 Skin Corr. 1A, Eye Dam. 1, WGK 1 H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. P260 Staub nicht einatmen. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304+P340+P310 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P363 Kontaminierte Kleidung vor erneutem Tragen waschen. EUH014 Reagiert heftig mit Wasser. Sigma-Aldrich, 431419, SDB vom 02.03.2024
Achtung	12.5 g Zink (Staub), Zn – 65.39 g/mol CAS-Nr.: 7440-66-6 – EG-Nr.: 231-175-3 Aquatic Acute/Chronic 1, WGK 2 H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P391 Verschüttete Mengen aufnehmen. P501 Inhalt/Behälter einer anerkannten Abfallentsorgungsanlage zuführen. Sigma-Aldrich, 209988, SDB vom 29.02.2024
Gefahr	225 mL Ethanol 99 % (absolut), C₂H₆O – 46.07 g/mol Alkohol, Ethylalkohol, Weingeist, Sprit CAS-Nr.: 64-17-5 – EG-Nr.: 200-578-6 Flam. Liq. 2, Eye Irrit. 2, WGK 1 H225 Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar. H319 Verursacht schwere Augenreizung. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P233 Behälter dicht verschlossen halten. P240 Behälter und zu befüllende Anlage erden. P241 Explosionsgeschützte elektrische/Lüftungs-/Beleuchtungsgeräte verwenden. P242 Funkenarmes Werkzeug verwenden. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Merck, 100983, SDB vom 01.03.2024
Gefahr	45 mL Salzsäure 37 %, HCl – 36.46 g/mol Salzsäure rauchend, Chlorwasserstoff-Lösung CAS-Nr.: 7647-01-0 – EG-Nr.: 231-595-7 Met. Corr. 1, Skin Corr. 1B, Eye Dam. 1, STOT SE 3 (Atmungssystem), WGK 1 H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H335 Kann die Atemwege reizen. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P261 Einatmen von Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol vermeiden. P271 Nur im Freien oder in gut belüfteten Räumen verwenden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Sigma-Aldrich, 339253, SDB vom 29.02.2024
Achtung	100 mL Salzsäure c(HCl) = 3 mol/L, HCl – 36.46 g/mol Chlorwasserstoff-Lösung CAS-Nr.: 7647-01-0 – EG-Nr.: 231-595-7 Met. Corr. 1, Skin Irrit. 2, Eye Irrit. 2, STOT SE 3 (Atmungssystem), WGK 1 H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H315 Verursacht Hautreizungen. H319 Verursacht schwere Augenreizung. H335 Kann die Atemwege reizen. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P261 Einatmen von Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol vermeiden. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P271 Nur im Freien oder in gut belüfteten Räumen verwenden. P302+P352 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser waschen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Merck, 480680, SDB vom 29.02.2024
Gefahr	250 mL Salpetersäure c(HNO₃) = 2 mol/L, HNO₃ – 63.01 g/mol Scheidewasser CAS-Nr.: 7697-37-2 – EG-Nr.: 231-714-2 Met. Corr. 1, Skin Corr. 1B, Eye Dam. 1, WGK 1 H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301+P330+P331 BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen oder duschen. P305+P351+P338+P310 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. Thermo Fischer, 44528, SDB vom 16.03.2024

Produkt

Chemikalie
	N,N′-Dimethyl-9,9′-biacridiniumdinitrat, C₂₈H₂₂N₄O₆ – 510.50 g/mol 10,10′-Dimethyl-9,9′-biacridiniumdinitrat (IUPAC), Lucigenin, 9,9′-Bis(N-methylacridiniumnitrat) CAS-Nr.: 2315-97-1 – EG-Nr.: 219-023-4 WGK 3 Sigma-Aldrich, M8010, SDB vom 24.03.2022

Verwendete Geräte, Versuchsaufbau

100-ml-Becherglas, 3 × 250-ml-Becherglas, 1000-ml-Becherglas, 2 × 600-ml-Becherglas, 250-ml-Tropftrichter, 500-ml-Zweihalskolben, 2000-ml-Dreihalskolben, 1000-ml-Dreihalskolben, KPG-Rührwerk, KPG-Rührer, Rührhülse, Dimroth-Kühler, Heizhaube, Thermometer (0–100 °C), Eisbad,
3 × 100-ml-Messzylinder, 50-ml-Messzylinder, Nutsche, 1000-ml-Saugflasche, Wasserstrahlpumpe, Exsikkator, Vakuumpumpe, Magnetrührer mit Heizfunktion, Magnetrührfisch, Waage, Spatel, Kühlschrank

Versuchsdurchführung

5 g Acridin werden in einem 500-ml-Zweihalskolben vorgelegt, in 50 mL N,N-Dimethylformamid gelöst und 3.8 mL Iodmethan zugegeben. Nun wird der KPG-Rührer mit dem KPG-Rührwerk verbunden und der Dimroth-Kühler auf den Kolben gesetzt. Mit einer Heizhaube wird unter Rühren für 1.5 Stunden zum Sieden erhitzt. Beim Abkühlen fällt als erstes Zwischenprodukt N-Methylacridiniumiodid (rotbraune Nadeln) aus.
Um alles N-Methylacridiniumiodid zu fällen, werden unter Rühren noch 150 mL Diethylether zugegeben. Das Gemisch wird einer Saugfiltration unterzogen und das gefällte N-Methylacridiniumiodid mit 150 mL Diethylether gewaschen. Das gewonnene Salz wird im Exsikkator über Aktivkohle getrocknet. In 200 mL dest. Wasser werden 4.5 g N-Methylacridiniumiodid gelöst und in einen 250-ml-Tropftrichter verbracht. 700 mL heißes dest. Wasser werden in einem 1000-ml-Becherglas vorgelegt und darin 50 g Kaliumhexacyanoferrat(III) gelöst. Die noch heiße Lösung wird in einen 2000-ml-Dreihalskolben überführt und mit 5 g Natriumhydroxid versetzt. Der Kolben wird nun mit dem gefüllten 250-ml-Tropftrichter, KPG-Rührer & Rührwerk und einem Dimroth-Kühler versehen. Unter Rühren lässt man nun die N-Methylacridiniumiodid-Lösung zutropfen. Ist dies beendet, wird mit einem Eisbad auf 0–5 °C abgekühlt. Mittels Saugfiltration wird das N-Methylacridon abgetrennt. Der Filterkuchen wird mit 250 mL kaltem dest. Wasser (10 °C) gewaschen und das rohe N-Methylacridon über Phosphor(V)-oxid im Vakuumexsikkator getrocknet. In einer 1000-ml-Dreihalskolbenrührapparatur mit Dimroth-Kühler und Heizhaube, werden 5 g N-Methylacridon, 225 mL Ethanol absolut und 45 mL Salzsäure 37 % vorgelegt. Unter Rühren wird das Gemisch auf 70 °C erhitzt. Über einen Zeitraum von 15 Minuten werden jetzt portionsweise 12.5 g Zink (Staub) eingetragen. Für weitere 20 Minuten wird die Lösung bei 70 °C gerührt. Mit einem Eisbad wird die Lösung auf 10–15 °C abgekühlt und einer Saugfiltration unterzogen. Der Filterkuchen wird zerrieben und unter Rühren in 100 mL Salzsäure c(HCl) = 3 mol/L gegeben. Jetzt wird zum Sieden erhitzt und die heiße Lösung abgesaugt. Das erhaltene N,N′-Dimethyl-9,9′-biacridiniumdichlorid wird im Vakuumexsikkator über Phosphor(V)-oxid getrocknet. In einem 600-ml-Becherglas werden 250 mL Salpetersäure c(HNO₃) = 2 mol/L vorgelegt, mit einem Magnetrührfisch versehen und auf einen Magnetrührer mit Heizfunktion gestellt. Nun werden unter Rühren 5 g N,N′-Dimethyl-9,9′-biacridiniumdichlorid eingetragen. Die Lösung wird für 10 Minuten bei 95 °C gerührt und noch heiß filtriert. Das erhaltene Filtrat wird über Nacht in einen Kühlschrank gestellt.

Am folgenden Tag werden die ausgefallenen Kristalle abgesaugt und in einem Vakuumexsikkator über Phosphor(V)-oxid getrocknet.

Um eine Zersetzung des Lucigenin zu vermeiden, sollte es in eine Braunglasflasche überführt werden.

Reaktionsgleichung

Abb. 1 – Darstellung von N-Methylacridiniumiodid aus Acridin.

Abb. 2 – Darstellung von N-Methylacridon aus N-Methylacridiniumiodid.

Abb. 3 – Umsetzung des N-Methylacridon zu N,N′-Dimethyl-9,9′-biacridiniumdichlorid.

Abb. 4 – Umsetzung des N,N′-Dimethyl-9,9′-biacridiniumdichlorid zu N,N′-Dimethyl-9,9′-biacridiniumdinitrat (Lucigenin).

Quellenangaben

[1]

Mephisto. Synthese von Lucigenin. λ » LambdaSyn, 2013. https://www.lambdasyn.org/synfiles/lucigenin.htm [16.02.2017]

[2]

R. G. Amiet. The preparation of lucigenin: An experiment with charm. J. Chem. Educ. 1982, 59 (2), 163. DOI: 10.1021/ed059p163

[3]

K. Lehmstedt und H. Hundertmark. Die Bildung von Diacridyl-Derivaten aus N-Methyl-acridon (IV. Mitteil. über Acridin). Ber. Dtsch. Chem. Ges. (A and B Series) 1929, 62 (4), 1065–1067. DOI: 10.1002/cber.19290620450

[4]

E. Bergmann und O. Blum-Bergmann. Zwei isomere ms-Tetrahydro-9.9′:-biacridyle (Bemerkung zu der gleichnamigen Arbeit von K. Lehmstedt). Ber. Dtsch. Chem. Ges. (A and B Series) 1930, 63 (4), 757–762. DOI: 10.1002/cber.19300630402

Synthesen