Versuchsbeschreibung

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 Symbole H- / EUH- / P-Sätze Menge

Acridin, C13H9N

Synonyme: Dibenzo[b,e]pyridin, 9-Azaanthracen
M: 179.22 g/mol

CAS-Nr.: 260-94-6
EG-Nr.: 205-971-6
UN-Nr.: 2713

WGK: 3

GHS07 – Ausrufezeichen

Achtung

H302: Gesundheitsschädlich bei Verschlucken.

5 g

N,N-Dimethylformamid, C3H7NO

M: 73.09 g/mol

CAS-Nr.: 68-12-2
EG-Nr.: 200-679-5
UN-Nr.: 2265

Reproduktionstoxizität-Kat.: 1B
WGK: 2

GHS02 – Flamme

GHS08 – Gesundheitsgefahr

GHS07 – Ausrufezeichen

Gefahr

H360D: Kann das Kind im Mutterleib schädigen.

H226: Flüssigkeit und Dampf entzündbar.

H312 + H332: Gesundheitsschädlich bei Hautkontakt oder Einatmen.

H319: Verursacht schwere Augenreizung.

P201: Vor Gebrauch besondere Anweisungen einholen.

P210: Vor Hitze schützen.

P302 + P352: BEI KONTAKT MIT DER HAUT: Mit viel Wasser und Seife waschen.

P305 + P351 + P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.

P308 + P313: BEI Exposition oder falls betroffen: Ärztlichen Rat einholen/ ärztliche Hilfe hinzuziehen.

50 mL

Iodmethan, CH3I

Synonyme: Methyliodid
M: 141.94 g/mol

CAS-Nr.: 74-88-4
EG-Nr.: 200-819-5
UN-Nr.: 2644

Karzinogenität-Kat.: 2
WGK: 3

GHS06 – Totenkopf mit gekreuzten Knochen

GHS08 – Gesundheitsgefahr

GHS09 – Umwelt

Gefahr

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.

P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden.

P302 + P352: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser und Seife waschen.

P304 + P340: Bei Einatmen: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen.

P305 + P351 + P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.

P308 + P310: BEI Exposition oder falls betroffen: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.

3.8 mL

Diethylether, C4H10O

Synonyme: Ether
M: 74.12 g/mol

CAS-Nr.: 60-29-7
EG-Nr.: 200-467-2
UN-Nr.: 1155

WGK: 1

GHS02 – Flamme

GHS07 – Ausrufezeichen

Gefahr

H224: Flüssigkeit und Dampf extrem entzündbar.

H302: Gesundheitsschädlich bei Verschlucken.

H336: Kann Schläfrigkeit und Benommenheit verursachen.

EUH019: Kann explosionsfähige Peroxide bilden.

EUH066: Wiederholter Kontakt kann zu spröder oder rissiger Haut führen.

P210: Von Hitze/Funken/offener Flamme/heißen Oberflächen fernhalten. Nicht rauchen.

P240: Behälter und zu befüllende Anlage erden.

P403 + P235: Kühl an einem gut belüfteten Ort aufgewahren.

300 mL

Aktivkohle, C

M: 12.01 g/mol

CAS-Nr.: 7440-44-0
EG-Nr.: 231-153-3
UN-Nr.: 1362

 

-

20 g

Kaliumhexacyanoferrat(III), K3[Fe(CN)6]

Synonyme: Blutlaugensalz rot, Ferricyankalium, Kaliumcyanoferrat(III), Kaliumeisen(III)-cyanid
M: 329.25 g/mol

CAS-Nr.: 13746-66-2
EG-Nr.: 237-323-3

WGK: 2

 

-

50 g

Natriumhydroxid, NaOH

Synonyme: Ätznatron
M: 40.00 g/mol

CAS-Nr.: 1310-73-2
EG-Nr.: 215-185-5
UN-Nr.: 1823

WGK: 1

GHS05 – Ätzwirkung

Gefahr

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.

P305 + P351 + P338: BEI BERÜHRUNG MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen.

P308 + P310: BEI Exposition oder falls betroffen: Sofort GIFTINFORMATIONS-ZENTRUM oder Arzt anrufen.

5 g

Phosphor(V)-oxid, P4O10

Synonyme: Diphosphorpentoxid, di-Phosphorpentoxid, Phosphorpentoxid
M: 283.92 g/mol

CAS-Nr.: 1314-56-3
EG-Nr.: 215-236-1
UN-Nr.: 1807

WGK: 1

GHS05 – Ätzwirkung

Gefahr

H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.

EUH014: Reagiert heftig mit Wasser.

P280: Schutzhandschuhe/ Schutzkleidung/ Augenschutz/ Gesichtsschutz tragen.

P260: Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol 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/duschen.

P304 + P340 + P310: BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.

P305 + P351 + P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.

ca. 300 g

Zink Staub, Zn

M: 65.37 g/mol

CAS-Nr.: 7440-66-6
EG-Nr.: 231-175-3
UN-Nr.: 3077

WGK: 2

GHS09 – Umwelt

Achtung

H410: Sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung.

P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden.

12.5 g

Ethanol 99 % absolut, C2H6O

Synonyme: Alkohol, Weingeist, Ethylalkohol, Sprit
M: 46.07 g/mol

CAS-Nr.: 64-17-5
EG-Nr.: 200-578-6
UN-Nr.: 1170

WGK: 1

GHS02 – Flamme

GHS07 – Ausrufezeichen

Gefahr

H225: Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar.

H319: Verursacht schwere Augenreizung.

P210: Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen und anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen.

P240: Behälter und zu befüllende Anlage erden.

P305 + P351 + P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.

P403 + P233: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. Behälter dicht verschlossen halten.

225 mL

Salzsäure 37 %, HCl

Synonyme: Salzsäure rauchend
M: 36.46 g/mol

CAS-Nr.: 7647-01-0
EG-Nr.: 231-595-7
UN-Nr.: 1789

WGK: 1

GHS05 – Ätzwirkung

GHS07 – Ausrufezeichen

Gefahr

H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein.

H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.

H335: Kann die Atemwege reizen.

P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen.

P301 + P330 + P331: BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen.

P305 + P351 + P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.

P308 + P310: BEI Exposition oder falls betroffen: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.

45 mL

Salzsäure c(HCl) = 3 mol/L, HCl

M: 36.46 g/mol

CAS-Nr.: 7647-01-0
EG-Nr.: 231-595-7
UN-Nr.: 1789

WGK: 1

GHS05 – Ätzwirkung

Achtung

H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein.

100 mL

Salpetersäure c(HNO3) = 2 mol/L, HNO3

Synonyme: Scheidewasser
M: 63.01 g/mol

CAS-Nr.: 7697-37-2
EG-Nr.: 231-714-2
UN-Nr.: 3264

WGK: 2

GHS05 – Ätzwirkung

Gefahr

H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.

P260: Staub / Rauch / Gas / Nebel / Dampf / Aerosol nicht einatmen.

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/duschen.

P305 + P351 + P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.

P405: Unter Verschluss lagern.

P501: Inhalt/ Behälter in einer anerkannten Abfallentsorgungsanlage zuführen.

250 mL

 

Produkt

Chemikalie Symbole H- / EUH- / P-Sätze Menge
Daten von: Sigma-Aldrich, M8010, SDB vom 06.08.2013

N,N′-Dimethyl-9,9′-biacridiniumdinitrat, C28H22N4O6

Synonyme: Lucigenin, 9,9′-Bis-(N-methylacridiniumnitrat)
M: 510.50 g/mol

CAS-Nr.: 2315-97-1
EG-Nr.: 219-023-4

WGK: 3

 

-

 

 

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

Darstellung von N-Methylacridiniumiodid aus Acridin:

Reaktionsgleichung Darstellung von N-Methylacridiniumiodid aus Acridin

 

Darstellung von N-Methylacridon aus N-Methylacridiniumiodid:

Reaktionsgleichung Darstellung von N-Methylacridon aus N-Methylacridiniumiodid

 

Umsetzung des N-Methylacridon zu N,N′-Dimethyl-9,9′-biacridiniumdichlorid:

Reaktionsgleichung Umsetzung des N-Methylacridon zu N,N′-Dimethyl-9,9′-biacridiniumdichlorid

 

Umsetzung des N,N′-Dimethyl-9,9′-biacridiniumdichlorid zu Lucigenin:

Reaktionsgleichung Umsetzung des N,N′-Dimethyl-9,9′-biacridiniumdichlorid zu Lucigenin

 

Quellenangaben

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

[2] R. G. Amiet. The preparation of lucigenin: An experiment with charm. J. Chem. Educ.  1982, 59, 163. http://dx.doi.org/10.1021/ed059p163

[3] Kurt Lehmstedt, Heinrich Hundertmark. Die Bildung von Diacridyl-Derivaten aus N-Methyl-acridon (IV. Mitteil. über Acridin). Ber. Dtsch. Chem. Ges. (A and B Series)  1929, 62, 1065–1067. http://dx.doi.org/10.1002/cber.19290620450

[4] Ernst Bergmann, Ottilie 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, 757–762. http://dx.doi.org/10.1002/cber.19300630402

 

Download

N,N′-Dimethyl-9,9′-biacridiniumdinitrat (Lucigenin)

 

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