← Zurück zur Übersicht

N-Methylierung von Glycin

ID: 181803  |  Nr: 631  |  Institut für Chemieinformation

Schülerversuch ab Jahrgangsstufe 5

Kategorie: Nachweise

Hinweis: Die Übernahme in das DEGINTU-Konto zwecks Gefährdungsbeurteilung und deren Dokumentation wird empfohlen!
📄 Als PDF herunterladen
📥 Anmelden, um in DEGINTU zu übernehmen
📝 In DEGINTU registrieren
Dauerhafte Archivierung (DOI)

DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.22928398

📦 Originalveröffentlichung herunterladen
🔄 Aktuelle Versuchsvorschrift herunterladen
Reaktionsgleichung

3 Glycin (C2H5NO2 (s)) + 2 Trioxan (C3H6O3 (s)) + 6 Oxalsäure (C2O4H2 (s)) → 3 Dimethylglycin (C4H9NO2 (s)) + 12 Kohlenstoffdioxid (CO2 (g)) + 6 Wasser (H2O(l))

Reaktionsmechanismus:

1 Bildung des Aminols, 2 Protonierung des Aminols, 3/4 Wasserabspaltung zum Iminium, 5/6 Reduktion des Imins zum Sarcosin (sekundäres Amin). Wiederholung Reaktionskette mit höherer Reaktionsgeschwindigkeit bis zum Dimethylglycin (tertiäres Amin).

Durchführung
  1. Ansatz herstellen (Verreiben): Im Mörser 225 mg Glycin (3,0 mmol), 810 mg 1,3,5 Trioxan (9,0 mmol) und 756 mg  Oxalsäuredihydrat (6,0 mmol) sorgfältig und homogen innig verreiben, bis ein homogenes Pulvergemisch vorliegt. 
  2. Überführen in das Reaktionsgefäß: Das feste Gemisch wird mithilfe eines Feststofftrichters quantitativ in ein Reagenzglas (RG) überführt (ggf. mit Spatel nachführen; anhaftende Reste durch leichtes Klopfen lösen).
  3. Aufbau: Das RG wird mittels Lochstopfen verschlossen in das ein Steigrohr als ein luftgekühlter Rückflusskühler gesteckt ist.
  4. Erhitzen / Reaktionsführung: Das RG wird im Heißluftstrom bei 150°C (oder einer anderen vergleichbar kontrollierten Wärmequelle) vorsichtig erhitzt, bis sich im Steigrohr sichtbares Kondensat niederschlägt (ca. 10 min).
  5. Das HG wird abgestellt und das Reaktionsgemisch auf ca. 50°C abgekühlt. Achtung: Längeres Erhitzen führt zur dunkelbrauner Färbung die auf die Bildung von Zersetzungsprodukte hindeuetet.
  6. Zur erkalteten Reaktionsmischung werden 10 ml Wasser zugegeben. Es bildet sich eine orange gefärbte klare Lösung.
  7. Die Hälfte der Mischung wird in ein Reagenzglas transferiert und mit 1 ml Dragendorff- Reagenz versetzt. Es bildet sich sofort ein orangeroter Niederschlag.=> Nachweis tert. Amin!
  8. Optional:  Ca. 0,5 ml der Reaktionsmischung werden mittig auf ein Uhrglas (auf Overhead-Projektor) gegeben. An den Rand des Uhrglases wird ein Tropfen Dragendorff-Reagenz plaziert. 
    Mittels Glassstab wird das Dragendorff-Reagenz mit der Reaktionsmischung vermengt. Die Bildung das Niederschlages läßt sich in der Projektion beobachten. 
  9. Optional - TLC:  Auf einer DC-Platte werden 200 µl der Reaktionsmischung und als Vergleich Glycin-Lösung aufgetragen und mit einer mobilen Phase aus Aceton (5 ml) : Isopropanol (5 ml) : Essigessenz (25%-ig; 4 ml) chromatographiert. 
    Nach dem Trocknen (Föhn) wird die Platte zuerst mit Ninhydrin-Sprühreagenzlösung flächig besprüht. Beim Trockenföhnen entwickelt sich nur ein violetter Fleck auf der Glycin-Spur => primäres Amin
    Ein eventuell auftretender leich gelblicher Fleck bei der Reaktionsmischung würde die Zwischenstufe  Monomethylglycin (Sarcosin) anzeigen => sekundäres Amin.
  10. Nun wird die Platte flächig mit Dragendorff-Reagenz besprüht. Bei der Reaktionsmischung zeigt kurz oberhalb der Startlinie ein orangeroter Fleck Dimethylglycin an. => tert. Amin

Beobachtungen während des Erhitzens (zur Prozesskontrolle):

  • Nach ca. 2 min beginnt die Mischung zu sintern und kurz danach bildet sich eine klare Lösung unter Bläschenbildung (CO2) und Kondensat an der RG-Wand.
  • Die Lösung färbt sich langsam gelblich und ist nach ca. 5 min orangerot.
  • Man erwärmt weiter bis nach ca. 10 min Gesamtzeit Kondensat im Steigrohr anfällt. Die Reaktionsmischung (Temp. ca. 105°C) ist nun dunkelrot.

DC auf Silicagel (2,5*7,5 cm); mobile Phase: 5 mL Aceton, 5 mL Isopropanol, 4 mL Essigessenz (25%-ig) :  Rf: Dimethylglycin 0,14, Glycin 0,47  (Sarcosin 0,21)

Geräte & Material

Abzug, Mörser mit Pistill, Feststofftrichter, Reagenzglas (RG) 18 x180 mm mit Gummistopfen und Steigrohr, Reagenzgläser 16 x 160 mm regelbares Heißluftgebläse (HG), Becherglas, Reagenzglasständer, Reagenzglasklammer 

Gefahrstoffe
Name Formel CAS-Nr. H-Sätze P-Sätze Piktogramme
Aceton CH₃COCH₃ 67-64-1
H225 – Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar.
H319 – Verursacht schwere Augenreizung.
H336 – Kann Schläfrigkeit und Benommenheit verursachen.
EUH066 – Wiederholter Kontakt kann zu spröder oder rissiger Haut führen.
P210 – Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen und anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen.
P233 – Behälter dicht verschlossen halten.
P240 – Behälter und zu befüllende Anlage erden.
P241 – Explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel / Lüftungsanlagen / Beleuchtung /... verwenden.
P242 – Nur funkenfreies Werkzeug verwenden.
P305+P351+P338 – BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsennach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
GHS02, GHS07
Glycin NH₂CH₂COOH 56-40-6
Kohlendioxid CO₂ 124-38-9
Oxalsäure-2-Hydrat (COOH)₂·2H₂O 6153-56-6
H318 – Verursacht schwere Augenschäden.
H302+H312 – Gesundheitsschädlich bei Verschlucken oder Hautkontakt
P264 – Nach Gebrauch ... gründlich waschen.
P270 – Bei Gebrauch nicht essen, trinken oder rauchen.
P280 – Schutzhandschuhe / Schutzkleidung / Augenschutz / Gesichtsschutz tragen.
P501 – Inhalt / Behälter ... zuführen.
P302+P352+P312 – BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser und Seife waschen. Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.
P305+P351+P338+P310 – BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.
GHS05, GHS07
2-Propanol C₃H₇OH 67-63-0
H225 – Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar.
H319 – Verursacht schwere Augenreizung.
H336 – Kann Schläfrigkeit und Benommenheit verursachen.
P210 – Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen und anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen.
P233 – Behälter dicht verschlossen halten.
P240 – Behälter und zu befüllende Anlage erden.
P241 – Explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel / Lüftungsanlagen / Beleuchtung /... verwenden.
P242 – Nur funkenfreies Werkzeug verwenden.
P305+P351+P338 – BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsennach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
GHS02, GHS07
1,3,5-Trioxan C₃H₆O₃ 110-88-3
H228 – Entzündbarer Feststoff.
H335 – Kann die Atemwege reizen.
H361d – Kann vermutlich das Kind im Mutterleib schädigen.
P202 – Vor Gebrauch alle Sicherheitshinweise lesen und verstehen.
P210 – Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen und anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen.
P240 – Behälter und zu befüllende Anlage erden.
P241 – Explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel / Lüftungsanlagen / Beleuchtung /... verwenden.
P261 – Einatmen von Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol vermeiden.
P308+P313 – BEI Exposition oder falls betroffen: Ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen.
GHS02, GHS07, GHS08
Wasser, entionisiert H₂O 7732-18-5
Ninhydrin-Sprühlösung 0,5% in Ethanol C₉H₆O₄ 485-47-2
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.
P403+P233 – Behälter dicht verschlossen an einem gut belüfteten Ort aufbewahren.
P305+P351+P338 – BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsennach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
GHS02, GHS07
Essigsäure 25% CH₃COOH·aq
H314 – Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.
P280 – Schutzhandschuhe / Schutzkleidung / Augenschutz / Gesichtsschutz tragen.
P363 – Kontaminierte Kleidung vor erneutem Tragen waschen.
P308+P310 – BEI Exposition oder falls betroffen: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.
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 Kontaktlinsennach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
GHS05
N,N-Dimethylglycin C₄H₉NO₂ 1118-68-9
H302 – Gesundheitsschädlich bei Verschlucken.
P264 – Nach Gebrauch ... gründlich waschen.
P270 – Bei Gebrauch nicht essen, trinken oder rauchen.
P280 – Schutzhandschuhe / Schutzkleidung / Augenschutz / Gesichtsschutz tragen.
P301+P312 – BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM / Arzt ... anrufen.
GHS07
Persönliche Schutzausrüstung
  • Eine Gestellschutzbrille ist zu tragen.
  • Als Spritzschutz dienen Nitril-Einmalhandschuhe.
⚠ Gefahren
  • durch Einatmen
  • durch Hautkontakt
  • durch Augenkontakt
⚠ Weitere Gefahren und Hinweise
  • Entstehungsbrände
    Entstehungsbrände mit Feuerlöscher bekämpfen. Schülerinnen und Schüler halten sicheren Abstand. Können diese nicht sofort gelöscht werden, Raum unverzüglich verlassen und Feuerwehr sowie Schulleitung alarmieren. Personenbrände mit Handbrause oder ggf. Feuerlöscher unverzüglich bekämpfen, hier zählt jede Sekunde!

Besprühen der DC-Platten mit Sprühreagenz im Abzug durchführen. Karton als Rückwand verwenden. 
Trockenföhnen der DC-Platten im Abzug durchführen. 

Heiße Oberfläche der Düsen am Heißluftgebläse bei und kurz nach Betrieb beachten! Verbrennugnsgefahr.  

Substitution Substitution 1
Substitution von Gefahrstoffen, Verwendungsformen und -verfahren wurde geprüft. Der Versuch ist zur Vermittlung wesentlicher Lerninhalte nicht verzichtbar und kann unter Einhaltung der in der Versuchsvorschrift genannten Einschränkungen und mit den dort genannten Schutzmaßnahmen durchgeführt werden.
Gefährliche Stoffeigenschaften oder andere Gefährdungen, die eine Durchführung durch Schüler/innen oder Lehrkräfte grundsätzlich ausschließen würden, sind nicht bekannt. Die Stoffliste DGUV Information 213-098 in degintu.dguv.de wurde berücksichtigt.

Ja, die Substitution des Paraformaldehyds durch Trioxan und der Ameinsäure durch Oxalsäuredihydrat reduziert die Gefahren und macht die Reaktionsführerung sicherer

Die reduktive n-Methylierung ist die Voraussetzung die Aminosäure mittels Dragendorff-Reagenz nachweisen zu können.

Medien & Abbildungen
N,N-Dimethylglycin.png
N,N-Dimethylglycin.png

N,N-Dimethylglycin

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9d/N%2CN-Dimethyl_glycine_Structural_Formula_V1.svg/250px-N%2CN-Dimethyl_glycine_Structural_Formula_V1.svg.png

Literatur

Substitution des Paraformaldehyds:  Proske W. und Klemeyer H. unveröffentlichte Mitteilung

Substitution der Ameisensäure: Rosenau T. et al. SYNTHETIC COMMUNICATIONS, 32(3), 457–465 (2002) A SOLVENT-FREE AND FORMALIN-FREE ESCHWEILER-CLARKE METHYLATION FOR AMINES; https://sl1nk.com/jxnxnwc (Substitution der Ameisensäure)