Springen naar inhoud

Fenacetine en caffeine scheiden


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Spink

    Spink


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 13 december 2006 - 22:04

Ik wil met behulp van een scheidtrechter een mengsel van fenacetine en caffe´ne scheiden. Het principe is gebaseerd op het veranderen van de pH waardoor beide stoffen al dan niet geprotoneerd worden (afhankelijk van hun pKa) en zo ofwel naar de organische ofwel naar de waterfase gaan.
Het probleem is dat beide stoffen zwakke basen zijn en het lijkt me dus niet echt haalbaar om ze te scheiden op deze manier. Probleem is dat we enkel deze manier mogen gebruiken... :oops:

De oplosbaarheden van beide stoffen zijn als volgt:
- fenacetine: 1 in 1300 water, 1 in 15 alcohol, 1 in 14 chloroform, 1 in 90 ether
- caffe´ne: 1 in 46 water, 1 in 66 alcohol, 1 in 50 aceton, 1 in 5,5 chloroform, 1 in 530 ether

En de pKa-waarden:
- fenacetine: 2,2
- caffeine: 1 (hebben ze mij gezegd, maar ik ben ook al 10,4 en 14 tegengekomen)

Heeft er iemand een idee of dit haalbaar is op de ÚÚn of andere manier?
Alvast bedankt!

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

jorgensw

    jorgensw


  • >100 berichten
  • 147 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 13 december 2006 - 22:17

Ik heb even gekeken naar de structuren van de twee. Een pKa van fenacetine van 2,2 kan ik me voorstellen. Na protoneren wordt de minlading gestabiliseerd via de aromatische ring en de carbonyl.
Maar hoe kom je bij een pKa van 1 van caffeine? Volgens mij kan je hier haast geen proton afkrijgen. Ik zou eerder een pKa van 35-40 voorstellen.
Heeft iemand suggesties?

#3

Beryllium

    Beryllium


  • >5k berichten
  • 6314 berichten
  • Minicursusauteur

Geplaatst op 14 december 2006 - 10:39

Misschien een typefoutje? 1 --> 10 ?
You can't possibly be a scientist if you mind people thinking that you're a fool. (Douglas Adams)

#4

Napoleon1981

    Napoleon1981


  • >1k berichten
  • 2399 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 14 december 2006 - 13:00

De pKa van 10,4 is de juiste voor caffeine.

Stel de pH van de oplossing in op ongeveer 6, de fenacetine is nu gedeprotoneerd dus ongeladen en gaat dus makkelijk naar de organische fase. Caffeine zit daar en tegen nog 4 pH units weg van zijn pKa dus deze is nog volledig geladen en zal daarom goed in de waterfase blijven.

De organische fase maakt volgens mij niet heel veel uit. Ik zou een extractie doen met bijvoorbeeld water en methyl-tertbutyl ether (dit is niet zo vluchtig en brandbaar als diethyl ether).

Veranderd door Napoleon1981, 14 december 2006 - 13:05


#5

Spink

    Spink


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 14 december 2006 - 21:21

Ik heb even gekeken naar de structuren van de twee. Een pKa van fenacetine van 2,2 kan ik me voorstellen. Na protoneren wordt de minlading gestabiliseerd via de aromatische ring en de carbonyl.

Hmmm, het lijkt erop dat mijn redenering over die pKa's een beetje fout zit als ik het zo hoor... :oops:

Ik neem even de structuren erbij. Voor fenacetine dacht ik ook eerst zoals jorgensw: het proton op de stikstof gaat eraf en dan wordt de negatieve lading gestabiliseerd via de ring en de carbonyl. Maar een pKa van 2,2 zou wel betekenen dat het een vrij sterk zuur is en dat kan bijna niet... wij hebben geleerd dat een amide (want dat is het uiteindelijk toch) als zuur erg zwak is met een pKa van ongeveer 14. Die 2,2 ligt daar dan toch heel ver vandaan... de stabilisatie door de ring kan toch nooit zo'n daling tot gevolg hebben?
Degene die ons begeleidt, zei dat fenacetine een zwakke base was (ik ben het zelf ook ergens in een oud artikel tegengekomen) en dat zou betekenen dat die N waar reeds een proton opzit nog een proton gaat opnemen zodat er een postieve lading op de N komt. Persoonlijk vind ik dit een vreemd idee... wat denken jullie ervan? Welke redenering is de juiste? Ik ben wel vaak in de war met die pKa's, want soms hoort die pH bij het zuur/base en soms bij het geconjugeerde zuur/base... heeft dat er misschien iets met te maken?

Het tweede probleem is die caffeine. De pKa zou volgens de boeken inderdaad 10,4 zijn, maar dat betekent dan toch dat het een vrij sterke base is? (en het is zeker een heel zwakke base, daar ben ik zeker van)
Tegen mij zei de begeleider dat die pKa in de boeken niet klopte en dat het iets van pKa 1 moest zijn voor de basische vorm, dus een heel zwakke base.
Die pKa 10,4 , bij welke overgang hoort die volgens jullie? Bij de overgang "proton op de N waar geen methyl opstaat naar N zonder proton"? Dan zou die 10,4 toch betekenen dat het een sterke base is?

Ik kan het eerlijk gezegd niet meer volgen... ik dacht dat ik het systeem van de pKa's onder de knie had, maar dit is toch maar een vreemd geval. 8-[

Veranderd door Spink, 14 december 2006 - 21:24


#6

Napoleon1981

    Napoleon1981


  • >1k berichten
  • 2399 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 14 december 2006 - 22:49

Je hebt je facts niet straight. Een pKa zegt niks over het zuur zijn of base zijn van een compound.

Je hebt zuren met een pKa van circa 10 (bijvoorbeeld een fenol)
Je hebt basen met een pKa van circa 5 (voorbeeld een NH2 groep aan een benzeenring).

Een base met een pKa van 2,2 is nog steeds een zwakke base, controleer eens je definitie van een sterk zuur en een sterke base, dit heeft met de ionisatie graad te maken.

Het geval is heel normaal, en je bergeleider zit 100% fout als er gezegd wordt dat de pKa in de buurt van 1 zit. Volgens mij verwart je begeleider hier pKa met pKb en zelfs dan is het nog geen 1 trouwens.

#7

jorgensw

    jorgensw


  • >100 berichten
  • 147 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 15 december 2006 - 13:05

Maar weet iemand al welk proton er het eerst afgaat in caffeine?

#8

Fuzzwood

    Fuzzwood


  • >5k berichten
  • 11101 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 15 december 2006 - 13:55

Alleen fenacetine wil je geprotoneerd hebben toch?

Veranderd door FsWd, 15 december 2006 - 13:56


#9

Napoleon1981

    Napoleon1981


  • >1k berichten
  • 2399 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 15 december 2006 - 17:19

Maar weet iemand al welk proton er het eerst afgaat in caffeine?

Hoeveel pKa`s heeft caffeine, welke denk je dan dat er gaat?

#10

Spink

    Spink


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 15 december 2006 - 18:51

Caffeine heeft toch helemaal geen protonen om af te geven? Die gaat volgens mij alleen protonen afgeven...

@Napoleon: ik weet dat er basen zijn met een lage pKa en zuren met een hoge pKa, maar de pKa zegt toch ook iets over de sterkte van een zuur of base?
Een zuur met een lage pKa is een sterk zuur en omgekeerd voor de base.

Ik heb vandaag er nog met een aantal mensen over gesproken en hieruit hebben we het volgende besloten:

- fenacetine: zwakke base -> is geprotoneerd (en dus positief geladen) als de pH een stuk onder de 2,2 is en is gedeprotoneerd (dus niet geladen) als de pH een stuk boven de 2,2 is.

- caffeine heeft een pKa-waarde van 0,61. Dit heb ik in een grote lijst met pKa-waarden gevonden en sluit dus goed aan bij de pKa 1 waar ik het eerder over had. De pKa-waarde van caffe´ne kan blijkbaar ook 10,4 zijn (dat is inderdaad ook in boeken terug te vinden), maar dat lijkt me hier niet van toepassing want een pKa van 10,4 is een sterke base zoals de amines en is hier geen sprake van.
Dus dat zou willen zeggen dat als de pH een stuk onder 0,6 zit dat caffe´ne dan geprotoneerd (en dus geladen) is en een stuk boven de 0,6 niet geprotoneerd en dus niet geladen.

Dus ofwel moet ik een pH instellen tussen 0,6 en 2,2 om ze te scheiden, maar dat wordt sowieso moeilijk. Ofwel moet ik gewoon een neutrale pH nemen (dus beide zijn niet geladen) en gaan werken met ether. Dus enkel gebruik maken van het verschil in oplosbaarheid: fenacetine -> slecht oplosbaar in water maar wel vrij goed in ether en voor caffe´ne geldt het tegenovergestelde.

Wat denken jullie?

#11

jorgensw

    jorgensw


  • >100 berichten
  • 147 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 15 december 2006 - 20:00

Geplaatste afbeelding

Welk proton heeft een pKa van 1 en/of welke van 10?

Van de vier keuzes zou ik dus kiezen voor het proton aan de koolstof in de vijfring. Maar ik zou dus zelf inschatten dat hier de pKa 35 is.
Kan iemand dit uitleggen?

#12

Napoleon1981

    Napoleon1981


  • >1k berichten
  • 2399 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 15 december 2006 - 21:00

Caffeine heeft toch helemaal geen protonen om af te geven? Die gaat volgens mij alleen protonen afgeven...
?

Het is inderdaad proton opnemen, versprak me op de opmerking van jorgensw.

@Napoleon: ik weet dat er basen zijn met een lage pKa en zuren met een hoge pKa, maar de pKa zegt toch ook iets over de sterkte van een zuur of base?
Een zuur met een lage pKa is een sterk zuur en omgekeerd voor de base.


De ionisatiegraad zegt wat over de sterkte van een zuur of base, niet de pKa. Een sterk zuur of sterke base ioniseerd voor meer dan 99% [!]

Beide zijn dus gewoon zwakke basen.

- caffeine heeft een pKa-waarde van 0,61. Dit heb ik in een grote lijst met pKa-waarden gevonden en sluit dus goed aan bij de pKa 1 waar ik het eerder over had. De pKa-waarde van caffe´ne kan blijkbaar ook 10,4 zijn (dat is inderdaad ook in boeken terug te vinden), maar dat lijkt me hier niet van toepassing want een pKa van 10,4 is een sterke base zoals de amines en is hier geen sprake van.
Dus dat zou willen zeggen dat als de pH een stuk onder 0,6 zit dat caffe´ne dan geprotoneerd (en dus geladen) is en een stuk boven de 0,6 niet geprotoneerd en dus niet geladen.

Dus ofwel moet ik een pH instellen tussen 0,6 en 2,2 om ze te scheiden, maar dat wordt sowieso moeilijk. Ofwel moet ik gewoon een neutrale pH nemen (dus beide zijn niet geladen) en gaan werken met ether. Dus enkel gebruik maken van het verschil in oplosbaarheid: fenacetine -> slecht oplosbaar in water maar wel vrij goed in ether en voor caffe´ne geldt het tegenovergestelde.

Wat denken jullie?


Ik denk dus onzin. Lees deze link maar eens. Hier staat prima uitgelegd wat gebeurd wanneer je lager dan 10 gaat zitten met je pH. Caffeine is dan gewoon neutraal.

#13

Spink

    Spink


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 15 december 2006 - 21:02

Nou, dat is een structuur van formaat! :oops:

Die pKa 10,4 kan ik zelf niet thuisbrengen... maar pKa 1 hoort volgens mij bij ÚÚn van de stikstoffen. Het is moeilijk te zeggen welke stikstof. Maar het hoort zeker niet bij een koolstof. (ook die 10,4 niet) Geen enkele koolstof gaat hier protonen opnemen of afgeven volgens mij.

#14

Spink

    Spink


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 15 december 2006 - 21:05

De ionisatiegraad zegt wat over de sterkte van een zuur of base, niet de pKa. Een sterk zuur of sterke base ioniseerd voor meer dan 99%.

Wat zegt de pKa dan wel als die niks zegt over de sterkte van een zuur of base?

#15

Napoleon1981

    Napoleon1981


  • >1k berichten
  • 2399 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 15 december 2006 - 21:15

Dit stikstof atoom bedoel ik.

Dit is het meest voor de hand liggende stikstof atoom hoor. Zuur en basische eigenschappen zijn prima te voorspellen en heeft niets met voodoo magic te maken.

De pKa zegt welke bij welke pH 50% van de stof geioniseerd en 50% ongeioniseerd is.

De kunst bij je liquid liquid extractie is dus 2 pH units weg te zitten bij de pKa van beide stoffen dus 10,4 en 2,2. Beide zijn basen zoals je al zei.

Ik zou deze liquid liquid extractie dan zo aan pakken. De pH van (10,4 +2,2)/2 = 6.3 ligt tussen beide waarden in. Bij een pH van 6,3 is caffeine dus bij benadering 100% gedeprotoneerd en fenacetine dus bij benadering voor 100% geprotoneerd. Caffeine gaat dus naar de organische fasen en fenacetine blijft in de water fase.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures