Reaktion von Cyclohexen mit Brom und Kaliumpermanganat

Demonstrationsexperiment auf Video

Reaktion von Cyclohexen mit Brom und Kaliumpermanganat

Lernziel: Nachweis der C = C -Doppelbindung

Peter Keusch

English version

Chemikalien:
Cyclohexen
Benzol
10^-2 M wässerige Brom - Lösung (1.28 g Brom / 800 mL H₂O)
10^-4 M wässerige KMnO₄ - Lösung (12.6 mg KMnO₄ / 800 mL H₂O)

Geräte und Glaswaren:
4 graduierte Mischzylinder mit Stopfen, 500 mL
2 Pipetten 1 mL, graduiert in 0.1 mL
2 Peleusbälle
4 Schappdeckelgläser 10 mL

Gefahren und Sicherheitsmaßnahmen:

Benzol wird leicht durch die Haut aufgenommen! Bei Verschlucken folgen Magenschmerzen und bei verzögerter Entfernung auch Störungen des zentralen Nervensystems. Die chronische Einwirkung führt nach langer, symptomfreier Latenzzeit zu Schädigungen der Blutbildungsorgane und Bildung von Krebsgewebe.

Benzol und Cyclohexen sind leicht entflammbar.

Brom verursacht schwere Verätzungen. Dämpfe reizen Augen und Schleimhäute.

Bromwasser ist gesundheitsschädigend. Es führt zur Reizung der Haut. Langer Kontakt kann den Augen schaden.

Schutzbrille und Schutzhandschuhe erforderlich. Das Experiment ist in einem Tischabzug durchzuführen!

Versuchsdurchführung:

Jeweils zwei Schnappdeckelgläser enthalten 0.75 mL Benzol bzw. 0.8 mL Cyclohexen. Je zwei Standzylinder sind mit 10^-2 M Brom - Lösung bzw.
10^-4 M wässeriger KMnO₄ - Lösung gefüllt, die mit Benzol bzw. Cyclohexen versetzt werden.

Zylinder 1 400 mL wässerige Brom - Lösung 0.75 mL Benzol
Zylinder 2 400 mL wässerige Brom - Lösung 0.8 mL Cyclohexen
Zylinder 3 400 mL wässerige Permanganat - Lösung 0.75 mL Benzol
Zylinder 4 400 mL wässerige Permanganat - Lösung 0.8 mL Cyclohexen

Die Mischzylinder werden kräftig geschüttelt.

Versuchsergebnis:

Mit Benzol ist keine Reaktion festzustellen. Cyclohexen reagiert sowohl mit der Brom- als auch mit der Permanganat - Lösung. Bromwasser wird entfärbt. Die rotviolette Farbe des Permanganat schlägt nach braun um.

Videoclip (Download RealPlayer .rm file )

Deutung des Versuchsergebnisses:

Die Entfärbung des Bromwassers dient dem Nachweis der C = C -Doppelbindung. Brom wird an Alkene addiert. In wasserfreien Lösungsmitteln (Chloroform) fällt ein Dibromaddukt an - so reagiert z.B. Ethen mit Brom unter Bildung von 1,2-Dibromoethan. In Bromwasser wird das entsprechende Bromhydrin gebildet.

Abb. 1 Bromierung von Cyclohexen

Nähert sich das Brommolekül dem Bereich der p - Bindung, so erfährt es eine Polarisierung. Durch die hohe Elektronendichte der Doppelbindung wird ein Dipol induziert. Ein Bromatom tragt eine positive, das andere eine negative Partialladung. Nach heterolytischer Spaltung des Brommoleküls reagiert das positiv geladene Bromatom als Elektrophil mit der Doppelbindung unter Bildung eines zyklischen Bromoniumions. Der anschließende Angriff des Bromidions auf den dreigliedrigen Ring kann nur von der Rückseite erfolgen, da der Angriff auf die Vorderseite sterisch gehindert ist. Die Addition von Brom an Cyclohexen führt zur Bildung des trans-1,2- Dibromcyclohexans (als Racemat) (1). Liegt ein weiteres Nucleophil wie Wasser oder Alkohol vor, so kann auch dieses das zyklische Bromoniumion unter Bildung von Alkohol bzw. Ether angreifen (2).

Auch die Hydroxylierung mit Permanganat dient dem qualitativen Nachweis der C = C -Doppelbindung (Bayer-Probe). Permanganat reagiert mit Cyclohexen unter Bildung eines Diols, wobei es zu Braunstein reduziert wird (3).

Abb. 2 Hydroxylierung von Cyclohexen

Da eine syn-Hydroxylierung vorliegt wird als Zwischenstufe die Bildung eines zyklischen Hypomanganat-Esters angenommem, dessen Hydrolyse zum Glykol führt. Mit Hilfe von ¹⁸ O-markiertem Permanganat konnte gezeigt werden, daß beide Sauerstoffatome des Glykols aus dem Permanganat stammen, nicht aus dem Lösungsmittel (4).

Hinweis:
Experimente in Projektion Hydroxylierung des Propens

Liste der Experimente