Perchlorsäuretitration in wasserfreier Essigsäure
Wie schwache Basen in wasserfreier Essigsäure mit Perchlorsäure bestimmt werden, welche Rolle Acetat und Acetanhydrid spielen, welche Gruppen nicht erfasst werden und wie man den Endpunkt anzeigt.
Das Wichtigste in Kürze
- Die Perchlorsäuretitration bestimmt schwache Basen in wasserfreier Essigsäure mit Perchlorsäure-Maßlösung.
- Titriert wird überwiegend Acetat, das die Base mit dem Lösungsmittel bildet; Natriumacetat und Zinkacetat sind direkt titrierbar.
- In Eisessig ist Acetat stärker basisch als Chlorid.
- Überschüssiges Acetanhydrid acetyliert primäre und sekundäre Amine zu Amiden und führt zu zu niedrigen Gehalten; tertiäre Amine bleiben unverändert.
- Alkoholische OH-, Ether-, Ester- und Urethan-Gruppen werden nicht erfasst; Ascorbinsäure, Isopropanol und Calciumperchlorat sind nicht titrierbar.
- Bei der Potentiometrie stören am Diaphragma der Bezugselektrode Ausfällungen und schwankende Diffusionspotentiale.
Dieses Kapitel ist für Supporter
Relaxed ins Stex ist ein kleines, unabhängiges Projekt. Mit einem Zugang unterstützt du uns und schaltest das ganze 1. Staatsexamen frei. ❤️
Bitte bestätige zuerst deine E-Mail-Adresse
Wir haben dir einen Link geschickt. Erst mit bestätigter E-Mail-Adresse kannst du einen Zugang freischalten und nutzen.
Worum es geht
Viele Arzneistoffe sind Amine, die in Wasser zu schwach basisch für eine scharfe Titration sind. In wasserfreier Essigsäure lassen sie sich dagegen mit Perchlorsäure genau bestimmen. Diese Methode ist das Standardverfahren für die Gehaltsbestimmung organischer Basen.
Titrierte Spezies
Acidimetrische Titration schwacher Basen in wasserfreier Essigsäure (Eisessig) mit Perchlorsäure-Maßlösung, die ebenfalls in Essigsäure gelöst ist.
In Eisessig laufen drei gekoppelte Gleichgewichte ab. Die Base protoniert zunächst das Lösungsmittel. Dabei entsteht Acetat:
\[\ce{B + CH3COOH <=> BH+ + CH3COO-}\]
Perchlorsäure gibt ihr Proton ebenfalls an Essigsäure ab. So entsteht das Acetonium-Ion, die stärkste in Eisessig existierende Säure:
\[\ce{HClO4 + CH3COOH <=> CH3COOH2+ + ClO4-}\]
Acetonium und Acetat vereinigen sich zu zwei Molekülen Lösungsmittel:
\[\ce{CH3COO- + CH3COOH2+ -> 2 CH3COOH}\]
In der Bilanz bleibt \(\ce{B + HClO4 -> BH+ + ClO4-}\). Die Maßlösung trifft aber kaum direkt auf die Base. Sie neutralisiert überwiegend das Acetat, das die Base vorher gebildet hat. Acetat wirkt also wie ein Vermittler zwischen Base und Acetonium-Ion.
Daraus folgt: Acetate selbst sind direkt titrierbar. Natriumacetat und Zinkacetat lassen sich in Eisessig mit Perchlorsäure als Base bestimmen. Weitere Anionen als Basen folgen eigenen Regeln.
In Eisessig wird bei jeder Basentitration mit Perchlorsäure überwiegend Acetat titriert, und Acetate wie Natrium- oder Zinkacetat sind direkt bestimmbar. Achte auf die Reihenfolge der Basizität: Acetat ist in Eisessig stärker basisch als Chlorid.
Diese Reihenfolge erklärt, warum Hydrochloride nicht einfach titrierbar sind. Chlorid ist zu schwach basisch. Man muss es erst gegen Acetat austauschen, wie bei den Hydrohalogeniden gezeigt.
Acetanhydrid
Perchlorsäure kommt als wasserhaltige Säure in den Handel. Der Maßlösung setzt man deshalb Acetanhydrid zu. Es bindet das Wasser zu Essigsäure. Ein Überschuss bleibt aber nicht harmlos.
Acetanhydrid acetyliert primäre Amine, auch aromatische, zu Amiden. Amide sind in Eisessig praktisch nicht basisch. Je mehr Acetanhydrid vorliegt, desto mehr Amin geht verloren. Die gefundenen Gehalte sind dann zu niedrig. Sekundäre Amine reagieren ebenso. Aus ihnen entstehen N,N-disubstituierte Amide und keine tertiären Amine. Ein sekundäres Amin wie Dimethylamin liefert in Eisessig mit Acetanhydrid deshalb ein falsches Ergebnis.
Für primäre und sekundäre Amine darf die Maßlösung kein überschüssiges Acetanhydrid enthalten. Es schärft den Indikatorumschlag nicht, sondern verfälscht nur den Gehalt.
Tertiäre Amine tragen kein H-Atom am Stickstoff. Sie werden daher nicht acetyliert und bleiben voll titrierbar. Das zeigt das Lokalanästhetikum Oxybuprocain. Seine primäre aromatische Aminogruppe am Ring wird acetyliert. Die tertiäre Diethylaminogruppe der Seitenkette bleibt basisch. Bei der Titration von Oxybuprocainhydrochlorid erfasst die Perchlorsäure diese tertiäre Aminofunktion.
Nicht erfasste Gruppen
Titrierbar ist nur, was in Eisessig ein Proton der Perchlorsäure fest bindet. Sauerstoffatome in alkoholischen OH-Gruppen, Ethern und Estern sind dafür viel zu schwach basisch. Auch das Urethan-N-Atom wird nicht erfasst. Sein freies Elektronenpaar ist wie bei Amiden in die Carbonylgruppe delokalisiert. Komplexe Estergruppen wie die Alkoxycarbonyloxyalkylester-Gruppe mancher Prodrugs verhalten sich genauso. Die Hydroxymethylgruppe von Losartan wird ebenfalls nicht protoniert. Welche Zentren tatsächlich reagieren, behandelt die Einheit zu basischen Zentren.
Ein Stoff ohne basische Gruppe ist also nicht bestimmbar, auch wenn er sich gut in Eisessig löst:
| Stoff | Warum nicht titrierbar |
|---|---|
| Calciumperchlorat | Perchlorat ist das Anion der Maßlösungssäure und praktisch nicht basisch |
| Essigsäure | ist selbst das Lösungsmittel |
| Essigsäureethylester | nur schwach basischer Estersauerstoff |
| Isopropanol (Propan-2-ol) | nur alkoholische OH-Gruppe |
| Ascorbinsäure | Säure ohne basische Gruppe |
| Calcitriol | nur alkoholische OH-Gruppen, keine basische Gruppe |
Endpunktanzeige
Visuell zeigt man den Endpunkt meist mit Kristallviolett an. Die Grundsätze der Auswahl stehen bei der Indikatorauswahl. Häufig indiziert man potentiometrisch mit Glas- und Bezugselektrode. Konduktometrisch werden Perchlorsäuretitrationen in der Regel nicht verfolgt.
Schwierig ist die Bezugselektrode mit Diaphragma. Am Diaphragma trifft wässriger Elektrolyt auf Eisessig. Dort können Salze ausfallen, etwa Kaliumperchlorat, und das Diaphragma verstopfen. An der Grenze wässrig/nichtwässrig entstehen zudem hohe und schwankende Diffusionspotentiale. Beides kann die Elektrode unbrauchbar machen.
Die gemessenen Zellspannungen können in anderen Bereichen liegen als in Wasser. Abgelesene „pH-Werte“ sind deshalb nur relative Größen. Man kann sie nicht durch Multiplikation mit der Dielektrizitätskonstante in echte pH-Werte umrechnen. Für die Endpunktbestimmung genügt ohnehin der Sprung der Kurve.
Quiz
Aussage 1
Ascorbinsäure kann mit Perchlorsäure in Eisessig quantitativ bestimmt werden.
Ascorbinsäure besitzt keine basische Gruppe und ist daher mit Perchlorsäure in Eisessig nicht titrierbar.
Aussage 2
Bei der Titration einer Base mit Perchlorsäure in Eisessig reagiert die Maßlösung überwiegend mit Acetat-Ionen.
Die Base protoniert Essigsäure zu Acetat, und dieses Acetat wird vom Acetonium-Ion neutralisiert.
Aussage 3
In wasserfreier Essigsäure ist Chlorid eine stärkere Base als Acetat.
Umgekehrt: Acetat ist in Eisessig stärker basisch als Chlorid. Deshalb sind Hydrochloride nicht direkt titrierbar.
Aussage 4
Ein Überschuss an Acetanhydrid in der Maßlösung macht den Indikatorumschlag bei primären Aminen schärfer.
Überschüssiges Acetanhydrid verbessert den Umschlag nicht. Es acetyliert das Amin und führt zu zu niedrigen Gehalten.
Aussage 5
\(\ce{Zn(CH3COO)2}\) lässt sich in Eisessig direkt mit Perchlorsäure als Base titrieren.
Acetat ist die in Eisessig titrierte Base, daher sind Acetate wie Zinkacetat direkt bestimmbar.
Aussage 6
Bei Oxybuprocain wird in Gegenwart von Acetanhydrid die aromatische Aminogruppe acetyliert, während die tertiäre Diethylaminogruppe titriert wird.
Tertiäre Amine tragen kein H am Stickstoff und werden nicht acetyliert, die primäre aromatische Aminogruppe dagegen schon.
Fehler entdeckt oder eine Idee? Wir verbessern die Inhalte laufend. Melde es uns gerne über dieses Formular ❤️
Teile der Inhalte wurden mithilfe von KI-Systemen erstellt und werden fortlaufend redaktionell geprüft. Trotz Sorgfalt können Fehler enthalten sein. Wichtige Informationen bitte anhand offizieller Quellen prüfen. Relaxed ins Stex ist ein unabhängiges Angebot und steht in keiner Kooperation mit dem IMPP. Das Angebot ist weder vom IMPP autorisiert noch mit diesem verbunden.