Synthese von Phenolphthalein [77-09-8]

Phenolphthalein [77-09-8-A]            C20H14O4

Zur Reaktion: Phenolphthalein wird durch Kondensation von Phthalsäureanhydrid und Phenol erhalten. Als wasserentziehende Mittel eignen sich unter anderem Zinkchlorid oder Schwefelsäure. Das Ziel der folgenden Syntheseanleitung ist eine möglichst hohe Ausbeute an reinem Phenolphthalein. Um eine Ausbeute von 93% der Theorie zu erhalten, wird der Ansatz 36 Stunden lang erhitzt. Es sei allerdings darauf hingewiesen, dass es ökonomisch sinnvoller sein kann, kürze Reaktionszeiten zu wählen und auf eine maximale Ausbeute zu verzichten.

Darstellung: Als Reaktionsapparatur dient ein 1000-ml-Rundkolben, samt Innenthermometer, passendem Heizpilz und KPG-Rührer. Im Kolben werden bei ungefähr 105 C 198 g Phenol verflüssigt. Anschließend werden 138.6 g Phthalsäureanhydrid und in kleinen Portionen 132 g wasserfreies Zinkchlorid hinzugegeben. Die Temperatur des Reaktionsgemisches soll bei der Zugabe 125 C nicht übersteigen. Nachdem die langsame Zugabe des Zinkchlorids beendet ist, rührt man den Kolbeninhalt 36 Stunden bei einer Temperatur von 105-110 C. Das Rühren kann problemlos über Nacht unterbrochen und am nächsten Tag fortgesetzt werden. Nach der angegeben Zeit wird das Reaktionsgemisch mit heißem Wasser zu einem dünnflüssigen Brei vermengt. Während das gebildete Phenolphthalein unlöslich zu Boden sinkt, lösen sich verbliebenes Phenol, Phthalsäureanhydrid und Zinkchlorid im Wasser und werden abdekantiert. Das verbliebene Rohphenolphthalein wird nochmals mit Wasser verrührt und scharf abgenutscht. Das feste Rohphenolphthalein wird anschließend in einer Mischung von 300 ml Wasser und 90 ml 30%-iger Natronlauge gelöst. Dadurch können unlösliche Nebenprodukte wie Dioxydiphenylphthalidanhydrid abfiltriert werden. Aus dem Filtrat wird das Phenolphthalein mit Salzsäure wieder ausgefällt. Das ausgefallene Phenolphthalein wird so oft mit Wasser geschüttelt und dekantiert, bis es chloridfrei ist (Prüfung mit Silbernitrat).

Umkristallisation: In einem 2000-ml-Rundkolben mit aufgesetztem Rückflusskühler werden 150 g Phenolphthalein in 900 ml 96%-iger Ethanol gelöst, mit 0.5 g Zinkpulver und 3 g Aktivkohle versetzt und eine Stunde unter Rühren am Rückfluss sieden gelassen. Anschließend werden 650 ml des Ethanols abdestilliert und der Rückstand heiß filtriert. Die Kristallisation erfolgt hiernach langsam bei Raumtemperatur über mehrere Tage hinweg, wobei zeitweiliges Rühren und Kratzen an der Gefäßwand, in der Lösung, die Kristallisation fördert. Die Phenolphthalein-Kristalle werden abgenutscht und nochmals umkristallisiert um reines, für analytische Zwecke geeignetes Phenolphthalein zu erhalten.

Beschreibung: Phenolphthalein bildet weiße bis gelbliche trikline Kristalle mit einem Schmelzpunkt von 258-262 C. Es löst sich in Ethanol und Ether, aber nur wenig in Chloroform. Ein Gramm Phenolphthalein löst sich in 12 ml Ethanol oder in ungefähr 100 ml Ether. In Wasser ist es praktisch nicht löslich. In Alkali-Laugen und heißen Alkalicarbonat-Lösungen löst es sich mit fuchsinroter Farbe. Eine 1%-ige alkoholische Phenolphthalein-Lösung wird oft als Titrations-Indikator verwendet. Der Umschlagsbereich von farblos nach rot liegt dabei bei pH 8-9. Eine ausführliche Beschreibung der Reaktionen von Phenolphthalein bei verschiedenen pH-Werte ist im folgen Artikel zu finden: G. Wittke, J. Chem. Educ., 60, 239-240 (1983).

Quelle: Schwyzer, J.; Die Fabrikation pharmazeutischer und chemisch-technischer Produkte; Berlin 1931, S. 235
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Letzte Aktualisierung: 16/11/06

Andere Bezeichnungen: 3,3-Bis(4-hydroxyphenyl)-1(3H)-isobenzofuranon; 3,3-Bis(4-hydroxyphenyl)phthalid; 3,3-bis(p-hydroxyphenyl)phthalid; α-(p-hydroxyphenyl)-a-(4-oxo-2,5-cyclohexadien-1-ylidin)-o-toluylsäure

Experimentelle Darstellung von Phenolphthalein [77-09-8-B]

Ausreichende Mengen an Phenolphthalein bilden sich bereits noch einer kurzen Reaktionszeit, wie das folgende Beispiel illustrativ zeigt. Die Durchführung samt Fotos wurde LambdaSyn freundlicherweise von Orlando zur Verfügung gestellt. Eine dazugehörige Diskussion ist im deutschsprachigen Chemie-Forum Versuchschemie.de zu finden.

Durchführung: »Man wiegt separat 9.4 g Phenol und 7.4 g Phthalsäureanhydrid ab, gibt beides in den Erlenmeyerkolben und erhitzt vorsichtig, bis ein Teil der Mischung schmilzt. Dann gibt man 3 ml konzentrierte Schwefelsäure zu und mischt durch kräftiges Schwenken. Man erhitzt weiter bis sich eine rotviolette Schmelze gebildet hat und hält diese einige Minuten bei ca. 120C.«

»Temporär kann ein feiner, weißlicher Niederschlag ausfallen, der sich aber wieder löst. Die klare, rötliche Schmelze gießt man heiß in ein Becherglas mit 50ml kaltem Wasser. Sofort fällt ein flockiger, leicht rötlich gefärbter Niederschlag aus. Diesen nutscht man ab und wäscht mehrmals mit viel kaltem Wasser. Als Indikator ist dieses Rohprodukt bereits geeignet und kann zum Trocknen in den Exsikkator gegeben werden.«

»Zur weiteren Reinigung, um ein wirklich weißes Pulver zu erhalten, ist ein Umkristallisieren nötig. Dazu löst man den Rückstand in ca. 25ml siedendem Ethanol (evtl. etwas mehr nötig). Man lässt abkühlen und fällt durch sehr langsame Zugabe von ca. 50ml kaltem Wasser das Phenolphthalein aus. Bei mir war dieser Niederschlag wegen zu schneller Wasserzugabe zum Filtrieren zu fein, ich erhitzte nochmals und ließ langsam abkühlen.«

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