1,4-Dioxan
| Strukturformel | |||||||||||||||||||||
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| Strukturformel 1,4-Dioxan | |||||||||||||||||||||
| Allgemeines | |||||||||||||||||||||
| Name | 1,4-Dioxan | ||||||||||||||||||||
| Andere Namen |
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| Summenformel | C4H8O2 | ||||||||||||||||||||
| CAS-Nummer | 123-91-1 | ||||||||||||||||||||
| PubChem | 31275 | ||||||||||||||||||||
| Kurzbeschreibung |
farblose, brennbare, etwas ölige, angenehm riechende Flüssigkeit[1] | ||||||||||||||||||||
| Eigenschaften | |||||||||||||||||||||
| Molare Masse | 88,11 g·mol−1 | ||||||||||||||||||||
| Aggregatzustand |
flüssig | ||||||||||||||||||||
| Dichte |
1,03 g·cm−3[1] | ||||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | |||||||||||||||||||||
| Siedepunkt |
101 °C[1] | ||||||||||||||||||||
| Dampfdruck | |||||||||||||||||||||
| Brechungsindex |
1,422 (20 °C)[3] | ||||||||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||||||||||||||
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| MAK |
20 ml·m−3[2] | ||||||||||||||||||||
| LD50 |
5700 mg·kg−1 (oral, Maus)[1] | ||||||||||||||||||||
| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C | |||||||||||||||||||||
1,4-Dioxan ist ein alicyclischer Diether und als solcher eine organische heterocyclische Verbindung.
Gewinnung und Darstellung
Dioxan-Herstellungs-Mechanismus
Im ersten Schritt wird Ethylenoxid durch säurekatalytische (konzentrierte Schwefelsäure) Ringöffnung mit Wasser als Nukleophil in Ethylenglycol (1,2-Ethandiol) überführt. Der zweite und dritte Schritt beschreibt jeweils die säurekatalysierten SN2-Substitution, deren zweite intramolekular erfolgt. Protonierungs- und Deprotonierungsschritte wurden jeweils aus Platzgründen weggelassen.
Dioxan bildet sich auch sehr leicht als Nebenprodukt bei allen säurekatalysierten Reaktionen von Ethylenglycol bzw. Diethylenglycol (z. B. Veresterungen).
Eigenschaften
1,4-Dioxan ist eine farblose und niedrigviskose Flüssigkeit, die bei Normaldruck bei 101 °C siedet. Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 4,58135, B = 1570,093 und C = −31.297 im Temperaturbereich von 293 bis 378 K.[6] In fester Phase existieren zwei unterschiedliche Kristallformen. Bei 0 °C wandelt sich Form II in Form I um, die bei 11 °C schmilzt.[7] Der cyclische Diether ist beliebig mit Wasser mischbar. Das scheinbar symmetrische Molekül liegt wie Cyclohexan oder Pyranosen in der Sesselform vor und weist ein Dipolmoment von 0,45 D auf (zum Vergleich: Tetrahydrofuran hat ein Dipolmoment von 1,74 D).
Dioxan ist mit den meisten organischen Lösungsmitteln und Wasser gut mischbar. Bei Normaldruck wird in dem binären System Dioxan/Wasser bei 82,1 Massenprozent Dioxan ein azeotroper Siedepunkt von 87,6 °C beobachtet.[8]
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Dampfdruckfunktion von 1,4-Dioxan
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Binäres Phasendiagramm des Systems 1,4-Dioxan/Wasser.
Verwendung
Da es relativ inert ist und aufgrund seiner guten Mischbarkeit mit anderen Lösungsmitteln findet 1,4-Dioxan Verwendung als Lösungsmittel.
Sicherheitstechnische Kenngrößen
Dioxan bildet leicht entzündliche Dampf-Luft-Gemische. Die Verbindung hat einen Flammpunkt bei 11 °C. Der Explosionsbereich liegt zwischen 1,9 Vol% (70 g/m3) als untere Explosionsgrenze (UEG) und 22,5 Vol% (820 g/m3) als obere Explosionsgrenze (OEG).[9] Eine Korrelation der Explosionsgrenzen mit der Dampfdruckfunktion ergibt einen unteren Explosionspunkt von 8 °C sowie einen oberen Explosionspunkt von 58 °C. Die Grenzspaltweite wurde mit 0,7 mm bestimmt.[9] Es resultiert damit eine Zuordnung in die Explosionsgruppe IIB.[9] Die Zündtemperatur beträgt 375 °C.[9] Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T2. Die elektrische Leitfähigkeit ist mit 5·10−13 S·m−1 sehr gering.[10]
Einzelnachweise
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Römpp Online, abgerufen 5. August 2007.
- ↑ 2,0 2,1 Eintrag zu 1,4-Dioxan in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 4. August 2009 (JavaScript erforderlich)
- ↑ 3,0 3,1 Datenblatt 1,4-Dioxan bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 5. März 2011.
- ↑ 4,0 4,1 Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 123-91-1 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich)
- ↑ Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
- ↑ Crenshaw, J.L.; Cope, A.C.; Finkelstein, N.; Rogan, R.: The Dioxanates of the Mercuric Halides, in: J. Am. Chem. Soc., 1938, 60, S. 2308–2311.
- ↑ Jacobs, C.J.; Parks, G.S.: Thermal data on organic compounds. XIV. Some heat capacity, entropy and free energy data for cyclic substances, in: J. Am. Chem. Soc., 1934, 56, S. 1513–1517.
- ↑ Schneider, C. H.; Lynch, C. C.: The Ternary System: Dioxane-Ethanol-Water, in: J. Am. Chem. Soc., 1943, 65 (6), S. 1063–1066.
- ↑ 9,0 9,1 9,2 9,3 E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen - Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase, Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft GmbH, Bremerhaven 2003.
- ↑ Technische Regel für Betriebssicherheit - TRBS 2153, BG RCI Merkblatt T033 Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen, Stand April 2009, Jedermann-Verlag Heidelberg.