1,4-Dioxan
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| 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
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]
- Vapour pressure 1,4-dioxane.svg
Dampfdruckfunktion von 1,4-Dioxan
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.