Bernsteinsäureanhydrid


Bernsteinsäureanhydrid

Strukturformel
Strukturformel von Bernsteinsäureanhydrid
Allgemeines
Name Bernsteinsäureanhydrid
Andere Namen
  • BSA
  • Dihydro-2,5-furandion
  • Oxolan-2,5-dion (IUPAC)
  • Butandisäureanhydrid
  • 2,5-Diketotetrahydrofuran
  • Succinicanhydrid
  • Succinyloxid
Summenformel C4H4O3
CAS-Nummer 108-30-5
PubChem 7922
Kurzbeschreibung

farblose, stechend riechende Nadeln/Kristalle[1]

Eigenschaften
Molare Masse 100,07 g·mol−1
Aggregatzustand

fest[1]

Dichte

1,23 g·cm−3[1]

Schmelzpunkt

119 °C[1]

Siedepunkt

261 °C[1]

Dampfdruck

1,2 hPa (92 °C)[1]

Löslichkeit
  • mäßig unter Hydrolyse in Wasser (67 g·l−1 bei 20 °C)[1]
  • löslich in Chloroform und Ethanol[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [3]
07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 302-319-335
P: 305+351+338 [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [4] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [3]
Gesundheitsschädlich
Gesundheits-
schädlich
(Xn)
R- und S-Sätze R: 22-36/37
S: (2)-25-46
LD50

1510 mg·kg−1 (oral, Ratte)[1]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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Bernsteinsäureanhydrid ist eine heterozyklische organische chemische Verbindung und das Säureanhydrid der Bernsteinsäure.

Gewinnung und Darstellung

Bernsteinsäureanhydrid kann durch Reaktion von Bernsteinsäure und Essigsäureanhydrid, Acetylchlorid oder Phosphoroxychlorid gewonnen werden.[5] Auch bei Erhitzung von Bernsteinsäure über 200 °C bildet sich Bernsteinsäureanhydrid.[6] Die Verbindung kann auch durch die katalytische Hydrierung von Maleinsäureanhydrid erhalten werden.[7]

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Bernsteinsäureanhydrid ist ein weißer brennbarer Feststoff, der bei 119–120 °C schmilzt.[8] Bei Normaldruck siedet die Verbindung bei 261 °C.[9] Im Vakuum sublimiert die Verbindung.[6] Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 3,65221, B = 1433,874 und C = −144,107 im Temperaturbereich von 365 K bis 534 K.[10] Die Löslichkeit in Wasser beträgt bei 20 °C 67 g·l−1 Dabei erfolgt eine langsame Hydrolyse. Die wässrige Lösung reagiert sauer.[1] In aromatischen Kohlenwasserstoffen sind die Löslichkeiten relativ gering. Sie betragen in Toluol 10 g·l−1, in Styrol 11 g·l−1, in Ethylbenzol 8 g·l−1 und in Cumol 5 g·l−1.[11] Die Bildungswärme des Feststoffes beträgt −608,6 kJ·mol−1.[12] Für die Verbrennungswärme wurde ein Wert von −1537,1 kJ·mol−1 bestimmt.[12]

Chemische Eigenschaften

Bernsteinsäureanhydrid kann in Gegenwart von Natronlauge zur Bernsteinsäure hydrolysiert werden. In Dioxan/Wasser wurde bei 30 °C eine Reaktionswärme von −46,86 kJ·mol−1 bestimmt.[13] Die Umsetzung mit Alkoholen ergibt die entsprechenden Bernsteinsäurehalbester.[14] Die Verbindung kann als Reagenz für Friedel-Crafts-Acylierungen dienen. Die Umsetzung mit Benzol ergibt hier die γ–Oxocarbonsäure β–Benzoylpropionsäure.[15] Aus Grignard-Verbindungen und Bernsteinsäureanhydrid können ebenfalls einfach γ–Oxocarbonsäureester erhalten werden.[16] Die Umsetzung mit Ammoniak bei höheren Temperaturen ergibt das Succinimid.[17] Bei höheren Temperaturen ist der Stoff brennbar, aber er reagiert mit brandfördernden Stoffen sehr heftig. Die Schmelze bildet entzündbare Dampf-Luft-Gemische. Der Flammpunkt beträgt 157 °C.[1]

Gesundheitsgefahren

Die Folgen bei Berührung oder Einatmung des Bernsteinsäureanhydrid sind Reizungen der Haut und Atemwege, wobei die Schleimhäute sich entzünden können.[1] Die Verbindung wurde als Komponente im Hauptstrom einer filterlosen Zigarette nachgewiesen.[18]

Verwendung

Bernsteinsäureanhydrid wird als Synthesechemikalie für andere chemische Verbindungen verwendet[1], wie z.B. in den mehrstufigen Synthesen von Tetralon, 1-Naphthol, Tetralin und Naphthalin[18] sowie von N-Chlor– und N-Bromsuccinimid.[17] Die industrielle Herstellung von Citraconsäureanhydrid (Methylmaleinsäureanhydrid) erfolgt durch Umsetzung von Bernsteinsäureanhydrid mit Formaldehyd.[7] Die Verbindung ist (formal) eine Ausgangsverbindung für alkyliertes Bernsteinsäureanhydrid, das in der Papierindustrie als Leimungsmittel verwendet wird. Die Synthese erfolgt allerdings über Maleinsäureanhydrid und einem langkettigen Alken.

Literatur

  • Kühn, Birett: Merkblätter gefährlicher Arbeitsstoffe. Ecomed, Landsberg, 1986, Erg. Lfg.

Einzelnachweise

  1. 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 Eintrag zu CAS-Nr. 108-30-5 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 27.04.2010 (JavaScript erforderlich).
  2. Datenblatt Bernsteinsäureanhydrid bei Merck, abgerufen am 27. April 2010.
  3. 3,0 3,1 Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 108-30-5 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich)
  4. 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.
  5. Fieser, L.F.; Martin, E.L.; Shriner, R.L.; Struck, H.C.: Succinic anhydride. In: Organic Syntheses. Coll. Vol. 2, p. 560 (1943); Vol. 12, p. 66 (1932); PDF.
  6. 6,0 6,1 Arnold Willmes; Taschenbuch Chemische Substanzen: Elemente - Anorganika - Organika - Naturstoffe - Polymere; ISBN 978-3-8171-1787-1.
  7. 7,0 7,1 Lohbeck, K.; Haferkorn, H.; Fuhrmann, W.; Fedtke, N.: Maleic and Fumaric Acids in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry,Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim 2005. doi:10.1002/14356007.a16_053.
  8. Mclean, A.; Adams, R.: Succinic-α-d2,α'-d2, Acid and Its Derivatives in J. Am. Chem. Soc. 58 (1936) 804–810. doi:10.1021/ja01296a038.
  9. CRC Handbook of Data on Organic Compounds, 2nd Edition, Weast ,R.C and Grasselli, J.G., ed(s)., CRC Press, Inc., Boca Raton, FL, 1989, 1.
  10. Stull, D.R.: Vapor Pressure of Pure Substances Organic Compounds in Ind. Eng. Chem. 39 (1947) 517–540, doi:10.1021/ie50448a022.
  11. Bartlett, P.D.; Nozaki, K.: The Polymerization of Allyl Compounds. III. The Peroxide-induced Copolymerization of Allyl Acetate with Maleic Anhydride in J. Am. Chem. Soc. 68 (1946) 1495–1504, doi:10.1021/ja01212a033.
  12. 12,0 12,1 Yan, Y.M.; Pilcher, G.: Enthalpies of combustion of succinic anhydride, glutaric anhydride, and glutarimide in J. Chem. Thermodyn. 22 (1990) 893–898, doi:10.1016/0021-9614(90)90177-R.
  13. Conn, J.B.; Kistiakowsky, G.B.; Roberts, R.M.; Smith, E.A.: Heats of organic reactions. XIII. Heats of hydrolysis of some acid anhydrides in J. Am. Chem. Soc. 64 (1942) 1747–1752, doi:10.1021/ja01260a001.
  14. Cason, J.: β–Carbomethoxypropionyl chloride. In: Organic Syntheses. Coll. Vol. 3, p. 169 (1955); Vol. 25, p. 19 (1945); PDF.
  15. Somerville, L.F.; Allen, C.F.H.: β–Benzoylpropionic acid. In: Organic Syntheses. Coll. Vol. 2, p. 81 (1943); Vol. 13, p. 12 (1933); PDF.
  16. Hauptmann, S.; Graefe, J.; Remane, H.: Lehrbuch der Organischen Chemie, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1980, S. 421.
  17. 17,0 17,1 Hauptmann, S.; Graefe, J.; Remane, H.: Lehrbuch der Organischen Chemie, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1980, S. 407.
  18. 18,0 18,1 Römpp Chemie Lexikon, 9. Auflage, Georg Thieme Verlag, 1995.