Bleiorganische Verbindungen


Bleiorganische Verbindungen

Tetraethylblei

Bleiorganische Verbindungen sind chemische Verbindungen des Bleis mit organischen Resten. Im Vergleich zu vielen organischen Verbindungen anderer Elemente sind sie häufig verhältnismäßig stabil und reagieren bei Normalbedingungen nicht mit Luft oder Wasser. Organobleiverbindungen sind giftig. Die bekannteste dieser Verbindungen ist Tetraethylblei, das in großen Mengen als Antiklopfmittel Benzin beigemischt wurde.

Geschichte

Tetraethylblei wurde als erste organische Bleiverbindung 1852 von C.J. Löwig und M.E. Schweizer dargestellt. Thomas Midgley und T.A. Boyd entdeckten 1922 seine Wirkung als Antiklopfmittel in Benzinmotoren.

Gewinnung und Darstellung

Es gibt mehrere Möglichkeiten, organische Bleiverbindungen darzustellen. Technisch wurden Tetraethyl- und Tetramethylblei vorwiegend durch Reaktion einer Blei-Natrium-Legierung mit Ethylchlorid oder Methylchlorid hergestellt.[1]

$ \mathrm{4\ PbNa + 4\ C_2H_5Cl \longrightarrow (C_3H_5)_4Pb + 4\ NaCl + 3\ Pb} $

Weiterhin lassen sich Tetraalkylbleiverbindungen durch Reaktion von Bleisalzen wie Blei(II)-chlorid oder Blei(IV)-acetat mit Grignard-Verbindungen oder Organolithiumverbindungen darstellen.

$ \mathrm{Pb(OAc)_4 + 4\ RMgCl \longrightarrow R_4Pb + 4\ MgCl(OAc)} $

Aus den Tetraalkylbleiverbindungen lassen sich durch Reaktion mit Halogenen, Halogenwasserstoffen ode Thionylchlorid die Organobleihalogenide R3PbX und R2PbX2 (X: Halogen) gewinnen. Diese sind wiederum Ausgangsprodukt für die Darstellung anderer organischer Bleiverbindungen, bei denen das Halogen durch Hydroxid, Alkoxide, ein Wasserstoffatom oder auch andere Alkylreste ausgetauscht wird.

Eigenschaften

In organischen Bleiverbindungen liegt das Blei fast immer in der Oxidationsstufe +4 vor, Verbindungen in niedrigeren Oxidationsstufen sind selten und instabil. Ketten bildet Blei auf Grund der niedrigen Bindungsenergie von Blei-Blei-Bindungen nur schwer.

Die Blei-Kohlenstoff-Bindung ist verhältnismäßig schwach und polarisierbar, so dass ein Bruch dieser Bindung sowohl in Radikale als auch in Ionen möglich ist. Dies ist für den Einsatz als Antiklopfmittel wichtig.

Ist ein Teil der Alkylreste durch andere Gruppen ersetzt, wird die Verbindung deutlich reaktiver. Dabei ist es so, dass die Reaktivität mit abnehmender Zahl an Alkylgruppen zunimmt. Verbindungen des Typs RPbX3 sind ähnlich instabil wie Blei(IV)-chlorid. In ihren Reaktivitäten ähneln die substituierten Organobleiverbindungen den entsprechenden Zinnverbindungen, sind im Allgemeinen jedoch reaktiver. So reagieren Organobleihydride leicht mit Aldehyden, Ketonen, organischen Halogenverbindungen und Alkinen.

Verwendung

Die Verwendungsmöglichkeiten der organischen Bleiverbindungen sind stark durch ihre Giftigkeit eingeschränkt. Daher werden in Synthesen die entsprechenden Zinnverbindungen des Bleiverbindungen meist vorgezogen, obwohl diese meist reaktiver sind und daher mildere Reaktionsbedingungen erlauben.

Tetramethyl- und Tetraethylblei wurden in großen Mengen als Antiklopfmittel verwendet. Beide Verbindungen besitzen hohe Oktanzahlen, da sie wirksam Radikale abfangen können. Auf Grund der Giftigkeit ist der Einsatz von organischen Bleiverbindungen als Antiklopfmittel inzwischen in vielen Ländern verboten.

Einige weitere organische Bleiverbindungen wie Tributylbleiacetat können als Holz- oder Baumwollschutzmittel eingesetzt werden.[1]

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 Dodd S. Carr: Lead Compounds. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2005, doi:10.1002/14356007.a15_249.

Literatur

  • Christoph Elschenbroich: Organometallchemie. 6. Auflage, Teubner Wiesbaden, 2008, ISBN 978-3-8351-0167-8, S. 190-200.
  • Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1028-1041.