1,4-Dioxan

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Strukturformel
Strukturformel 1,4-Dioxan
Allgemeines
Name 1,4-Dioxan
Andere Namen
  • 1-4-Dioxacyclohexan
  • Glycolethylether
  • Diethylendioxid
  • Ethylendioxid
  • Tetrahydro-1,4-dioxin
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

11,8 °C[1]

Siedepunkt

101 °C[1]

Dampfdruck

38 hPa (20 °C)[2]

Brechungsindex

1,422 (20 °C)[3]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [4]
02 – Leicht-/Hochentzündlich 07 – Achtung 08 – Gesundheitsgefährdend

Gefahr

H- und P-Sätze H: 225​‐​351​‐​319​‐​335
EUH: 019​‐​066
P: 210​‐​261​‐​281​‐​305+351+338 [3]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [5] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [4]
Leichtentzündlich Gesundheitsschädlich
Leicht-
entzündlich
Gesundheits-
schädlich
(F) (Xn)
R- und S-Sätze R: 11​‐​19​‐​36/37​‐​40​‐​66
S: (2)​‐​9​‐​16​‐​36/37​‐​46
MAK

20 ml·m−3[2]

Toxikologische Daten

5700 mg·kg−1 (LD50Mausoral)[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
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

1,4-Dioxan ist ein alicyclischer Diether und als solcher eine organische heterocyclische Verbindung.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

3D-Darstellung des 1,4-Dioxan

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 Molekül liegt wie Cyclohexan oder Pyranosen hauptsächlich in der inversionnssymmetrischen Sesselform vor. Für das Dipolmoment von 0,45 D (zum Vergleich: Tetrahydrofuran hat ein Dipolmoment von 1,63 D) sind weitere Konformere, insbesondere die Wannenform verantwortlich.

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]

Verwendung[Bearbeiten]

Da es relativ inert ist und aufgrund seiner guten Mischbarkeit mit anderen Lösungsmitteln findet 1,4-Dioxan Verwendung als Lösungsmittel.

Sicherheitstechnische Kenngrößen[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

  1. a b c d e 1,4-Dioxan. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 26. Mai 2014.
  2. a b Eintrag zu 1,4-Dioxan in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 4. August 2009 (JavaScript erforderlich)
  3. a b Datenblatt 1,4-Dioxan bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 5. März 2011 (PDF).Vorlage:Sigma-Aldrich/Name nicht angegeben
  4. a b Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 123-91-1 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  5. Seit dem 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 Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  6. 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.
  7. 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.
  8. Schneider, C. H.; Lynch, C. C.: The Ternary System: Dioxane-Ethanol-Water, in: J. Am. Chem. Soc., 1943, 65 (6), S. 1063–1066.
  9. a b c d E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen - Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase, Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft GmbH, Bremerhaven 2003.
  10. Technische Regel für Betriebssicherheit - TRBS 2153, BG RCI Merkblatt T033 Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen, Stand April 2009, Jedermann-Verlag Heidelberg.