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

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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 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 1,63 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]

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).
  4. a b Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 123-91-1 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich)
  5. 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 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.