Acrolein

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Strukturformel
Struktur von Acrolein
Allgemeines
Name Acrolein
Andere Namen
  • Propenal
  • Acrylaldehyd
  • Akrolein
  • Aqualin
  • 2-Propenal
  • Prop-2-enal
Summenformel C3H4O
CAS-Nummer 107-02-8
PubChem 7847
Kurzbeschreibung

farblose bis gelbliche, leichtbewegliche Flüssigkeit mit stechendem Geruch[1]

Eigenschaften
Molare Masse 56,06 g·mol−1
Aggregatzustand

flüssig

Dichte

0,84 g·cm−3[2]

Schmelzpunkt

−88 °C[2]

Siedepunkt

52 °C[2]

Dampfdruck

295 hPa (20 °C)[2]

Löslichkeit

gut in Wasser (270 g·l−1 bei 20 °C)[2]

Brechungsindex

1,4017 (20 °C)[3]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [4]
02 – Leicht-/Hochentzündlich 05 – Ätzend 06 – Giftig oder sehr giftig 09 – Umweltgefährlich

Gefahr

H- und P-Sätze H: 225​‐​330​‐​300​‐​311​‐​314​‐​410Vorlage:H-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze
EUH: 071
P: 210​‐​260​‐​273​‐​280​‐​284​‐​301+310Vorlage:P-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze [5]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [6] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [4]
Leichtentzündlich Sehr giftig Umweltgefährlich
Leicht-
entzündlich
Sehr giftig Umwelt-
gefährlich
(F) (T+) (N)
R- und S-Sätze R: 11​‐​24/25​‐​26​‐​34​‐​50
S: 23​‐​26​‐​28​‐​36/37/39​‐​45​‐​61Vorlage:S-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze
MAK

nicht eingestuft, da Verdacht auf krebserzeugende Wirkung[2]

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

Acrolein [akroleˈiːn] (auch Propenal, Acrylaldehyd, 2-Propenal bzw. Prop-2-enal oder Aqualin) ist eine Chemikalie und als Aldehyd der organischen Chemie zuzuordnen. Es ist ein klarer flüssiger Stoff, der die Summenformel C3H4O besitzt.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

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Acrolein (3) kann durch partielle Oxidation von Propen oder durch Reaktion von Acetaldehyd (2) mit Formaldehyd (1) gewonnen werden (Aldolkondensation):

Synthese des Acroleins (3) aus Acetaldehyd (2) mit Formaldehyd (1).

Diese Methode ist heute durch das Sohio-Verfahren abgelöst worden.[1]

Katalytische Oxidation von Propen zu Acrolein.

Zudem ist Acrolein unerwünschtes Produkt vieler Oxidationsreaktionen diverser organischer Verbindungen. Glycerin reagiert schon bei Temperaturen ab 200 °C unter Wasserabspaltung zu Acrolein. Beim Verbrennen verschiedener organischer Substanzen (Druckertinte, Pflanzenöle, Biodiesel, Wachs, Tabak uvm.) entstehen Acroleindämpfe. So tritt der typische Acroleingeruch unmittelbar nach dem Erlöschen einer Kerze auf.

Acrolein entsteht auch beim Überhitzen pflanzlicher und tierischer Fette, zum Beispiel beim Frittieren. Dieser Prozess wird durch das Vorhandensein von Wasser und Säuren deutlich erleichtert. Dabei wird das Fett (Triglycerid) zunächst in seine Bestandteile Glycerin und Fettsäuren zerlegt (Verseifung). Das Glycerin wird dann durch Wasserabspaltung zu Acrolein umgesetzt (dehydratisiert).

Die technische Herstellung in der chemischen Industrie erfolgt weitestgehend über die Gasphasenoxidation von Propan oder Propen in Gegenwart geeigneter heterogener Katalysatoren. Diese Partialoxidation am festen Kontakt (synonym zu „heterogener Katalysator“) erfolgt mit Luft als Oxidationsmittel bei Temperaturen um 330–360 °C wobei Rohrbündelreaktoren eingesetzt werden, in denen die stark exotherme Reaktion mit Salzbädern gekühlt wird. Es wird nur eine relativ verdünnte Mischung von Propen mit Luft (meist noch in Gegenwart von Wasserdampf) eingesetzt, um die Bildung explosionsfähiger Gemische zu vermeiden. Die mit modernen Katalysatoren erzielbaren Ausbeuten betragen 80–85 % bezüglich Propen, als Nebenprodukte entstehen 4–8 % Acrylsäure und 4–6 % Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid neben nicht umgesetztem Propen. Problematisch ist die Quenchung und Isolierung des Acroleins vor der weiteren Verwendung als Rohstoff für die Synthese von Methionin, Glutaraldehyd oder diversen Riechstoffen. Bei der Isolierung kommt es zur Polymerisation von Acrolein und anderen aktiven Nebenkomponenten (im Besonderen Acrylsäureester), die zum Abstellen der Anlage zwingen.

In zunehmendem Maße wird versucht, Acrolein nicht mehr aus Propan oder Propen herzustellen. Propan und Propen sind Produkte der Petrochemie, basieren also auf Erdgas oder Erdöl. Diese fossilen Rohstoffe werden in der Zukunft zunehmend knapp. Deshalb versuchen viele Firmen, Acrolein durch Dehydratisierung von Glycerin zu gewinnen. Dieses fällt als billiges Nebenprodukt bei der Herstellung von Biodiesel aus natürlichen Fetten und Ölen an.

Eigenschaften[Bearbeiten]

Die geringe Größe von Acrolein, die Aldehydgruppe sowie die vorhandene Doppelbindung sorgen für eine hohe Reaktivität des Moleküls. In reiner Form ist Acrolein kaum stabil.

Aufgrund der vorhandenen C=C-Doppelbindung kann Acrolein leicht polymerisieren. Acrolein wird auch durch Addition von Wasser zu Glycerin umgesetzt.

Die Aldehydgruppe kann an Proteine binden. Daher wird Acrolein, ähnlich wie Formalin, in der Elektronenmikroskopie zur Fixierung eingesetzt. Der Vorteil liegt in der im Vergleich mit anderen Aldehyden besonders kurzen Reaktionszeit.

Acrolein reagiert mit elementarem Brom zur entsprechenden 2,3-Dibromverbindung, die mit Dimethylsulfoxid selektiv zum 2-Bromacrolein dehydrohalogeniert werden kann.[7]

Bromierung von Acrolein

Gefahren[Bearbeiten]

Acrolein ist sehr giftig und zudem auch ein starkes Umweltgift. Es ist ein starker Wasser- und Meeresschadstoff und sehr schädlich für Fische.

Nach der MAK-Kommission der DFG ist Acrolein krebserzeugend (Kategorie 3B). Unter diese Kategorie fallen Stoffe, die wegen erwiesener/möglicher krebserzeugender Wirkung Anlass zur Besorgnis geben.

Acrolein ist sehr leicht entzündlich und kann mit der Luft explosionsfähige Gemische bilden.

Es bildet durch Autoxidation Peroxide, welche vor Verwendung des Acroleins zu entfernen sind.

Verwendung[Bearbeiten]

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Acrolein wird als Zwischenprodukt in der großtechnischen Herstellung der synthetischen Aminosäure DL-Methionin und dessen Hydroxyanalogon DL-2-Hydroxy-4-methylmercaptobuttersäure eingesetzt, die erhebliche wirtschaftliche Bedeutung als Mischfutterbestandteil in der Tierernährung besitzen.

Acrolein wird hauptsächlich als Zwischenprodukt bei der Synthese von chemischen Verbindungen (wie zum Beispiel Acrylsäure und β-Hydroxypropionaldehyd[5]) und als Biozid verwendet. Es entsteht auch beim Abbau bestimmter Schadstoffe in der Außenluft oder bei der Verbrennung von organischen Stoffen einschließlich Tabak oder Kraftstoffen wie Benzin oder Öl.[8]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b Eintrag zu Acrolein. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 25. Dezember 2014.
  2. a b c d e f Eintrag zu CAS-Nr. 107-02-8 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 16. April 2015 (JavaScript erforderlich).
  3. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Physical Constants of Organic Compounds, S. 3-8.
  4. a b Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 107-02-8 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  5. a b Datenblatt Acrolein bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 7. März 2011 (PDF).Vorlage:Sigma-Aldrich/Name nicht angegeben
  6. 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.
  7. W. Li, J. Li, Z.-K. Wan, J. Wu, W. Massewski: "Preparation of α-Haloacrylate Derivatives via Dimethyl Sulfoxide-Mediated Selective Dehydrohalogenation" in Org. Lett 2007, 9, S. 4607-4610. doi:10.1021/ol7021142
  8. US EPA: Acrolein, abgerufen am 16. April 2015

Weblinks[Bearbeiten]