Thiophen

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Strukturformel
Struktur von Thiophen
Allgemeines
Name Thiophen
Andere Namen

Thiofuran

Summenformel C4H4S
CAS-Nummer 110-02-1
Kurzbeschreibung

farblose Flüssigkeit mit benzolartigem Geruch[1]

Eigenschaften
Molare Masse 84,14 g·mol−1
Aggregatzustand

flüssig

Dichte

1,06 g·cm−3 (20 °C)[1]

Schmelzpunkt

−38 °C[1]

Siedepunkt

84 °C[1]

Dampfdruck

80 hPa (20 °C)[1]

Löslichkeit
Dipolmoment

0,55(1) D[3] (1,8 · 10−30 C · m)

Brechungsindex

1,5289[2]

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

Gefahr

H- und P-Sätze H: 225​‐​302​‐​319​‐​412
P: 210​‐​260​‐​262​‐​273​‐​305+351+338​‐​403+235Vorlage:P-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze [1]
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​‐​22​‐​36​‐​52/53
S: 16​‐​23​‐​24​‐​61
Toxikologische Daten

1400 mg·kg−1 (LD50Ratteoral)[2]

Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

80,2 kJ/mol[6]

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

Thiophen, auch Thiofuran genannt, ist eine organische Verbindung mit der Summenformel C4H4S und zählt zu den Heteroaromaten. Vier Kohlenstoffatome und ein Schwefelatom bilden einen Fünfring mit sechs π-Elektronen, vier stammen von den Doppelbindungen und zwei von einem freien Elektronenpaar des Schwefels.

Tritt ein Thiophenring als Substituent auf, so wird dies mit dem Präfix Thienyl- angegeben. Als Anelland heißt er Thieno.

Geschichte[Bearbeiten]

Thiophen wurde 1883 von Victor Meyer in Rohbenzol entdeckt, welches durch Destillation von Steinkohlenteer gewonnen wurde. Während "phen" auf das gasförmige Kokereiprodukt "Leuchtgas" hinweisen sollte, welches damals als Stadtgas zur Beleuchtung (gr. phainomei: leuchten) in den Städten diente, leitet sich "Thio" vom Schwefel (gr. theion, vgl. auch Thioether) ab. Das von Victor Meyer verwendete Rohbenzol bildete mit Isatin einen blauen Farbstoff, wenn es mit Schwefelsäure versetzt wurde, die Indophenin-Reaktion. Daher hielt man die Bildung des Indophenins lange Zeit für eine Reaktion mit Benzol, bis ein Versuch mit reinem Benzol keine Farbreaktion ergab.[7]

Herstellung[Bearbeiten]

Technisch aus n-Butan und Schwefel bei 560 °C:[8]

\mathrm{ C_4H_{10} \ + \ 4 \ S \ \rightleftharpoons  \ C_4H_4S \ + \ 3 \ H_2S}

Statt Butan können auch Derivate des Butans, wie Butene, Butadien oder 1-Butanol eingesetzt werden, als Schwefelspender auch beispielsweise Schwefeldioxid oder Schwefelkohlenstoff.[2]

Weiterhin kann Thiophen durch Erhitzen von Natriumsuccinat mit Diphosphortrisulfid oder durch Überleiten von Acetylen über erhitzten Pyrit erhalten werden.[2]

Eigenschaften[Bearbeiten]

Thiophen ist bei Raumtemperatur eine mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeit, die benzolartig riecht und bei 84 °C siedet. Sie ist brennbar und leicht entzündlich.

Da es sich um eine aromatische Verbindung handelt, unterscheiden sich seine Eigenschaften stark von denen konventioneller Thioether: So ist es beispielsweise nicht möglich, den Schwefel mittels Methyliodid zu alkylieren, während die diesen flankierenden CH-Gruppen empfänglich für einen elektrophilen Angriff sind. Da es sich mit Schwefelsäure leicht sulfonieren lässt, ist die Umwandlung in die wasserlösliche Thiophensulfonsäure die Basis für Abscheidung von Thiophen aus verunreinigtem Benzol. Eine Trennung des Gemisches durch Destillation ist aufgrund der sich um nur 4 °C unterscheidenden Siedepunkte kaum möglich.

Polythiophen[Bearbeiten]

Polythiophene (PT) können durch elektrochemische Polymerisation von Thiophen oder dessen Derivate hergestellt werden. Auch ist die Herstellung aus Grignard-Verbindungen von 2,5-Dihalogenthiophenen[2] oder durch Oxidation möglich. Polythiophene sind höchst stabil gegenüber Wärme, Sauerstoff oder Feuchtigkeit.

Undotiertes Polythiophen besitzt nur eine geringe Leitfähigkeit. Durch Dotieren mit geeigneten Oxidationsmitteln werden jedoch Leitfähigkeiten bis 100 S/cm erreicht. Daher finden dotierte Polythiophene als Elektrodenmaterial, Halbleiter und Lichtemitter in Organischen Leuchtdioden Verwendung.[2] Die Polythiophene leuchten bei Anlegung einer Spannung, wobei die jeweilige Farbe mit der elektrischen Spannung variiert werden kann. Da unsubstituiertes Polythiophen unlöslich und unschmelzbar ist, werden zur besseren Verarbeitung PT-Derivate benutzt.

Vorkommen[Bearbeiten]

Thiophen ist wie Benzol im Steinkohlenteer enthalten und kann auch als Verunreinigung in diesem enthalten sein.

Siehe auch[Bearbeiten]

  • ersetzt man den Schwefel des Thiophens durch Sauerstoff, so erhält man die strukturanaloge Verbindung Furan
  • ersetzt man das Schwefelatom durch Selen, so erhält man Selenophen

Weblinks[Bearbeiten]

  • Thiophen in P. J. Linstrom, W. G. Mallard (Hrsg.): NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e f g Eintrag zu Thiophen in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 25.4.2008 (JavaScript erforderlich).
  2. a b c d e f g Thiophen. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 4. April 2014.
  3. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Dipole Moments, S. 9-58.
  4. a b Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 110-02-1 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. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-25.
  7. Victor Meyer: Über den Begleiter des Benzols im Steinkohlenteer
  8. Beyer-Walter, Lehrbuch der Organischen Chemie, 23. Auflage, S. Hirzel Verlag 1998.