1,4-Dioxan

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Strukturformel
Strukturformel von 1,4-Dioxan
Allgemeines
Name 1,4-Dioxan
Andere Namen
  • 1-4-Dioxacyclohexan
  • Glycolethylether
  • Diethylendioxid
  • Ethylendioxid
  • Tetrahydro-1,4-dioxin
Summenformel C4H8O2
Kurzbeschreibung

farblose, brennbare, etwas ölige, angenehm riechende Flüssigkeit[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 123-91-1
EG-Nummer 204-661-8
ECHA-InfoCard 100.004.239
PubChem 31275
Wikidata Q161532
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
  • 38,4 hPa (20 °C)[2]
  • 63,9 hPa (30 °C)[2]
  • 102 hPa (40 °C)[2]
  • 159 hPa (50 °C)[2]
Brechungsindex

1,422 (20 °C)[3]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[4] ggf. erweitert[2]
02 – Leicht-/Hochentzündlich 08 – Gesundheitsgefährdend 07 – Achtung

Gefahr

H- und P-Sätze H: 225​‐​319​‐​335​‐​351
EUH: 019​‐​066
P: 210​‐​261​‐​281​‐​305+351+338 [2]
MAK
  • DFG: 20 ml·m−3[2]
  • Schweiz: 20 ml·m−3 bzw. 72 mg·m−3[5]
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

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

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten | Quelltext 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 | Quelltext bearbeiten]

Physikalische Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext 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] Die Umwandlungswärme beträgt 2,351 kJ·mol−1, die Schmelzwärme 12,845 kJ·mol−1.[7] Der cyclische Diether ist beliebig mit Wasser mischbar.

Das Molekül liegt wie Cyclohexan oder Pyranosen hauptsächlich in der inversionssymmetrischen 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]

Sicherheitstechnische Kenngrößen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dioxan bildet leicht entzündliche Dampf-Luft-Gemische. Die Verbindung hat einen Flammpunkt bei 11 °C.[2] Der Explosionsbereich liegt zwischen 1,4 Vol.‑% (51 g/m3) als untere Explosionsgrenze (UEG) und 22,5 Vol.‑% (820 g/m3) als obere Explosionsgrenze (OEG).[2] Eine Korrelation der Explosionsgrenzen mit der Dampfdruckfunktion ergibt einen unteren Explosionspunkt von 9 °C sowie einen oberen Explosionspunkt von 58 °C.[2] Der maximale Explosionsdruck beträgt 9,1 bar.[2] Die Grenzspaltweite wurde mit 0,7 mm bestimmt.[2][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]

Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Da es relativ inert und gut mischbar mit anderen Lösungsmitteln ist, findet 1,4-Dioxan Verwendung als Lösungsmittel.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e Eintrag zu 1,4-Dioxan. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 26. Mai 2014.
  2. a b c d e f g h i j k l Eintrag zu 1,4-Dioxan in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 3. Juli 2018 (JavaScript erforderlich).
  3. Datenblatt 1,4-Dioxan bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 5. März 2011 (PDF).Vorlage:Sigma-Aldrich/Name nicht angegeben
  4. Eintrag zu 1,4-dioxane im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
  5. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (SUVA): Grenzwerte am Arbeitsplatz 2015 – MAK-Werte, BAT-Werte, Grenzwerte für physikalische Einwirkungen, abgerufen am 2. November 2015.
  6. J. L. Crenshaw, A. C. Cope, N. Finkelstein, R. Rogan: The Dioxanates of the Mercuric Halides. In: J. Am. Chem. Soc. 60, 1938, S. 2308–2311.
  7. a b C. J. Jacobs, G. S. Parks: Thermal data on organic compounds. XIV. Some heat capacity, entropy and free energy data for cyclic substances. In: J. Am. Chem. Soc. 56, 1934, S. 1513–1517.
  8. C. H. Schneider, C. C. Lynch: The Ternary System: Dioxane-Ethanol-Water. In: J. Am. Chem. Soc. 65 (6), 1943, S. 1063–1066.
  9. a b c E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen. Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase. Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft, 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.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: 1,4-Dioxan – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien