Bernsteinsäureanhydrid

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Strukturformel
Strukturformel von Bernsteinsäureanhydrid
Allgemeines
Name Bernsteinsäureanhydrid
Andere Namen
  • BSA
  • Dihydro-2,5-furandion
  • Oxolan-2,5-dion (IUPAC)
  • Butandisäureanhydrid
  • 2,5-Diketotetrahydrofuran
  • Succinyloxid
Summenformel C4H4O3
Kurzbeschreibung

farblose, stechend riechende Nadeln/Kristalle[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 108-30-5
EG-Nummer 203-570-0
ECHA-InfoCard 100.003.246
PubChem 7922
Wikidata Q417847
Eigenschaften
Molare Masse 100,07 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

1,23 g·cm−3[1]

Schmelzpunkt

119 °C[1]

Siedepunkt

261 °C[1]

Dampfdruck

1,2 hPa (92 °C)[1]

Löslichkeit
  • mäßig in Wasser (67 g·l−1 unter Hydrolyse bei 20 °C)[1]
  • löslich in Chloroform und Ethanol[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[3] ggf. erweitert[1]
05 – Ätzend 08 – Gesundheitsgefährdend 07 – Achtung

Gefahr

H- und P-Sätze H: 302​‐​314​‐​317​‐​334​‐​335
P: 280​‐​301+330+331​‐​302+352​‐​304+340​‐​305+351+338​‐​308+310 [1]
Toxikologische Daten

1510 mg·kg−1 (LD50Ratteoral)[1]

Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

−608,6 kJ/mol[4]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Bernsteinsäureanhydrid ist eine heterocyclische organische chemische Verbindung und das Säureanhydrid der Bernsteinsäure.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bernsteinsäureanhydrid kann durch Reaktion von Bernsteinsäure und Essigsäureanhydrid, Acetylchlorid oder Phosphoroxychlorid gewonnen werden.[5] Auch bei Erhitzung von Bernsteinsäure über 200 °C bildet sich Bernsteinsäureanhydrid.[6] Die Verbindung kann auch durch die katalytische Hydrierung von Maleinsäureanhydrid erhalten werden.[7]

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Physikalische Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bernsteinsäureanhydrid ist ein weißer brennbarer Feststoff, der bei 119–120 °C schmilzt.[8] Bei Normaldruck siedet die Verbindung bei 261 °C.[9] Im Vakuum sublimiert die Verbindung.[6] Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 3,65221, B = 1433,874 und C = −144,107 im Temperaturbereich von 365 K bis 534 K.[10] Die Löslichkeit in Wasser beträgt bei 20 °C 67 g·l−1 Dabei erfolgt eine langsame Hydrolyse. Die wässrige Lösung reagiert sauer.[1] In aromatischen Kohlenwasserstoffen sind die Löslichkeiten relativ gering. Sie betragen in Toluol 10 g·l−1, in Styrol 11 g·l−1, in Ethylbenzol 8 g·l−1 und in Cumol 5 g·l−1.[11] Die Bildungswärme des Feststoffes beträgt −608,6 kJ·mol−1.[12] Für die Verbrennungswärme wurde ein Wert von −1537,1 kJ·mol−1 bestimmt.[12]

Chemische Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bernsteinsäureanhydrid kann in Gegenwart von Natronlauge zur Bernsteinsäure hydrolysiert werden. In Dioxan/Wasser wurde bei 30 °C eine Reaktionswärme von −46,86 kJ·mol−1 bestimmt.[13] Die Umsetzung mit Alkoholen ergibt die entsprechenden Bernsteinsäurehalbester.[14] Die Verbindung kann als Reagenz für Friedel-Crafts-Acylierungen dienen. Die Umsetzung mit Benzol ergibt hier die γ–Oxocarbonsäure β–Benzoylpropionsäure.[15] Aus Grignard-Verbindungen und Bernsteinsäureanhydrid können ebenfalls einfach γ–Oxocarbonsäureester erhalten werden.[16] Die Umsetzung mit Ammoniak bei höheren Temperaturen ergibt das Succinimid.[17] Bei höheren Temperaturen ist der Stoff brennbar, aber er reagiert mit brandfördernden Stoffen sehr heftig. Die Schmelze bildet entzündbare Dampf-Luft-Gemische. Der Flammpunkt beträgt 157 °C.[1]

Gesundheitsgefahren[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Folgen bei Berührung oder Einatmung des Bernsteinsäureanhydrid sind Reizungen der Haut und Atemwege, wobei die Schleimhäute sich entzünden können.[1] Die Verbindung wurde als Komponente im Hauptstrom einer filterlosen Zigarette nachgewiesen.[18] Die Auswirkungen von Bernsteinsäureanhydrid auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt wurde unter REACH im Jahr 2013 im Rahmen der Stoffbewertung von Österreich geprüft. Nach Abschluss der Bewertung im Jahr 2014 wurde gegenüber der harmonisierten Einstufung eine verschärfte Kennzeichnung mit Resp. Sens. 1 (entspricht H334), Augenschädigend, Kategorie 1 (entspricht H318) statt Kategorie 2 sowie Skin Corr. 1B (entspricht H314) empfohlen.[19]

Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bernsteinsäureanhydrid wird als Synthesechemikalie für andere chemische Verbindungen verwendet,[1] wie z. B. in den mehrstufigen Synthesen von 1-Tetralon, 1-Naphthol, Tetralin und Naphthalin[18] sowie von N-Chlor– und N-Bromsuccinimid.[17] Die industrielle Herstellung von Citraconsäureanhydrid (Methylmaleinsäureanhydrid) erfolgt durch Umsetzung von Bernsteinsäureanhydrid mit Formaldehyd.[7] Die Verbindung ist (formal) eine Ausgangsverbindung für Alkenylbernsteinsäureanhydride, das in der Papierindustrie als Leimungsmittel verwendet wird. Dessen Synthese erfolgt allerdings über Maleinsäureanhydrid und ein langkettiges Alken.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • R. Kühn, V. Birett: Merkblätter gefährlicher Arbeitsstoffe. Ecomed, Landsberg, 1986, Erg. Lfg.
  • Beilstein 17

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e f g h i j k l m Eintrag zu Bernsteinsäureanhydrid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 8. Januar 2018 (JavaScript erforderlich).
  2. Datenblatt Bernsteinsäureanhydrid (PDF) bei Merck, abgerufen am 27. April 2010.
  3. Eintrag zu Succinic anhydride im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
  4. 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.
  5. L. F. Fieser, E. L. Martin, R. L. Shriner, H. C. Struck: Succinic Anhydride In: Organic Syntheses. 12, 1932, S. 66, doi:10.15227/orgsyn.012.0066; Coll. Vol. 2, 1943, S. 560 (PDF).
  6. a b Arnold Willmes: Taschenbuch Chemische Substanzen: Elemente - Anorganika - Organika - Naturstoffe - Polymere. 3., vollst. überarb. und erw. Auflage. Frankfurt am Main 2007, ISBN 978-3-8171-1787-1.
  7. a b K. Lohbeck, H. Haferkorn, W. Fuhrmann, N. Fedtke: Maleic and Fumaric Acids. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2005. doi:10.1002/14356007.a16_053.
  8. A. Mclean, R. Adams: Succinic-α-d2,α'-d2, Acid and Its Derivatives. In: J. Am. Chem. Soc. 58, 1936, S. 804–810. doi:10.1021/ja01296a038.
  9. R. C. Weast, J. G. Grasselli, (Hrsg.): CRC Handbook of Data on Organic Compounds. 2. Auflage. CRC Press, Boca Raton, FL, 1989, S. 1.
  10. D. R. Stull: Vapor Pressure of Pure Substances Organic Compounds. In: Ind. Eng. Chem. 39, 1947, S. 517–540, doi:10.1021/ie50448a022.
  11. P. D. Bartlett, K. Nozaki: The Polymerization of Allyl Compounds. III. The Peroxide-induced Copolymerization of Allyl Acetate with Maleic Anhydride. In: J. Am. Chem. Soc. 68, 1946, S. 1495–1504, doi:10.1021/ja01212a033.
  12. a b Y. M. Yan, G. Pilcher: Enthalpies of combustion of succinic anhydride, glutaric anhydride, and glutarimide. In: J. Chem. Thermodyn. 22, 1990, S. 893–898, doi:10.1016/0021-9614(90)90177-R.
  13. J. B. Conn, G. B. Kistiakowsky, R. M. Roberts, E. A. Smith: Heats of organic reactions. XIII. Heats of hydrolysis of some acid anhydrides. In: J. Am. Chem. Soc. 64, 1942, S. 1747–1752, doi:10.1021/ja01260a001.
  14. J. Cason: β–Carbomethoxypropionyl Chloride In: Organic Syntheses. 25, 1945, S. 19, doi:10.15227/orgsyn.025.0019; Coll. Vol. 3, 1955, S. 169 (PDF).
  15. L. F. Somerville, C. F. H. Allen: β–Benzoylpropionic Acid In: Organic Syntheses. 13, 1933, S. 12, doi:10.15227/orgsyn.013.0012; Coll. Vol. 2, 1943, S. 81 (PDF).
  16. S. Hauptmann, J. Graefe, H. Remane: Lehrbuch der Organischen Chemie. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1980, S. 421.
  17. a b S. Hauptmann, J. Graefe, H. Remane: Lehrbuch der Organischen Chemie. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1980, S. 407.
  18. a b Römpp Chemie Lexikon. 9. Auflage. Georg Thieme Verlag, 1995.
  19. Community rolling action plan (CoRAP) der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA): Maleic anhydride, abgerufen am 30. Oktober 2016.