Brenzcatechin

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Strukturformel
Strukturformel von Brenzcatechin
Allgemeines
Name Brenzcatechin
Andere Namen
  • 1,2-Dihydroxybenzol
  • Benzol-1,2-diol
  • Pyrocatechin
  • Pyrocatechol, kurz Catechol (Katechol)
  • o-Dihydroxybenzol
  • weniger gebräuchlich: FSM-diol
Summenformel C6H6O2
CAS-Nummer 120-80-9
PubChem 289
Kurzbeschreibung

farblose Kristalle[1]

Eigenschaften
Molare Masse 110,11 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

1,34 g·cm−3 [1]

Schmelzpunkt

105 °C [1]

Siedepunkt

245 °C [1]

Dampfdruck

20 Pa (20 °C) [1]

Löslichkeit
  • gut in Wasser (451 g·l−1 bei 20 °C)[1]
  • löslich in vielen organischen Lösungsmitteln und Alkalien[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP)[3], ggf. erweitert[1]
06 – Giftig oder sehr giftig 08 – Gesundheitsgefährdend 05 – Ätzend

Gefahr

H- und P-Sätze H: 301+311​‐​332​‐​315​‐​317​‐​318​‐​341
P: 280​‐​301+310​‐​305+351+338​‐​312 [1]
MAK

Schweiz: 5 ml·m−3 bzw. 23 mg·m−3[4]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Brenzcatechin (1,2-Dihydroxybenzol) ist ein zweiwertiges Phenol, ein aromatischer Alkohol. Es besitzt zwei benachbarte, sich in sogenannter ortho-Position befindende Hydroxygruppen an einem Benzolring.

Die englische Bezeichnung ist Catechol (Kurzform von Pyrocatechol), nach IUPAC wird es auch 1,2-Dihydroxybenzen oder Benzen-1,2-diol genannt

Außer Brenzcatechin (1,2-Dihydroxybenzol) existieren zwei weitere stellungsisomere Formen, nämlich das Resorcin (1,3-Dihydroxybenzol) und das Hydrochinon (1,4-Dihydroxybenzol).

Geschichte und Vorkommen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Trivialname der chemischen Verbindung geht auf die Gerber-Akazie (Acacia catechu) zurück. Aus deren Pflanzensaft, der Catechin enthält, wurde sie erstmals 1839 von dem Chemiker K. Reinsch durch trockene Destillation, sogenanntes Brenzen (altertümliche Bezeichnung für Pyrolyse), isoliert. Außerdem sind für Brenzcatechin die Bezeichnungen Pyrocatechin und Pyrocatechol geläufig.

Brenzcatechin ist im Pflanzenreich verbreitet und kann durch Pyrolyse (Brenzreaktion) natürlicher Rohstoffe wie Holz, Kohle und Lignin erhalten werden. Es ist mehrheitlich in Baumharz und Buchenholzteer, früher wurde es auch aus den Schwelwässern[5] der Braunkohle gewonnen.[6]

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Brenzcatechin lässt sich mit Hilfe einer Alkalischmelze[7] von o-Chlorphenol oder o-Phenolsulfonsäure darstellen.

Herstellung von Brenzcatechin aus o-Chlorphenol
Herstellung von Brenzcatechin aus o-Phenolsulfonsäure

Auch durch Hydrolyse von 2-Chlorphenol mit Natronlauge bei höherer Temperatur in Gegenwart von Kupfersulfat, auch in Gegenwart von Bariumhydroxid und Kupfer(I)-chlorid[6] oder durch den oxidativen Abbau von Salicylaldehyd mit Wasserstoffperoxid und Natronlauge (Dakin-Reaktion).[8] Ebenso ist eine Etherspaltung von Guajacol mit Bromwasserstoff möglich.

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Brenzcatechin bildet farblose Kristalle, die mit Wasserdampf leicht flüchtig sind. An der Luft und bei Lichteinfall wird es instabil und oxidiert zu 1,2-Benzochinon (Autoxidation).

Gleichgewicht Brenzcatechin / 1,2-Benzochinon

Eine wässrige Lösung, besonders bei pH-Werten über 7, ist braun gefärbt. In neutraler Lösung ergibt die Kombination mit Eisen(III)-chlorid eine Grünfärbung. Diese Reaktion kann zur Unterscheidung der Dihydroxybenzole dienen: Resorcin gibt eine violette Färbung, Hydrochinon eine Blaufärbung, die nach kurzer Zeit wieder verschwindet, da das Hydrochinon vom Eisen(III)-chlorid zum p-Benzochinon oxidiert wird, das keine Farbreaktion zeigt.[9] Mit Blei(II)-acetat bildet sich dagegen ein farbloser Niederschlag. Eine blaugrüne Färbung gibt die Reaktion von Brenzcatechin mit „Vanadinschwefelsäure“ → Mandelin-Reagenz.[10][11] Ebenfalls eine blaugrüne Färbung gibt die Reaktion mit Chlorkalk.[11] Brenzcatechin ist ein starkes Reduktionsmittel, das Fehlingsche Lösung, Benedicts Reagenz und ammoniakalische Silbernitratlösung zu reduzieren vermag.

Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Verwendungsmöglichkeiten von Brenzcatechin liegen in der Fototechnik als Entwickler. Zum Einsatz kommt es als Antioxidations- und Desinfektionsmittel. In der organischen Synthese spielt es eine Rolle als Ausgangsmaterial für Farbstoffe, Riechstoffe und Arzneimittel sowie als Schutzgruppe für Carbonylverbindungen. Etwa 50 % des synthetischen hergestellten Brenzcatechins wird zur Herstellung von Pestiziden verwendet, wobei der Rest als Vorstufe zu Chemikalien zur Herstellung von Parfüms und Arzneimitteln dient.[12]

Das Hydroborierungsmittel Catecholboran[13] ist ein Derivat von Brenzcatechin. Methylierungen ergeben Guajacol (Monomethylether) und Veratrol (Dimethylether):

Herstellung von Guajacol
Herstellung von Veratrol

Naturstoffe[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Vom Brenzcatechin und seinen Methylethern Guajacol und Veratrol leiten sich zahlreiche Naturstoffe ab, darunter das bekannte Vanillin. Die vorgenannten drei Basisverbindungen entstehen durch Decarboxylierung aus den entsprechenden Säuren: z. B. Veratrol aus Veratrumsäure. Veratrumaldehyd wird wiederum aus Veratrol mittels Vilsmeier-Formylierung dargestellt.[14]

–CH2OH –CHO –COOH
Brenzcatechin.svg
Brenzcatechin
Struktur von Protocatechualkohol
Protocatechualkohol
Protocatechualdehyd.svg
Protocatechualdehyd
Protocatechusäure.svg
Protocatechusäure
Guajacol.svg
Guajacol
Struktur von Vanillylalkohol
Vanillylalkohol
Vanillin2.svg
Vanillin
Strukturformel von Vanillinsäure
Vanillinsäure
Guajacol.svg
Guajacol
Struktur von Isovanillylalkohol
Isovanillylalkohol
Strukturformel von Isovanillin
Isovanillin
Strukturformel von Isovanillinsäure
Isovanillinsäure
Veratrol.svg
Veratrol
Veratrylalkohol.svg
Veratrylalkohol
Strukturformel von Veratrumaldehyd
Veratrumaldehyd
Veratrumsäure.svg
Veratrumsäure

Nachweis[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zum qualitativ-analytischen Nachweis entsteht bei der Bromierung mit Kaliumbromid und Brom[15] das Tetrabromderivat mit einem Schmelzpunkt von 192 °C.[16]

Bromierung von Brenzcatechin

Sicherheitshinweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Dihydroxybenzole reizen Augen, Haut und Atemwege. Sie sind gesundheitsschädlich bei Berührung mit der Haut und beim Verschlucken. Brenzcatechin ist giftig für Wasserorganismen und daher als umweltgefährlich in Wassergefährdungsklasse 2 eingestuft.[1] Auf Vorschlag der französischen Chemikalienbehörde wurde 2015 und 2016 die chemikalienrechtliche Einstufung von Brenzcatechin überarbeitet. Der Ausschuss für Risikobewertung (RAC) der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) hat am 16. September 2016 die Einstufung für Brenzcatechin wie folgt entschieden: Brenzcatechin wird als krebserzeugend Carc 1B, Muta 2 sowie Acute Tox 3 für orale und dermale Gabe eingestuft. Die Warnhinweise wurden festgelegt auf H301, H311, H341 und H350. Die Einstufungen als Skin Irrit 2 und Eye Irrit 2 wurden mit den entsprechenden Warnhinweisen H315 und H319 beibehalten.[17] Diese Einstufung des RAC muss noch von der EU-Kommission in geltendes Recht umgesetzt werden aber sie stellt mit der Veröffentlichung den Stand des Wissens dar, der von Unternehmen und Behörden berücksichtigt werden muss.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e f g h i Eintrag zu Brenzcatechin in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 6. Dezember 2015 (JavaScript erforderlich).
  2. Eintrag zu Brenzcatechin. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 10. Dezember 2014.
  3. Eintrag zu Pyrocatechol 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. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (SUVA): Grenzwerte am Arbeitsplatz 2015 – MAK-Werte, BAT-Werte, Grenzwerte für physikalische Einwirkungen, abgerufen am 2. November 2015.
  5. Schwelwasser auf universal_lexikon.deacademic.com, abgerufen am 1. August 2016.
  6. a b Hans R. Schweizer: Künstliche Organische Farbstoffe und Ihre Zwischenprodukte, Springer-Verlag, 13. März 2013, ISBN 978-3-642-87245-7, S. 142.
  7. Alkalischmelze auf spektrum.de, abgerufen 1. August 2016.
  8. Brenzcatechin auf spektrum.de, abgerufen 1. August 2016.
  9. Uni Regensburg: Versuchsanleitung zum Nachweis von Dihydroxybenzolen (Peter Keusch).
  10. K. F. Mandelin, St. Petersburg: Über Vanadinschwefelsäure, ein neues Reagens für Alkoloide, E. Wienecke, 1883.
  11. a b Dissertation, Joseph Schomacker: "Beitrag zum forensisch-chemischen Nachweise des Resorcin und Brenzcatechin im Thierkörper", 1886, Universität Dorpat. (PDF; 1,3 MB)
  12. Fiegel, Helmut et al.: Phenol Derivatives, In: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 15 Juni 2000, doi:10.1002/14356007.a19_313.
  13. Eintrag 6327445 in der PubChem-Datenbank des National Center for Biotechnology Information (NCBI), abgerufen am 4. August 2016.
  14. Autorengemeinschaft: Organikum, 19. Auflage, Johann Ambrosius Barth, Leipzig · Berlin · Heidelberg 1993, ISBN 3-335-00343-8, S. 345.
  15. Autorengemeinschaft: Organikum, 19. Auflage, Johann Ambrosius Barth, Leipzig · Berlin · Heidelberg 1993, ISBN 3-335-00343-8, S. 331.
  16. Autorengemeinschaft: Organikum, 19. Auflage, Johann Ambrosius Barth, Leipzig · Berlin · Heidelberg 1993, ISBN 3-335-00343-8, S. 653.
  17. RAC-Entscheidung vom 16. September 2016