Bernsteinsäureanhydrid

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<ref name="GESTIS" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 203-570-0 ECHA-InfoCard 100.003.246 PubChem 7922 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	100,07 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,23 g·cm−3<ref name="GESTIS" />
Schmelzpunkt	119 °C<ref name="GESTIS" />
Siedepunkt	261 °C<ref name="GESTIS" />
Dampfdruck	1,2 hPa (92 °C)<ref name="GESTIS" />
Löslichkeit	mäßig in Wasser (67 g·l−1 unter Hydrolyse bei 20 °C)<ref name="GESTIS" /> löslich in Chloroform und Ethanol<ref>Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei MerckVorlage:Abrufdatum</ref>
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),<ref name="CLP_100.003.246">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der Datenbank ECHA CHEM der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA)Vorlage:Abrufdatum Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.</ref> ggf. erweitert<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref> Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahr H- und P-Sätze H: 302​‐​314​‐​317​‐​334 EUH: 071 P: 280​‐​301+330+331​‐​303+361+353​‐​304+340​‐​305+351+338​‐​310<ref name="GESTIS" />
Toxikologische Daten	1510 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)<ref name="GESTIS" />
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	−608,6 kJ/mol<ref name="CRC90_5_25">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.</ref>
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

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

Gewinnung und Darstellung

Bernsteinsäureanhydrid kann durch Reaktion von Bernsteinsäure und Essigsäureanhydrid, Acetylchlorid oder Phosphoroxychlorid gewonnen werden.<ref>L. F. Fieser, E. L. Martin, R. L. Shriner, H. C. Struck: Vorlage:Linktext-Check In: Organic Syntheses. 12, 1932, S. 66, doi:10.15227/orgsyn.012.0066; Coll. Vol. 2, 1943, S. 560 (PDF).</ref> Auch bei Erhitzung von Bernsteinsäure über 200 °C bildet sich Bernsteinsäureanhydrid.<ref name="AW">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.</ref> Die Verbindung kann auch durch die katalytische Hydrierung von Maleinsäureanhydrid erhalten werden.<ref name="Ullmann1">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.</ref>

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Bernsteinsäureanhydrid ist ein weißer brennbarer Feststoff, der bei 119–120 °C schmilzt.<ref>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.</ref> Bei Normaldruck siedet die Verbindung bei 261 °C.<ref>R. C. Weast, J. G. Grasselli (Hrsg.): CRC Handbook of Data on Organic Compounds. 2. Auflage. CRC Press, Boca Raton, FL, 1989, S. 1.</ref> Im Vakuum sublimiert die Verbindung.<ref name="AW" /> 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.<ref>D. R. Stull: Vapor Pressure of Pure Substances Organic Compounds. In: Ind. Eng. Chem. 39, 1947, S. 517–540, doi:10.1021/ie50448a022.</ref> Die Löslichkeit in Wasser beträgt bei 20 °C 67 g·l⁻¹ Dabei erfolgt eine langsame Hydrolyse. Die wässrige Lösung reagiert sauer.<ref name="GESTIS" /> 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.<ref>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.</ref> Die Bildungsenthalpie des Feststoffes beträgt −608,6 kJ·mol⁻¹.<ref name="Pilcher">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.</ref> Für die Verbrennungsenthalpie wurde ein Wert von −1537,1 kJ·mol⁻¹ bestimmt.<ref name="Pilcher" />

• Dampfdruckfunktion von Bernsteinsäureanhydrid
  Dampfdruckfunktion von Bernsteinsäureanhydrid

Chemische Eigenschaften

Bernsteinsäureanhydrid kann in Gegenwart von Natronlauge zur Bernsteinsäure hydrolysiert werden. In Dioxan/Wasser wurde bei 30 °C eine Reaktionsenthalpie von −46,86 kJ·mol⁻¹ bestimmt.<ref>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.</ref> Die Umsetzung mit Alkoholen ergibt die entsprechenden Bernsteinsäurehalbester.<ref>J. Cason: Vorlage:Linktext-Check In: Organic Syntheses. 25, 1945, S. 19, doi:10.15227/orgsyn.025.0019; Coll. Vol. 3, 1955, S. 169 (PDF).</ref> Die Verbindung kann als Reagenz für Friedel-Crafts-Acylierungen dienen. Die Umsetzung mit Benzol ergibt hier die γ–Oxocarbonsäure β–Benzoylpropionsäure.<ref>L. F. Somerville, C. F. H. Allen: Vorlage:Linktext-Check In: Organic Syntheses. 13, 1933, S. 12, doi:10.15227/orgsyn.013.0012; Coll. Vol. 2, 1943, S. 81 (PDF).</ref> Aus Grignard-Verbindungen und Bernsteinsäureanhydrid können ebenfalls einfach γ–Oxocarbonsäureester erhalten werden.<ref>S. Hauptmann, J. Graefe, H. Remane: Lehrbuch der Organischen Chemie. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1980, S. 421.</ref> Die Umsetzung mit Ammoniak bei höheren Temperaturen ergibt das Succinimid.<ref name="Hauptmann1">S. Hauptmann, J. Graefe, H. Remane: Lehrbuch der Organischen Chemie. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1980, S. 407.</ref> 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.<ref name="GESTIS" />

Verwendung

Bernsteinsäureanhydrid wird als Synthesechemikalie für andere chemische Verbindungen verwendet,<ref name="GESTIS" /> wie z. B. in den mehrstufigen Synthesen von 1-Tetralon, 1-Naphthol, Tetralin und Naphthalin<ref name="Römpp" /> sowie von N-Chlor– und N-Bromsuccinimid.<ref name="Hauptmann1" /> Die industrielle Herstellung von Citraconsäureanhydrid (Methylmaleinsäureanhydrid) erfolgt durch Umsetzung von Bernsteinsäureanhydrid mit Formaldehyd.<ref name="Ullmann1" /> 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.

Gesundheitsgefahren

Die Folgen bei Berührung oder Einatmung des Bernsteinsäureanhydrid sind Reizungen der Haut und Atemwege, wobei die Schleimhäute sich entzünden können.<ref name="GESTIS" /> Die Verbindung wurde als Komponente im Hauptstrom einer filterlosen Zigarette nachgewiesen.<ref name="Römpp">Römpp Chemie Lexikon. 9. Auflage. Georg Thieme Verlag, 1995.</ref>

Bernsteinsäureanhydrid wurde 2013 von der EU gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 (REACH) im Rahmen der Stoffbewertung in den fortlaufenden Aktionsplan der Gemeinschaft (CoRAP) aufgenommen. Hierbei werden die Auswirkungen des Stoffs auf die menschliche Gesundheit bzw. die Umwelt neu bewertet und ggf. Folgemaßnahmen eingeleitet. Ursächlich für die Aufnahme von Bernsteinsäureanhydrid waren die Besorgnisse bezüglich hoher (aggregierter) Tonnage und hohes Risikoverhältnis (Risk Characterisation Ratio, RCR) sowie der Gefahren ausgehend von einer möglichen Zuordnung zur Gruppe der CMR-Stoffe und der vermuteten Gefahren durch sensibilisierende Eigenschaften. Die Neubewertung fand ab 2013 statt und wurde von Österreich durchgeführt. Anschließend wurde ein Abschlussbericht veröffentlicht.<ref>Europäische Chemikalienagentur (ECHA): Substance Evaluation Report und Conclusion Document.</ref><ref>Community Rolling Action Plan (CoRAP) der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA): Vorlage:Linktext-CheckVorlage:Abrufdatum </ref>

Literatur

• R. Kühn, V. Birett: Merkblätter gefährlicher Arbeitsstoffe. Ecomed, Landsberg, 1986, Erg. Lfg.
• Friedrich Richter (Hrsg.): Beilsteins Handbuch der organischen Chemie. Band 17. Springer, Berlin 1934.

Weblinks

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Commons: Bernsteinsäureanhydrid – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

<references />