2-Butin-1,4-diol

Strukturformel
Strukturformel von 2-Butin-1,4-diol
Allgemeines
Name	2-Butin-1,4-diol
Andere Namen	But-2-in-1,4-diol (IUPAC) 1,4-Butindiol Bis(hydroxymethyl)acetylen Butindiol
Summenformel	C4H6O2
Kurzbeschreibung	farbloser, kristalliner Feststoff<ref name="GESTIS" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 203-788-6 ECHA-InfoCard 100.003.445 PubChem 8066 ChemSpider 7775 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	86,09 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,11 g·cm−3<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref>
Schmelzpunkt	58 °C<ref name="GESTIS" />
Siedepunkt	238 °C<ref name="GESTIS" />
Löslichkeit	sehr leicht löslich in Wasser (3740 g·l−1 bei 25 °C)<ref name="GESTIS" /> schlecht löslich in Ether, Benzol und Chlorkohlenwasserstoffe<ref name="RÖMPP">Eintrag zu But-2-in-1,4-diol. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum</ref>
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),<ref name="CLP_100.003.445">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" /> Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahr H- und P-Sätze H: 301+311+331​‐​314​‐​317​‐​373 P: 260​‐​264​‐​272​‐​280​‐​301+330+331​‐​303+361+353​‐​304+340​‐​305+351+338<ref name="GESTIS" />
MAK	DFG: 0,1 ml·m−3 bzw. 0,36 mg·m−3<ref name="GESTIS" /> Schweiz: 0,1 ml·m−3 bzw. 0,36 mg·m−3<ref>Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 110-65-6 bzw. 2-Butin-1,4-diol)Vorlage:Abrufdatum</ref>
Toxikologische Daten	105 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)<ref name="GESTIS" />
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

2-Butin-1,4-diol (nach IUPAC-Nomenklatur: But-2-in-1,4-diol, vereinfacht oft nur als Butindiol bezeichnet) ist eine organisch-chemische Verbindung aus der Stoffgruppe der Alkohole, genauer der Alkinole. Der Stoff kommt als 34-prozentige wässrige Lösung sowie als kristalline Flocken in den Handel. Es ist ein Zwischenprodukt der chemischen Industrie, welches zu zahlreichen Produkten weiterverarbeitet wird.

Gewinnung und Darstellung

Die großtechnische Herstellung von 2-Butin-1,4-diol erfolgt praktisch ausschließlich durch das Reppe-Verfahren (Ethinylierung), welches von Walter Reppe und seinen Mitarbeitern bei der BASF in den 1930er Jahren gefunden und kontinuierlich weiterentwickelt wurde. Danach wird Acetylen mit wässriger, etwa 30–50%iger Formaldehyd-Lösung bei Temperaturen von 80–110 °C und einem Druck von 5–20 bar umgesetzt:<ref name="ARPE">Hans-Jürgen Arpe: Industrielle Organische Chemie – Bedeutende Vor- und Zwischenprodukte. 6. Auflage. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2007, ISBN 978-3-527-31540-6, S. 108. </ref> Die Umsetzung verläuft mit einer molaren Reaktionsenthalpie von −100,5 kJ·mol⁻¹ exotherm.<ref name="Ullmann" />

Industrielle Synthese von 2-Butin-1,4-diol durch Umsetzung von Acetylen mit zwei Äquivalente an Formaldehyd über Kupfer- und Bismutoxid-Katalysator geträgert auf Silica (Reppe-Verfahren)

Industrielle Synthese von 2-Butin-1,4-diol durch Umsetzung von Acetylen mit zwei Äquivalente an Formaldehyd über Kupfer- und Bismutoxid-Katalysator geträgert auf Silica (Reppe-Verfahren)

Als Katalysator wird ein System aus Kupfer(II)-oxid (CuO) und Bismut(III)-oxid (Bi₂O₃), welches auf Kieselgel (SiO₂) geträgert ist, eingesetzt. Unter den Reaktionsbedingungen im Reaktor bildet sich durch Komplexierung von Acetylen das katalytisch aktive Kupfer(I)-acetylid (Cu₂C₂). Bismutoxid wird als Promotor (3–6 %) zugesetzt, um die Bildung von Cuprenen zu unterdrücken. Etabliert ist die Durchführung im Dreiphasensystem in einer Kaskade von drei bis fünf Rieselbettreaktoren, in denen der Katalysator als Festbett angeordnet ist und von der wässrigen Formaldehyd-Lösung überströmt wird. Dabei strömt im Gleich- oder Gegenstrom das Acetylen hinzu. Die Selektivität erreicht etwa 95 %.<ref name="Ullmann">Heinz Gräfje, Wolfgang Körnig, Hans-Martin Weitz, Wolfgang Reiß, Guido Steffan, Herbert Diehl, Horst Bosche, Kurt Schneider, Heinz Kieczka, Rolf Pinkos: Butanediols, Butenediol, and Butynediol. In: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA., 23. Juli 2019, doi:10.1002/14356007.a04_455.pub2</ref><ref name="VERFAHREN">Patent EP2121549B1: Verfahren zur Herstellung von 1,4-Butandiol. Veröffentlicht am 7. Juni 2017, Anmelder: BASF SE, Erfinder: Rolf Pinkos, Rudolf Erich Lorenz, York Alexander Beste.‌</ref>

Eine Großanlage zu dieser Synthesemethode wurde bereits 1941 gebaut.<ref>Geschichte der BASF (Memento vom 29. September 2007 im Internet Archive).</ref>

Eine Weiterentwicklung des klassischen Reppe-Prozesses ist das Linde/Yukong-Verfahren. Danach wird Acetylen schon bei geringen Drücken (Partialdruck von Acetylen: 0,7–1,4 bar) mit Formaldehyd an einem modifizierten Cu-Katalysator auf einem Silikatträger bei Temperaturen von 70–90 °C in einer Kaskade aus vier kontinuierlich betriebenen Suspensionsrührkesseln umgesetzt.<ref name="LINDE" />

Die europäische Jahresproduktion von 2-Butin-1,4-diol beträgt etwa 200.000 t.<ref name="BGChemie">Toxikologische Bewertung von Vorlage:Linktext-Check (PDF) bei der Berufsgenossenschaft Rohstoffe und chemische Industrie (BG RCI)Vorlage:Abrufdatum</ref>

Die wichtigsten Produzenten von 2-Butin-1,4-diol in Westeuropa sind BASF in Ludwigshafen am Rhein und INEOS Solvents (früher GAF, später ISP Marl GmbH) in Marl.

Eigenschaften

Datei:Vapour pressure 2-butyne-1,4-diol.svg

Dampfdruckfunktion

Butindiol ist ein farbloser Feststoff, der bei 58 °C schmilzt. Der Siedepunkt bei Normaldruck liegt bei 238 °C.<ref>CRC Handbook of Data on Organic Compounds, 2nd Edition, Weast,R.C and Grasselli, J.G., ed(s)., CRC Press, Inc., Boca Raton, FL, 1989, 1.</ref> Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend ln(P) = A−(B/(T+C)) (P in Torr, T in °C) mit A = 9,7532, B = 3603,0 und C = 273,15 im Temperaturbereich von 112 bis 165 °C.<ref name="ChemSafe">Chemsafe Datenbank für sicherheitstechnische Kenngrößen im Explosionsschutz, PTB Braunschweig/BAM Berlin, abgerufen am 14. Dezember 2021.</ref> Die Schmelze bildet bei erhöhter Temperatur entzündliche Dampf-Luft-Gemische. Die Verbindung hat einen Flammpunkt bei 136 °C.<ref name="ChemSafe" /><ref name="GESTIS" /> Die Zündtemperatur beträgt 335 °C.<ref name="ChemSafe" /><ref name="GESTIS" /> Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T2. Bei thermischer Belastung kann in Gegenwart katalytisch wirkender Verunreinigungen, wie Alkali- und Erdalkalihydroxyde oder -halogenide sowie starken Säuren eine heftige bis explosionsartige Zersetzung erfolgen.<ref name="Bretherick">P. G. Urben; M. J. Pitt: Bretherick's Handbook of Reactive Chemical Hazards. 8. Edition, Vol. 1, Butterworth/Heinemann 2017, ISBN 978-0-08-100971-0, S. 339.</ref> Eine langsame thermische Zersetzung wird bei Temperaturen oberhalb von 160 °C beobachtet.<ref name="Ullmann" />

Verwendung

Butindiol ist Ausgangspunkt zur Synthese weiterer Diole. So kann es durch Hydrierung zu 1,4-Butendiol und weiter zu 1,4-Butandiol umgesetzt werden.<ref name="LINDE">Linde/Yukong-Verfahren zur Herstellung von Butandiol über Butindiol (Memento vom 29. September 2007 im Internet Archive) (PDF-Datei; 37 kB)</ref> Weiterhin wird es zur Herstellung von Arzneistoffen, z. B. als Rohmaterial für Vitamin B6, Entlaubungsmitteln, Flammschutzmitteln, Korrosionsschutzmitteln, Weichmachern und Polyurethanen (kettenverlängerndes Mittel) verwendet.<ref>Datenblatt 2-Butyne-1,4-diol (Crystal) (Memento vom 18. März 2014 im Internet Archive) bei BASF, abgerufen am 18. Dezember 2014.</ref> Es dient auch als Glanzbildner in Galvanisierungsbädern (bei Nickel und Kupfer) und als Sparbeizenzusatz zur Entfernung von Kesselstein oder Oxidschichten auf Metallen sowie in Abbeizmitteln für Farben.<ref>Datenblatt 2-Butin-1,4-diol bei Gischem, abgerufen am 18. Dezember 2014.</ref>

Sicherheitshinweise

2-Butin-1,4-diol zersetzt sich leicht in der Wärme (ab 160 °C), wobei die Reaktion bei Anwesenheit von Verunreinigungen oder bei höheren Temperaturen sehr heftig ausfallen kann (Flammpunkt 136 °C).<ref name="GESTIS" /><ref name="BGChemie" />

Weblinks

• ECHA: Risikoanalyse zu Butindiol (PDF-Datei; 897 kB, englisch)

Einzelnachweise

<references />