Essigsäurebutylester
Essigsäurebutylester, auch Essigsäure-n-butylester, Butylacetat oder Butylethanoat, ist ein klares, farbloses Lösungsmittel mit eher angenehmem, fruchtartigem Geruch, das natürlich in vielen Früchten vorkommt und Bestandteil des Apfelaromas ist.<ref name="Ullmann2012">Vorlage:Literatur</ref> Es handelt sich um den Ester der Essigsäure mit 1-Butanol. Neben diesem haben noch die Butylacetate der isomeren Butanole Essigsäure-sec-butylester, Essigsäureisobutylester und Essigsäure-tert-butylester Bedeutung.
Vorkommen
Butylacetat ist als Fruchtester in Fruchtaromen weitverbreitet und in einigen Fällen eine der Hauptkomponenten. Es kommt beispielsweise in Äpfeln<ref>Vorlage:Literatur</ref><ref>Vorlage:Literatur</ref> vor, unter anderem in den Sorten Granny Smith,<ref name=":0">Vorlage:Literatur</ref> Golden Delicious<ref name=":0" /> und Gala,<ref>Vorlage:Literatur</ref> und auch in Apfelbaumblüten.<ref>Vorlage:Literatur</ref> Auch in Birnen,<ref>Vorlage:Literatur</ref><ref>Vorlage:Literatur</ref><ref>Vorlage:Literatur</ref> Bananen,<ref>Vorlage:Literatur</ref><ref>Vorlage:Literatur</ref> Melonen<ref>Vorlage:Literatur</ref><ref>Vorlage:Literatur</ref> und Erdbeeren<ref>Vorlage:Literatur</ref><ref>Vorlage:Literatur</ref><ref>Vorlage:Literatur</ref><ref>Vorlage:Literatur</ref> ist es enthalten. Weiterhin kommt es in Pflaumen,<ref>Vorlage:Literatur</ref> Feigen,<ref>Vorlage:Literatur</ref> Passionsfrucht,<ref>Vorlage:Literatur</ref> Jackfrucht,<ref>Vorlage:Literatur</ref> Papaya<ref>Vorlage:Literatur</ref> und Bergpapaya,<ref>Vorlage:Literatur</ref> Pfirsich und Nektarinen,<ref>Vorlage:Literatur</ref> sowie in Lulo,<ref>Vorlage:Literatur</ref> Pepino<ref>Vorlage:Literatur</ref> und Curuba<ref>Vorlage:Literatur</ref> vor. Es ist auch in Fruchtsäften (beispielsweise von Birne und Aprikose)<ref>Vorlage:Literatur</ref> sowie in Olivenöl<ref>Vorlage:Literatur</ref> enthalten.
Gewinnung und Darstellung
Großtechnisch wird Essigsäurebutylester durch säurekatalysierte Veresterung von Essigsäure mit 1-Butanol bei Temperaturen von 80–120 °C hergestellt. Als Katalysator werden dafür meist saure Ionentauscherharze verwendet.<ref>Vorlage:Patent</ref><ref name="RÖMPP" /> Im Labormaßstab wird als Katalysator meist p-Toluolsulfonsäure verwendet.<ref>Vorlage:Literatur</ref>
Nach dem Prinzip von Le Chatelier bewirkt eine Abtrennung des entstehenden Wassers bzw. das Abziehen des Esters eine Verlagerung des Gleichgewichts auf die Produktseite (siehe auch Massenwirkungsgesetz).
Eigenschaften
Essigsäurebutylester ist eine farblose Flüssigkeit mit fruchtartigem Geruch. Die Schmelztemperatur beträgt −76 °C. Der Siedepunkt unter Normaldruck liegt bei 126 °C.<ref name="Ullmann" /> Mit Wasser bildet die Verbindung ein azeotrop siedendes Gemisch. Bei Normaldruck und mit einem Wassergehalt von 26,7 Ma% liegt der azeotrope Siedepunkt bei 90,2 °C.<ref name="Ullmann">H. Cheung, R. S. Tanke, G. P. Torrence: Acetic Acid. In: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2005, Vorlage:DOI.</ref>
Thermodynamische Eigenschaften
Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 4,26803, B = 1440,231 und C = −61,362 im Temperaturbereich von 332,9 bis 399,2 K.<ref name="Kliment">V. Kliment, V. Fried, J. Pick: Gleichgewicht Flussigkeit-Dampf. XXXIII. Systeme Butylacetat-Phenol und Wasser-Phenol. In: Collect Czech Chem Commun. 29, 1964, S. 2008–2015, doi:10.1135/cccc19642008.</ref>
Zusammenstellung der wichtigsten thermodynamischen Eigenschaften Eigenschaft Typ Wert [Einheit] Bemerkungen Standardbildungsenthalpie ΔfH0liquid
ΔfH0gas−609,6 kJ·mol−1<ref name="Schiopu" />
−566,0 kJ·mol−1<ref name="Schiopu">M. Șchiopu, O. Bot, V. Onu: Studiul termodinamic și cinetic al sistemului acetat de n-butil-apa. Nota I. In: Bul. Inst. Politehnic Iași. 7, 1961, S. 115–118.</ref>als Flüssigkeit
als GasVerbrennungsenthalpie ΔcH0liquid −3467,0 kJ·mol−1<ref name="Schiopu" /> Wärmekapazität cp 225,11 J·mol−1·K−1 (25 °C)<ref name="Jimenez">E. Jimenez, L. Romani, Paz Andrade, M.I., Roux-Desgranges, G., J.-P. E. Grolier: Molar excess heat capacities and volumes for mixtures of alkanoates with cyclohexane at 25°C. In: J. Solution Chem. 15, 1986, S. 879–890.</ref> als Flüssigkeit Kritische Temperatur Tc 575,4 K<ref name="Quadri">S. K. Quadri, A. P. Kudchadker: Measurement of the critical temperatures and critical pressures of some thermally stable or mildly unstable esters, ketones, and ethers. In: J. Chem. Thermodyn. 23, 1991, S. 129–134, doi:10.1016/S0021-9614(05)80288-5.</ref> Kritischer Druck pc 30,9 bar<ref name="Quadri" /> Verdampfungsenthalpie ΔVH0 43,89 kJ·mol−1<ref name="Majer Svoboda" /> beim Normaldrucksiedepunkt
Die Temperaturabhängigkeit der Verdampfungsenthalpie lässt sich entsprechend der Gleichung ΔVH0=A·e(−βTr)(1−Tr)β (ΔVH0 in kJ/mol, Tr =(T/Tc) reduzierte Temperatur) mit A = 64,07 kJ/mol, β = 0,306 und Tc = 579 K im Temperaturbereich zwischen 298 K und 358 K beschreiben.<ref name="Majer Svoboda">V. Majer, V. Svoboda: Enthalpies of Vaporization of Organic Compounds: A Critical Review and Data Compilation. Blackwell Scientific Publications, Oxford 1985, S. 300.</ref>
Dampfdruckfunktion von n-Butylacetat
Sicherheitstechnische Kenngrößen
Essigsäurebutylester bildet leicht entzündliche Dampf-Luft-Gemische. Die Verbindung hat einen Flammpunkt von 27 °C. Der Explosionsbereich liegt zwischen 1,2 Vol.‑% (58 g/m3) als untere Explosionsgrenze (UEG) und ca. 8,5 Vol.‑% als obere Explosionsgrenze (OEG).<ref name="Brandes">E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen. Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase. Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft, Bremerhaven 2003.</ref> Der untere Explosionspunkt liegt bei 19,5 °C.<ref name="GESTIS" /><ref name="Brandes2007">E. Brandes, M. Mitu, D. Pawel: The lower explosion point — A good measure for explosion prevention: Experiment and calculation for pure compounds and some mixtures. In: J. Loss Prev. Proc. Ind. 20, 2007, S. 536–540, doi:10.1016/j.jlp.2007.04.028.</ref> Der maximale Explosionsdruck beträgt 8,6 bar.<ref name="Brandes" /> Die Grenzspaltweite wurde mit 1,02 mm bestimmt.<ref name="Brandes" /> Es resultiert damit eine Zuordnung in die Explosionsgruppe IIA.<ref name="Brandes" /> Die Zündtemperatur beträgt 390 °C.<ref name="Brandes" /> Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T2.
Verwendung
Die Weltjahresproduktion von Butylacetat betrug 2003 über 500.000 Tonnen.<ref>Vorlage:Literatur</ref> Butylacetat wird als Lösungsmittel in Beschichtungsprozessen, beispielsweise für Möbel, verwendet.<ref>Vorlage:Literatur</ref><ref>Vorlage:Literatur</ref><ref>Vorlage:Literatur</ref> In Nagellack-Produkten ist es neben Ethylacetat eines der beiden meistgenutzten Lösungsmittel.<ref>Vorlage:Literatur</ref><ref>Vorlage:Literatur</ref> Auch in Klebstoffen, beispielsweise für die Schuh-Produktion und im Modellbau, wird es verwendet.<ref>Vorlage:Literatur</ref><ref>Vorlage:Literatur</ref>
Butylacetat wird außerdem als Aromastoff verwendet und ist in der EU unter der FL-Nummer 09.004 für Lebensmittel allgemein zugelassen.<ref>Vorlage:Internetquelle</ref>
Einzelnachweise
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