Cycloheptan

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Cycloheptan ist eine organische Verbindung, die zur Stoffgruppe der Cycloalkane gehört. Die Verbindung kann in verschiedenen Konformeren auftreten.

Gewinnung und Darstellung

In der Natur kommt Cycloheptan im Erdöl vor und kann daraus gewonnen werden. Eine Synthese erfolgt durch eine Clemmensen-Reduktion aus Cycloheptanon.<ref>Vorlage:RömppOnline</ref>

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Cycloheptan ist eine farblose Flüssigkeit mit einem milden, aromatischen Geruch. Der Siedepunkt liegt bei Normaldruck bei 119 °C.<ref name="Gestis" /> Die molare Verdampfungsenthalpie beträgt 38,5 kJ·mol⁻¹.<ref name="Finke">H. L. Finke, D. W. Scott, M. E. Gross, J. F. Messerly, G. Waddington: Cycloheptane, Cyclooctane and 1,3,5-Cycloheptatriene. Low Temperature Thermal Properties, Vapor Pressure and Derived Chemical Thermodynamic Properties. In: J. Am. Chem. Soc. 78, 1956, S. 5469–5476. doi:10.1021/ja01602a003.</ref> Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log₁₀(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 3,97710, B = 1330,402 und C = −56,946 im Temperaturbereich von 341,3 K bis 432,2 K.<ref name="Finke" />

In der festen Phase tritt Cycloheptan in vier polymorphen Formen auf.<ref name="Finke" /><ref>E. S. Domalski, E. D. Hearing: Heat Capacities and Entropies of Organic Compounds in the Condensed Phase. Volume III. In: J. Phys. Chem. Ref. Data. 25, 1996, S. 1–525. doi:10.1063/1.555985.</ref> Die Umwandlungstemperaturen liegen für die Umwandlung von Form IV zu Form III bei −138 °C, von Form III zu Form II bei −75 °C und von Form II zu Form I bei −61 °C.<ref name="Finke" /> Die Form I schmilzt bei −8 °C.<ref name="Finke" /><ref name="Gestis" />

Zusammenstellung der wichtigsten thermodynamischen Eigenschaften
Eigenschaft	Typ	Wert [Einheit]	Bemerkungen
Standardbildungsenthalpie	Δ_fH⁰_liquid	−156,4 kJ·mol⁻¹<ref name="Spitzer">R. Spitzer, H. M. Huffman: The heats of combustion of cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane and cyclooctane. In: J. Am. Chem. Soc. 69, 1947, S. 211–213. doi:10.1021/ja01194a006.</ref>
Standardentropie	S⁰_liquid	242,55 J·mol⁻¹·K⁻¹<ref name="Finke" />	als Flüssigkeit
Verbrennungsenthalpie	Δ_cH⁰_liquid	−4598,9 kJ·mol⁻¹<ref name="Spitzer" />
Wärmekapazität	c_p	180,614 J·mol⁻¹·K⁻¹ (25 °C)<ref>J.-L. Fortier, P. J. D’Arcy, G. C. Benson: Heat capacities of binary cycloalkane mixtures at 298.15 K. In: Thermochim. Acta. 28, 1979, S. 37–43, doi:10.1016/0040-6031(79)87005-7.</ref> 132,0 J·mol⁻¹·K⁻¹ (25 °C)<ref>O. V. Dorofeeva: Vorlage:Webarchiv In: J. Phys. Chem. Ref. Data. 15, 1986, S. 437–464. doi:10.1063/1.555773.</ref>	als Flüssigkeit als Gas
Tripelpunkt	T_triple	265,12 K<ref name="Finke" />
Kritische Temperatur	T_c	604,2 K<ref name="Daubert">T. E. Daubert: Vapor-Liquid Critical Properties of Elements and Compounds. 5. Branched Alkanes and Cycloalkanes. In: J. Chem. Eng. Data. 41, 1996, S. 365–372. doi:10.1021/je9501548.</ref>
Kritischer Druck	p_c	38,2 bar<ref name="Daubert" />
Kritisches Volumen	V_c	0.353 l·mol⁻¹<ref name="Daubert" />
Kritische Dichte	ρ_c	2,83 mol·l⁻¹<ref name="Daubert" />

Chemische Eigenschaften

Cycloheptan kann in Gegenwart von Aluminiumchlorid thermisch in Methylcyclohexan umgelagert werden.<ref>S. Hauptmann, J. Gräfe, H. Remane: Lehrbuch der organischen Chemie. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1980, S. 207.</ref>

Umlagerung von Cycloheptan zu Methylcyclohexan

Eine Funktionalisierung kann durch die Chlorierung mit N-Chlorsuccinimid erfolgen.<ref>Ph. Buu-Hou, P. Demerseman: Halogenation of Saturated Compounds with N-Chloro- and N-Bromo-Succinimide. In: J. Org. Chem. 18, 1953, S. 649–652. doi:10.1021/jo01134a005.</ref>

Chlorierung von Cycloheptan mittels N-Chlorsuccinimid

Die Verbindung ist brennbar und bildet mit Luft entzündbare Dampf-Luft-Gemische. Der Flammpunkt liegt bei 6 °C,<ref name="Gestis" /><ref name="Brandes">E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen. Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase. Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft, Bremerhaven 2003.</ref> die untere Explosionsgrenze bei 1,1 Vol.-%.<ref name="Gestis" />

Verwendung

Cycloheptan kann als unpolares Lösungsmittel verwendet werden. In der organischen Synthese kann nach Funktionalisierung die Cycloheptylfunktion in organische Moleküle z. B. pharmazeutische Wirkstoffe eingeführt werden.

Gesundheitsgefahren

Eine Reizwirkung auf Augen und Atemswege wird in der Literatur erwähnt. Die toxische Wirkung ist eher mit dem Methylcyclohexan vergleichbar, welches die Schleimhäute nur schwach reizt. Im Tierversuch ergab sich hinsichtlich der Hautreizung nur eine geringfügige irritative Wirkung. Systemisch wirkt Cycloheptan depressiv auf das Zentralnervensystem.<ref name="Gestis" />

Weblinks

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Einzelnachweise

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