Propionaldehyd
Propionaldehyd (nach IUPAC-Nomenklatur: Propanal, gelegentlich auch als Propylaldehyd bezeichnet) ist eine organisch-chemische Verbindung aus der Stoffgruppe der Aldehyde. Es ist ein wichtiges Grund- und Zwischenprodukt der Chemischen Industrie, welches breite Anwendung findet.
Vorkommen
Natürlich kommt Propanal in Zwiebeln, Hafer, Gurken, Sojabohnen, Luzerne und Reis vor.<ref name="Dr.Dukes 60766" />
Gewinnung und Darstellung
Propanal kann durch Hydroformylierung von Ethen hergestellt werden.<ref name="Unruh">J. D. Unruh, D. Pearson: n-Propyl Alcohol. In: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. doi:10.1002/0471238961.1618151621141821.a01.</ref>
Die Oxidation von n-Propanol mit Kaliumdichromat und Schwefelsäure führt ebenfalls zu Propanal.<ref name="Hurd">Vorlage:OrgSynth</ref> Als Oxidationsmittel kann auch Luftsauerstoff in Gegenwart der Katalysatoren Kupfer<ref name="Sabatier">P. Sabatier, J.-B. Sanderens: Dédoublement catalytique des alcools par les métaux divisés: alcools primaires forméniques. In: Compt. Rend. Hebd. 136, 1903, S. 921ff. (Volltext)</ref> oder Platin<ref name="Trillat">A. Trillat: Étude de l'oxydation catalytique des alcools (cas de la spirale de platine). In: Bull. Soc. Chim. 3, 29, 1903, S. 35ff. (Volltext)</ref> eingesetzt werden.
Auch durch Isomerisierung von Propylenoxid bei 300 °C über Silicagel kann Propanal synthetisiert werden:<ref name="Hurd" />
Eine weitere Synthesemöglichkeit ist die katalytische Hydrierung von Acrolein:<ref name="Sabatier1">P. Sabatier, J.-B. Senderens: Nouvelles méthodes générales d'hydrogénation. In: Ann. phys. chim. 8, 4, 1905, S. 398. (Volltext)</ref>
Schließlich ist auch durch eine Grignard-Reaktion von Ethylmagnesiumbromid mit Ameisensäureethylester die Synthese von Propanal möglich.<ref name="Hurd" />
Eigenschaften
Physikalische Eigenschaften
Propanal ist eine leicht flüchtige, farblose Flüssigkeit mit stechendem Geruch. Sie siedet bei Normaldruck bei 49 °C.<ref name="GESTIS" /> Die molare Verdampfungsenthalpie beträgt am Siedepunkt 28,3 kJ·mol−1.<ref name="Counsell">J. F. Counsell, D. A. Lee: Thermodynamic properties of organic oxygen compounds 30. Vapour heat capacity and enthalpy of vaporization of propanal. In: J. Chem. Thermodyn. 4, 1972, S. 915–917, doi:10.1016/0021-9614(72)90013-4.</ref> Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in Torr, T in °C) mit A = 7,26342, B = 1277,1176 und C = 242,556 im Temperaturbereich von −38,65 bis 231,25 °C.<ref name="Yaws2">Carl L. Yaws: The Yaws Handbook of Vapor Pressure - Antoine Coefficients. 2. Auflage. Elsevier, 2015, ISBN 978-0-12-802999-2, S. 13, doi:10.1016/B978-0-12-802999-2.00004-0.</ref> Sie besitzt bei 20 °C eine dynamische Viskosität von 0,375 mPa·s.<ref name="GESTIS" />
| Eigenschaft | Typ | Wert [Einheit] | Bemerkungen |
|---|---|---|---|
| Standardbildungsenthalpie | ΔfH0liquid ΔfH0gas |
−218,3 kJ·mol−1<ref name="Wiberg">K. B. Wiberg, L. S. Crocker, K. M. Morgan: Thermochemical studies of carbonyl compounds. 5. Enthalpies of reduction of carbonyl groups. In: J. Am. Chem. Soc. 113, 1991, S. 3447–3450.</ref> −188,7 kJ·mol−1<ref name="Wiberg" /> |
|
| Standardentropie | S0l S0g |
212,9 J·mol−1·K−1<ref name="Korkhov">A. D. Korkhov, I. A. Vasil'ev: Heat capacity and thermodynamic functions of propanal at low temperatures. In: Termodin. Org. Soedin. 6, 1977, S. 34–37.</ref> 304,4 J·mol−1·K−1<ref name="Connett">J. E. Connett: Chemical equilibria. 5. Measurement of equilibrium constants for the dehydrogenation of propanol by a vapour flow technique. In: J. Chem. Thermodyn. 4, 1972, S. 233–237.</ref> |
als Flüssigkeit als Gas |
| Verbrennungsenthalpie | ΔcH0liquid | −1816,5 kJ·mol−1<ref name="Tjebbes">J. Tjebbes: Heats of combustion of propanal and 2-methyl propanal. In: Acta Chem. Scand. 16, 1962, S. 953–957.</ref> | |
| Wärmekapazität | cp | 159,1 J·mol−1·K−1 (25 °C)<ref name="Korkhov" /> 80,73 J·mol−1·K−1 (25 °C)<ref name="Chao">J. Chao: Thermodynamic properties of key organic oxygen compounds in the carbon range C1 to C4. Part 2. Ideal gas properties. In: J. Phys. Chem. Ref. Data. 15, 1986, S. 1369–1436.</ref> |
als Flüssigkeit als Gas |
| Kritische Temperatur | Tc | 504,4 K<ref name="Teja">A. S. Teja, D. J. Rosenthal: The Critical Pressures and Temperatures of Twelve Substances Using A Low Residence Time Flow Apparatus. In: AIChE Symp. Ser. 86, 279, 1990, S. 133–137.</ref> | |
| Kritischer Druck | pc | 52,6 bar<ref name="Teja" /> | |
| Kritische Dichte | ρc | 4,91 mol·l−1<ref name="Anselme">M. J. Anselme, A. S. Teja: The critical properties of rapidly reacting substances. In: AIChE Symp. Ser. 86, 279, 1990, S. 128–132.</ref> | |
| Schmelzenthalpie | ΔfH | 8,59 kJ·mol−1<ref name="Korkhov" /> | beim Schmelzpunkt |
| Verdampfungsenthalpie | ΔVH0 | 29,96 kJ·mol−1<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> |
Chemische Eigenschaften
Die Aldoladdition von zwei Molekülen Propanal liefert 2-Methyl-3-hydroxypentanal, das unter Wasserabspaltung im Rahmen der Aldolkondensation zu 2-Methyl-2-pentenal weiterreagieren kann. Diese β-Dehydratisierung läuft insbesondere unter Säurekatalyse sowie Erhitzen ab.
Verwendung
Propionaldehyd ist ein wichtiges Vor- und Zwischenprodukt in der industriellen organischen Chemie. Es dient vorwiegend zur Herstellung von Kunststoffen, Weichmachern, Kautschuk-Hilfsprodukten, Vulkanisationsbeschleunigern, Phenolharzen, Demulgiermitteln, Aroma- und Duftstoffen, Agrochemikalien, Schädlingsbekämpfungs- und Arzneimitteln. Technisch werden aus Propionaldehyd zahlreiche Produkte synthetisiert. Darunter zählen vor allem 1-Propanol, 1-Propylamin, Propionsäure, Trimethylolethan, Methacrolein und Propionitril. Außerdem wird Propionaldehyd mit Acetaldehyd zu Copolymeren umgesetzt. Ferner ist Propionaldehyd ein wichtiger Ausgangsstoff zur Produktion von Alkylpyridinen, Imidazolen, 3-Methylindol und anderen Heterocyclen. In der organischen Synthesechemie findet Propionaldehyd bei Acetalisierungen, Iminbildungen, Olefinierungen, metallorganischen sowie Aldolreaktionen Verwendung.<ref name="RÖMPP" />
Nachweis
Propanal reagiert mit dem Indikator Schiffsches Reagenz. Das Reagenz wird durch diesen Aldehyd rosa bis violett gefärbt.
Sicherheitshinweise
Die Dämpfe von Propionaldehyd bilden mit Luft explosive Gemische. Auch bei der Verteilung auf großen Oberflächen kann Selbstentzündung eintreten. Hauptsächlich wird Propanal über den Atemtrakt und die Haut aufgenommen. Des Weiteren wurde eine Resorption über den Verdauungstrakt belegt. Bei Aufnahme oder Exposition kann es akut zu Reizwirkungen auf Augen, Atemwege und Haut kommen.<ref name="GESTIS" /> Beim längeren Einatmen ist eine narkotisierende Wirkung möglich. Chronisch können Leber- und Nierenschäden auftreten.<ref name="RÖMPP" /> Zur Reproduktionstoxizität und Kanzerogenität liegen keine ausreichenden Angaben vor, jedoch wurde in einigen Tests eine gewisse mutagene Wirkung ermittelt, welche jedoch uneinheitlich ist und daher kontrovers diskutiert wird. Propionaldehyd weist eine untere Explosionsgrenze (UEG) von 2,3 Vol.-% (55 g/m3) und eine obere Explosionsgrenze (OEG) von 21,0 Vol.-% (510 g/m3) auf. Mit einer Mindestzündenergie von 0,32 mJ sind Dampf-Luft-Gemische extrem zündfähig.<ref name="Chen">Hsu-Fang Chen, Chan-Cheng Chen: A quantitative structure activity relationship model for predicting minimum ignition energy of organic substance in J. Loss Prev. Proc. Ind. 67 (2020) 104227, Vorlage:DOI.</ref> Die Zündtemperatur beträgt 190 °C. Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T4 und in die Explosionsgruppe IIB. Die Grenzspaltweite wurde mit 0,84 mm bestimmt. Mit einem Flammpunkt von −40 °C gilt Propionaldehyd als sehr leicht entflammbar.<ref name="GESTIS" />
Weblinks
Vorlage:Commonscat Vorlage:Wiktionary
Einzelnachweise
<references> <ref name="Dr.Dukes 60766">Vorlage:DrDukesDB</ref> </references>