tert-Butylchlorid

Strukturformel
	Strukturformel von tert-Butylchlorid
Allgemeines
Name	tert-Butylchlorid
Andere Namen	2-Chlor-2-methylpropan
Summenformel	C4H9Cl
Kurzbeschreibung	farblose Flüssigkeit<ref name="GESTIS" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	208-066-4
ECHA-InfoCard	100.007.334
PubChem	10486
ChemSpider	10054
DrugBank	Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 1686: attempt to index field 'wikibase' (a nil value) Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 1686: attempt to index field 'wikibase' (a nil value)
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Eigenschaften
Molare Masse	92,57 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	0,84 g·cm−3 (20 °C)<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref>
Schmelzpunkt	−27,1 °C<ref name="GESTIS" />
Siedepunkt	51 °C<ref name="GESTIS" />
Dampfdruck	317 hPa (20 °C)<ref name="GESTIS" />; 477 hPa (30 °C)<ref name="GESTIS" />; 696 hPa (40 °C)<ref name="GESTIS" />; 985 hPa (50 °C)<ref name="GESTIS" />; 1585 hPa (65 °C)<ref name="GESTIS" />;
Löslichkeit	schwer löslich in Wasser (2,9 g·l−1 bei 15 °C)<ref name="GESTIS" />
Brechungsindex	1,3857 (20 °C)<ref name="CRC90_3_106">David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Physical Constants of Organic Compounds, S. 3-106.</ref>
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="GESTIS" /> Gefahr	Gefahrensymbol
	Gefahrensymbol
H- und P-Sätze	H: 225
	P: 210‐233‐240‐241‐242‐243<ref name="GESTIS" />
	Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

tert-Butylchlorid (2-Chlor-2-methylpropan) ist eine farblose, wasserklare Flüssigkeit. Es gehört zur Gruppe der Halogenalkane und ist das einfachste tertiäre Chloralkan.

Herstellung

Die Synthese von tert-Butylchlorid gelingt in sehr guter Ausbeute durch nucleophile Substitution (Reaktionstyp S_N1) von tert-Butylalkohol mit konzentrierter Salzsäure (Lucas-Reaktion). Das Produkt wird durch Trocknen und anschließende Destillation gereinigt.

Synthese von tert-Butylchlorid

Synthese von tert-Butylchlorid

Als Nebenprodukt dieser Reaktion entsteht durch Abspaltung eines Protons aus dem intermediären Carbeniumion das 2-Methylpropen (Isobuten). Eine technische Herstellung kann als Gasphasenreaktion zwischen Isobuten und Chlorwasserstoff in Gegenwart von Aluminiumoxid bei 100 °C erfolgen.<ref>H. P. A. Groll, G. Hearne, F. F. Rust, W. E. Vaughan: HALOGENATION OF HYDROCARBONS Chlorination of Olefins and Olefin-Paraffin Mixtures at Moderate Temperatures; Induced Substitution, in: Ind. Eng. Chem., 1939, 31 (10), S. 1239–1244; doi:10.1021/ie50358a017.</ref>

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

tert-Butylchlorid ist eine farblose, leicht bewegliche Flüssigkeit. Es besitzt mit 0,842 g/cm³ eine geringere Dichte als Wasser. Es ist recht leicht flüchtig und siedet bereits bei etwa 51 °C. Mit den meisten organischen Lösungsmitteln ist es in jedem Verhältnis mischbar.

Chemische Eigenschaften

Als tertiäres Halogenalkan reagiert tert-Butylchlorid aufgrund der sterischen Hinderung im Vergleich zu anderen Halogenalkanen eher langsam. S_N2-Reaktionen sind kaum möglich. Bei der Reaktion mit Basen erfolgt unter Abspaltung eines Protons von einer der Methylgruppen die Eliminierung (E2) zum 2-Methylpropen (Isobuten).

Eliminierungsreaktion an tert-Butylchlorid

Eliminierungsreaktion an tert-Butylchlorid

Unter Einwirkung von wasserfreien Lewissäuren, wie z. B. Aluminiumchlorid oder Eisen(III)-chlorid, kommt es unter Abspaltung eines Chlorid-Ions zur Bildung des tert-Butylkations, welches als Elektrophil alkylierend wirken kann.

Mit Wasser reagiert tert. Butylchlorid langsam hydrolytisch in einer nucleophilen Substitution (S_N1-Reaktion) unter Bildung von tert. Butanol, Wasserstoffionen und Chloridionen. Diese Reaktion lässt sich über Leitfähigkeitsmessung verfolgen, da die Konzentration der gebildeten Ionen immer mehr zunimmt und im gleichen Maße die Konzentration von tert. Butylchlorid abnimmt. Die Auswertung dieser Messung zeigt, dass hierbei eine Reaktion 1. Ordnung vorliegt.<ref>Jansen/Ralle/Peper: Reaktionskinetik und chemisches Gleichgewicht, Aulis Verlag, Köln 1984, ISBN 3-7614-0642-8.</ref>

Sicherheitstechnische Kenngrößen

tert-Butylchlorid bildet leicht entzündliche Dampf-Luft-Gemische. Die Verbindung hat einen Flammpunkt bei ca. −33 °C.<ref name="Brandes">E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen – Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase, Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft GmbH, Bremerhaven 2003.</ref> Der Explosionsbereich liegt zwischen 1,8 Vol.‑% als untere Explosionsgrenze (UEG) und 10,1 Vol.‑% als obere Explosionsgrenze (OEG).<ref name="GESTIS" /> Die Zündtemperatur beträgt 570 °C.<ref name="GESTIS" /> Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T1.

Verwendung

In der organisch-chemischen Synthese dient tert-Butylchlorid zur Einführung einer tert-Butylgruppe in organische Moleküle.<ref name=Roempp>Eintrag zu Butylchloride. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum</ref> So wird die Verbindung als Elektrophil in Friedel-Crafts-Alkylierungen verwendet, um einen tert-Butylrest an einen Aromaten zu binden. Ausgehend von Benzol gelingt unter Katalyse mit wasserfreiem Aluminiumchlorid die Darstellung von tert-Butylbenzol.

Synthese von tert-Butylbenzol

Synthese von tert-Butylbenzol

Das dabei zunächst gebildete Tetrachloroaluminat-Ion reagiert mit dem vom Aromaten abgespaltenen Proton zu Chlorwasserstoff unter Rückbildung des Aluminiumchlorids, so dass nur unterstöchiometrische Mengen AlCl₃ benötigt werden.

Sicherheitshinweise

Die Substanz kann bei chronischem Kontakt Leber- und Nierenschäden hervorrufen.

Deuteriertes tert-Butylchlorid

Das perdeuterierte Analogon, tert-Butylchlorid-d₉, kann aus der nicht deuterierten Verbindung hergestellt werden, indem diese mit Thionylchlorid in schwerem Wasser umgesetzt wird.<ref>Lucy C. Brown, Anne McGrogan, Yoan Delavoux, James M. Hogg, John D. Holbrey, H. Q. Nimal Gunaratne, Małgorzata Swadźba‐Kwaśny, James P. Tellam, Sarah E. Youngs: The synthesis of deuteriated tri‐tert‐butyl phosphine. In: Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals. Band 65, Nr. 13, November 2022, S. 338–342, doi:10.1002/jlcr.4001, PMID 36041885, PMC 9826328 (freier Volltext). </ref>

Weblinks

Vorlage:Thermofisher
Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Merck Vorlage:Abrufdatum

Einzelnachweise

Externe Links zu erwähnten Verbindungen