Quelltext der Seite Cyclobutanon

{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel      = [[Datei:Cyclobutanon.svg|70px|Struktur von Cyclobutanon]]
| Andere Namen        = 
| Summenformel        = C<sub>4</sub>H<sub>6</sub>O
| CAS                 = {{CASRN|1191-95-3}}
| EG-Nummer           = 214-745-6
| ECHA-ID             = 100.013.405
| PubChem             = 14496
| ChemSpider          = 
| Beschreibung        = farblose Flüssigkeit<ref name="CRC">{{CRC Handbook |Auflage=90 |Titel= |Kapitel=3 |Startseite=124 |Endseite= }}</ref>
| Molare Masse        = 70,09 g·[[mol]]<sup>−1</sup>
| Aggregat            = flüssig<ref name="Sigma" />
| Dichte              = 0,9547 g·cm<sup>−3</sup> (0 °C)<ref name="CRC"/>
| Schmelzpunkt        = −50,9 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="CRC"/>
| Siedepunkt          = 99,75 °C<ref name="Wolf">G. Wolf: ''Thermochemische Untersuchungen an cyclischen Ketonen'', in: ''[[Helv. Chim. Acta]]'' 55 (1972) S.&nbsp;1446–1459; {{DOI|10.1002/hlca.19720550510}}.</ref>
| Dampfdruck          = 
| pKs                 = 
| Löslichkeit         = löslich in Wasser, Diethylether, Benzol, Chloroform und Toluol<ref name="CRC"/>
| Dipolmoment         = 
| Brechungsindex      = 1,4215 (20 °C)<ref name="CRC"/>
| Quelle GHS-Kz       = <ref name="Sigma">{{Sigma-Aldrich|Aldrich|C96001|Name=Cyclobutanon |Abruf=2025-03-14}}</ref>
| GHS-Piktogramme     = {{GHS-Piktogramme|02}}
| GHS-Signalwort      = Gefahr
| H                   = {{H-Sätze|225}}
| EUH                 = {{EUH-Sätze|-}}
| P                   = {{P-Sätze|210|233|240|241|242|243}}
| Quelle P            = <ref name="Sigma" />
}}

'''Cyclobutanon''' ist ein Vierring-[[Keton]] und in der homologen Reihe der cyclischen Ketone (''[[Cycloalkanone]]'') das zweite Glied. Im Gegensatz zum [[Cyclopropanon]], dem kleinsten, aber äußerst unbeständigen cyclischen Keton, ist Cyclobutanon eine bei Raumtemperatur stabile, lagerfähige Flüssigkeit, die destilliert werden kann.

== Geschichte und Darstellung ==
Der russische Chemiker [[Nikolai Matwejewitsch Kischner|Nikolai Kischner]] berichtete im Jahre 1905 erstmals über diese Substanz.<ref>N. Kishner: ''Über das Cyklobutanon'', ''[[Journal der Russischen Physikalisch-Chemischen Gesellschaft]]'', '''37''', S.&nbsp;106–109 (1905); ''Über die Einwirkung von Brom auf die Amide α-bromsubstituierter Säuren'', ibid. 37, S.&nbsp;103–105 (1905), zitiert nach ''[[Chemisches Zentralblatt]]'', '''1905''' I, 1220 bzw. 1219.</ref> Er erhielt Cyclobutanon in geringer Ausbeute aus [[Cyclobutancarbonsäure]] in mehreren Reaktionsschritten. Das Syntheseverfahren ist nach heutigen Maßstäben umständlich und uneffektiv.

:[[Datei:Cyclobutanone Formation1 V.1.svg|rahmenlos|hochkant=1.0|Synthese von Cyclobutanon aus Cyclobutancarbonsäure]]

In der Folge wurden ergiebigere Synthesen ausgearbeitet.<ref>[[Dieter Seebach]]: ''Isocyclische Vierringverbindungen'' in [[Houben-Weyl]]-Müller, Methoden der Organischen Chemie, Band IV/4, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1971.</ref> Bei den älteren Verfahren handelt es sich um Abbaureaktionen von C<sub>5</sub>-Bausteinen. Zum Beispiel wurde die oxidative [[Decarboxylierung]] von Cyclobutancarbonsäure durch Einsatz anderer Reagenzien und Methoden verbessert. Ein neuer, aufbauender Weg zum Cyclobutanon wurde von P. Lipp und R. Köster gefunden, die eine Lösung von [[Diazomethan]] in [[Diethylether]] mit [[Ketene|Keten]] reagieren ließen.<ref>P. Lipp und R. Köster, ''[[Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft]]'', 64, S.&nbsp;2823–2825 (1931).</ref> Diese Reaktion beruht auf einer Ringerweiterung des primär gebildeten Cyclopropanons, wobei molekularer Stickstoff abgespalten wird. Die Umsetzung ist jedoch mit Vorsicht durchzuführen, da Diazomethan explosiv ist; das gasförmige Keten muss in einer speziellen Apparatur erzeugt werden.<ref>S. Kaarsemaker, J. Coops, ''[[Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas]]'', 70, S.&nbsp;1033 (1951).</ref> Der Reaktionsmechanismus konnte durch eine Umsetzung unter Verwendung von <sup>14</sup>C-markiertem Diazomethan bestätigt werden.<ref>D. A. Semenow, E. F. Cox, J. D. Roberts: ''Small-Ring Compounds. XIV. Radioactive Cyclobutanone from Ketene and Diazomethane-<sup>14</sup>C'', in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', 78 (1956) S.&nbsp;3221–3223, {{DOI|10.1021/ja01594a069}}.</ref>

:[[Datei:Cyclobutane Synthesis V.1.svg|rahmenlos|hochkant=1.4|Bildung von Cyclobutanon aus Keten und Diazomethan ''via'' Cyclopropanon]]

Die „beste Methode“ zur Synthese von Cyclobutanon soll die durch Lithiumiodid katalysierte Umlagerung von [[Oxaspiropentan]] sein, welches durch Epoxidierung aus dem leicht zugänglichen [[Methylencyclopropan]] entsteht:<ref>J. R. Salaün, J. M. Conia: ''Oxaspiropentane. A Rapid Route to Cyclobutanone'', ''[[Journal of the Chemical Society|Journal of the Chemical Society D: Chemical Communications]]'', 1971, S.&nbsp;1579b–1580; {{DOI|10.1039/C2971001579B}}.</ref><ref name="Orgsyn_CV6P0320">{{OrgSynth|Kurzcode=CV6P0320 |Autor=J. R. Salaün, J. Champion, J. M. Conia |Titel=Cyclobutanone from Methylenecyclopropane via Oxaspiropentane |Jahrgang=1977 |Volume=57 |Seiten=36 |ColVol=6 |ColVolSeiten=320 |doi=10.15227/orgsyn.057.0036 }}</ref>

:[[Datei:Cyclobutanon Synthesis A V.1.svg|rahmenlos|hochkant=1.8|Synthese von Cyclobutanon durch Umlagerung]]

Seebachs [[Dithian-Methode]] und die solvolytische Cyclisierung von Butinyltriflat werden in Organic Synthesis als weitere synthetische Zugänge zu dem Vierringketon empfohlen.<ref name="Orgsyn_CV6P0316">{{OrgSynth|Kurzcode=CV6P0316 |Autor=D. Seebach, A. K. Beck |Titel=Cyclic Ketones from 1,3-Dithiane: Cyclobutanone |Jahrgang=1971 |Volume=51 |Seiten=76 |ColVol=6 |ColVolSeiten=316 |doi=10.15227/orgsyn.051.0076 }}</ref><ref name="Orgsyn_CV6P0324">{{OrgSynth|Kurzcode=CV6P0324 |Autor=M. Hanack, T. Dehesch, K. Humm, A. Nierth |Titel=Cyclobutanone |Jahrgang=1974 |Volume=54 |Seiten=84 |ColVol=6 |ColVolSeiten=324 |doi=10.15227/orgsyn.054.0084 }}</ref> Während Seebachs Synthese aufbauend ist (C<sub>3</sub> + C<sub>1</sub>-Bausteine), repräsentieren die beiden anderen Verfahren Umwandlungen von C<sub>4</sub>-Bausteinen.<ref name="Orgsyn_CV6P0320"/><ref name="Orgsyn_CV6P0324"/>

== Eigenschaften ==
=== Physikalische Eigenschaften ===
Cyclobutanon liegt bei Raumtemperatur als farblose Flüssigkeit vor. Der [[Siedepunkt]] unter Normaldruck liegt bei 99,75&nbsp;°C.<ref name="Wolf"/> Die entsprechende molare [[Verdampfungsenthalpie]] beträgt 38,2&nbsp;kJ·mol<sup>−1</sup>.<ref name="Wolf"/><ref>K. B. Wiberg, K. M. Morgan, H. Maltz: ''Thermochemistry of carbonyl reactions. 6. A study of hydration equilibria'', in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', 116 (1994) S.&nbsp;11067–11077; {{DOI|10.1021/ja00103a024}}.</ref> Die [[Dampfdruck]]funktion ergibt sich nach [[Antoine-Gleichung|Antoine]] entsprechend log<sub>10</sub>(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 5,00324, B = 1740,994 und C = −19,419 im Temperaturbereich von 249,1 bis 298,4&nbsp;K.<ref>S. W. Benson, G. B. Kistiakowsky: ''The Photochemical Decomposition of Cyclic Ketones'', in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', 64 (1942) S.&nbsp;80–86; {{DOI|10.1021/ja01253a021}}.</ref>

=== Chemische Eigenschaften ===
Auf ca. 350&nbsp;°C erhitzter Dampf von Cyclobutanon (C<sub>4</sub>H<sub>6</sub>O) zerfällt in [[Ethen]] (C<sub>2</sub>H<sub>4</sub>) und Keten (H<sub>2</sub>C<sub>2</sub>O). Die Aktivierungsenergie für diese [2+2]-Cycloreversion beträgt 217,7&nbsp;kJ·mol<sup>−1</sup>.<ref>M. N. Das, F. Kern, T. D. Coyle und W. D. Walters: ''The Thermal Decomposition of Cyclobutanone'', in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', 76, S.&nbsp;6271–6274 (1954); {{DOI|10.1021/ja01653a013}}.</ref> Die formal simple Retroreaktion, d.&nbsp;h. die [2+2]-[[Cycloaddition|Cyclo''addition'']] von Keten an Ethen, wurde nie beobachtet. Offenbar ist sie sehr viel langsamer als die Dimerisierung von Keten zu Diketen.

:[[Datei:Cyclobutanone Decomposition V.2.svg|rahmenlos|hochkant=1.5|Zersetzung von Cyclobutanon]]

== Verwendung ==
Cyclobutanon kann in der organischen Synthese im Labor als Ausgangsmaterial zur Herstellung anderer Cyclobutan-Derivate dienen. In der industriellen Chemie hat es vermutlich keine Bedeutung.<ref>In ''Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry'', Wiley-VCH, 7. Auflage, Weinheim 2011, findet sich das Stichwort "Cyclobutanon" im Index (Band 40) nicht.</ref>

== Einzelnachweise ==
<references/>

[[Kategorie:Cycloalkanon]]
[[Kategorie:Cyclobutan]]