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{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:1,3-Pentadiene no EZ.svg|170px|Struktur von 1,3-Pentadien]]
| Strukturhinweis = Strukturformel ohne Angabe zur (''EZ'')-Konfiguration
| Andere Namen = * Penta-1,3-dien
* Piperylen
| Summenformel = C5H8
| CAS = {{CASRN|504-60-9|Q72499706}} (Isomerengemisch)
| EG-Nummer = 207-995-2
| ECHA-ID = 100.007.269
| PubChem = 15301
| ChemSpider =
| Beschreibung = farblose Flüssigkeit<ref name="TCI" />
| Molare Masse = 68,12 g·[[mol]]−1
| Aggregat = flüssig<ref name="TCI" />
| Dichte = 0,68 g·cm−3<ref name="TCI" />
| Schmelzpunkt =
| Siedepunkt = 42 °C<ref name="TCI" />
| Dampfdruck =
| Löslichkeit = * mischbar mit [[Ethanol]], [[Ether]], [[Aceton]] und [[Benzol]]<ref name="HSDB" />
* löslich in [[Methanol]]<ref name="TCI" />
| Quelle GHS-Kz = <ref name="TCI">{{TCI Europe| P1841|Name=1,3-Pentadiene (cis- and trans- mixture) (stabilized with TBC), >96.0%|Abruf=2022-11-07}}</ref><ref name="Doss">{{Registrierungsdossier |ID=1772/2/1 |Name=Penta-1,3-diene |Abruf=2022-04-25}}</ref>
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|02|07|08}}
| GHS-Signalwort = Gefahr
| H = {{H-Sätze|225|304|335}}
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}
| P = {{P-Sätze|261|210|233|370+378|331|301+310}}
| Quelle P = <ref name="TCI" />
}}

'''1,3-Pentadien''' ist eine unpräzise Bezeichnung für zwei [[chemische Verbindung]]en aus der Gruppe der [[Diene]], die zueinander [[cis-trans-Isomerie|isomer]] (Konfigurationsisomere) sind. Sie werden meist ''cis''- bzw. ''trans''-1,3-Pentadien genannt. Das Isomerengemisch wird auch als '''Piperylen''' (abgeleitet von [[Piperin]]<ref name="Hofmann">A. W. Hofmann: ''Einwirkung der Wärme auf die Ammoniumbasen.'' In: [[Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft]]. 14, 1881, S. 659–669. [[doi:10.1002/cber.188101401148]].</ref><ref name="DOI10.1002/cber.18820150186">C. Schotten: ''Beitrag zur Kenntniss des Piperidins.'' In: ''[[Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft]]'' 15, 1882, S. 421–427, [[doi:10.1002/cber.18820150186]].</ref>) bezeichnet. Ein [[Konstitutions-Isomerie|Konstitutionsisomer]] der 1,3-Pentadiene ist der verzweigte Kohlenwasserstoff ''2-Methylbutadien'' ([[Isopren]]).

== Geschichte ==
[[August Wilhelm Hofmann]] ließ [[1-Methylpiperidin]] mit [[Methyliodid]] zum quartären [[Ammoniumiodid]] reagieren und führte die später nach ihm benannte Abbau-Reaktion durch, die [[Hofmann-Eliminierung]]. Das gebildete ''N,N-Dimethylpent-4-enylamin'' wurde nochmals diesem Abbau unterworfen. Der nach zweimaliger Eliminierung entstehende ungesättigte Kohlenwasserstoff wurde von Hofmann vorläufig als ''Piperylen'' bezeichnet; der Name blieb aber noch lange in Gebrauch.<ref name="Hofmann" /> Bei der Eliminierung von [[Trimethylamin]] aus dem ''N'',''N''-Dimethylpent-4-enylamin entsteht zunächst [[1,4-Pentadien]], das aber unter den Reaktionsbedingungen zum 1,3-Pentadien isomeriert.<ref name="Albert Gossauer">{{Literatur |Autor=[[Albert Gossauer]] |Titel=Struktur und Reaktivität der Biomoleküle |Verlag=John Wiley & Sons |Datum=2003 |ISBN=3-906390-29-2 |Seiten=255 |Online={{Google Buch | BuchID = j7lIt9SU43cC | Seite = 255 }}}}</ref>
[[Datei:Bildung von Piperylen nach Hofmann.svg|rahmenlos|hochkant=4.0|zentriert|Formelschema der Bildung von Piperylen nach Hofmann]]

== Vorkommen ==
[[Datei:Rose Geranium.jpg|mini|links|''Pelargonium graveolens'']]
1,3-Pentadien kommt natürlich im Öl der [[Pelargonien|''Pelargonium graveolens'']] vor.<ref name="Dr. Duke" />
{{Absatz|links}}

== Isomere ==
{| class="wikitable" style="text-align:center; font-size:90%;"
|-
| class="hintergrundfarbe6" colspan="3" | Isomere von '''1,3-Pentadien'''
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" | Name
| ''trans''-1,3-Pentadien || ''cis''-1,3-Pentadien
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" | Andere Namen
| ''trans''-Penta-1,3-dien (''E'')-1,3-Pentadien ''trans''-Piperylen (''E'')-Piperylen
| ''cis''-Penta-1,3-dien (''Z'')-1,3-Pentadien ''cis''-Piperylen (''Z'')-Piperylen
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" | Strukturformel
| [[Datei:Trans-1,3-Pentadiene Formula V.1.svg|130px]] || [[Datei:Cis-1,3-Pentadiene Formula V.2.svg|110px]]
|-
| rowspan="2" class="hintergrundfarbe5" align="left" | [[CAS-Nummer]]
| {{CASRN|2004-70-8|Q126292}} || {{CASRN|1574-41-0|Q27286734}}
|-
| colspan="2" | {{CASRN|504-60-9|Q72499706}} (Isomerengemisch)
|-
| rowspan="2" class="hintergrundfarbe5" style="text-align:left" | [[EG-Nummer]]
| 217-909-5 || 216-401-0
|-
| colspan="2" | 207-995-2 (unspez.)
|-
| rowspan="2" class="hintergrundfarbe5" style="text-align:left" | [[ECHA]]-Infocard
| {{ECHA|100.016.282}} || {{ECHA|100.014.911}}
|-
| colspan="2" | {{ECHA|100.007.269}} (unspez.)
|-
| rowspan="2" class="hintergrundfarbe5" style="text-align:left" | [[PubChem]]
| {{PubChem|62204}} || {{PubChem|643785}}
|-
| colspan="2" | {{PubChem|-}} (unspez.)
|-
| rowspan="2" class="hintergrundfarbe5" style="text-align:left" | [[Wikidata]]
| [[d:Q126292|Q126292]] || [[d:Q27286734|Q27286734]]
|-
| colspan="2" | [[d:Q72499706|Q72499706]] (unspez.)
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" | [[Schmelzpunkt]]
| −87 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="Sigma_t" />
| −141 °C<ref name="Sigma_c" />
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" | [[Siedepunkt]]
| 42 °C<ref name="Sigma_t" />
| 44 °C<ref name="Sigma_c" />
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" | [[Dichte]]
| 0,683 g·cm−3 (25 °C)<ref name="Sigma_t" />
| 0,691 g·cm−3 (25 °C)<ref name="Sigma_c" />
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" | [[Dampfdruck]]
| 452 [[Pascal (Einheit)|hPa]] (20 °C)<ref name="Sigma_t" />
| 453 [[Pascal (Einheit)|hPa]] (20 °C)<ref name="Sigma_c" />
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" |[[Standardbildungsenthalpie]]
| <math>\Delta H_f^0</math> = +18,11 ± 0,16 kcal/mol<ref name="Maron">Frances Maron, J. Prosen: [https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/54/jresv54n3p143_A1b.pdf ''Heats of Combustion and Isomerization of Six Pentadienes and Spiropentane''.] In: ''Journal of Research of the National Bureau of Standards''. 54, 1955, Research Paper No. 2575.</ref>
| <math>\Delta H_f^0</math> = +19,77 ± 0,22 kcal/mol<ref name="Maron" />
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" | [[Brechungsindex]]
| 1,430 (20 °C)<ref name="Sigma_t" />
| 1,437 (20 °C)<ref name="Sigma_c" />
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" | [[Global harmonisiertes System zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien|GHS- Kennzeichnung]]
| {{GHS-Piktogramme|02|07|08}}Gefahr<ref name="Sigma_t">{{Sigma-Aldrich|Aldrich|111805|Name=trans-1,3-Pentadiene, 90%|Abruf=2012-10-13}}</ref>
| {{GHS-Piktogramme|02|08}}Gefahr<ref name="Sigma_c">{{Sigma-Aldrich|Aldrich|268186|Name=cis-1,3-Pentadiene, 98%|Abruf=2012-10-13}}</ref>
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" rowspan="3" | [[H- und P-Sätze]]
| {{H-Sätze|225|304|315|319|335}}
| {{H-Sätze|225|304}}
|-
| {{EUH-Sätze|-}}
| {{EUH-Sätze|-}}
|-
| {{P-Sätze|210|261|301+310|305+351+338|331}}
| {{P-Sätze|210|301+310|331}}
|}

== Gewinnung und Darstellung ==
1,3-Pentadien kann durch eine [[Wittig-Reaktion]] aus [[Acetaldehyd]], [[Acrolein]] oder [[Crotonaldehyd]] hergestellt werden, wobei sowohl die Ausbeute als auch die ''cis''/''trans''-Selektivität in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren (z. B. dem Ausgangsstoff oder dem verwendeten [[Lösungsmittel]]) variiert.<ref>Jerome Thomas Kresse: [http://ufdcimages.uflib.ufl.edu/uf/00/09/94/01/00001/investigationoff00kres.pdf ''The investigation of factors influencing the stereochemistry of the Wittig reaction''] (PDF; 3,9 MB), University of Florida, Diss., 1965.</ref>

Industriell entsteht es als Nebenprodukt des Trennprozesses von rohen C5-Materialien von Pyrolysebenzin (Pygas) – beide Nebenprodukte der Herstellung von [[Ethylen]].<ref name="Shell Chemicals">Shell Chemicals: {{Webarchiv |url=http://www.shell.com/chemicals/products-services/our-products/lower-olefins/piperylene/product-overview.html |text=Piperylene product overview |wayback=20130918022333}}.</ref>

Die Herstellung kann auch durch [[Methylierung]] von [[1,3-Butadien]] mit [[Dimethylsulfoxid]] in Gegenwart einer Base wie [[Kalium-tert-butoxid|Kalium-''tert''-butoxid]] erfolgen, wobei ein Gemisch aus etwa 80 % ''trans''- und 20 % ''cis''-1,3-Pentadien entsteht.<ref name="HSDB">{{HSDB|ID=6139|Name=trans-1,3-Pentadiene|Abruf=2012-10-13}}</ref>
Chemiker der Esso Research and Engineering Company in Linden, New Jersey (USA) berichteten über die Methylierung von 1,3-Butadien und anderen ungesättigten Kohlenwasserstoffen mittels [[Dimethylsulfoxid]]. Letzteres wird durch starke Basen deprotoniert, wobei das [[Dimsylat-Anion]] entsteht. Dieses wird an das konjugierte Dien addiert.<ref>P. A. Argabright, J. E. Hofmann, A. Schriesheim: ''Methylation of Simple Unsaturated Hydrocarbons by Dimethyl Sulfoxide''. In: ''The Journal of Organic Chemistry''. 30, 1965, S. 3233–3235. [[doi:10.1021/jo01020a525]].</ref><ref>[[Herman Pines]]: ''Base-Catalyzed Carbon-Carbon Addition of Hydrocarbons and of Related Compounds''. In: ''Accounts of Chemical Research''. 7, 1974, S. 155–162. [[doi:10.1021/ar50077a005]].</ref>

[[Datei:Methylierung von 1,3- Butadien.svg|rahmenlos|hochkant=2.8|zentriert|Formelschema der Methylierung von 1,3-Butadien]]

== Eigenschaften ==
=== Physikalische Eigenschaften ===
1,3-Pentadien ist eine farblose Flüssigkeit mit Siedepunkt 42–44 °C.<ref name="Sigma_t" />
Untersuchungen zur Thermodynamik von Pentadienen in der Gasphase ergaben, dass die molaren [[Bildungsenthalpie|Bildungsenthalpien]] von ''cis''- und ''trans''-1,3-Pentadien sich um 6,95 kJ/mol unterscheiden. Danach ist das ''trans''-Isomer etwas stabiler.<ref name="Maron" />

=== Chemische Eigenschaften ===
Beim Erhitzen von ''cis''-1,3-Pentadien auf ca. 250 °C kann ein Wasserstoffatom der Methylgruppe mit der terminalen Methylidengruppe verknüpft werden. Es handelt sich um ein chemisches Gleichgewicht, das thermische 1,5-Wasserstoffverschiebung, kurz 1,5-H-Verschiebung (engl. 1,5-H-Shift) genannt wird.<ref>Übersicht: V. A. Mironov, A. D. Fedorovich, A. A. Akhrem: ''The 1,5-Shift Reaction.'' In: ''Russian Chemical Reviews''. 50, 1981, S. 666–677. Russisches Original: ''Uspekhi Khimii''. 50, 1981, S. 1272–1303.</ref> In diesem Fall ließ es sich nur durch Markierung des Pentadiens mit Deuteriumisotopen nachweisen.<ref>W. R. Roth, J. König: ''Kinetischer Isotopeneffekt der 1.5-Wasserstoffverschiebung im cis-Pentadien-(1.3)''. In: ''Justus Liebigs Annalen der Chemie''. 699, 1966, S. 24. [[doi:10.1002/jlac.19666990103]].</ref>
Die Reaktion wurde von [[Robert Burns Woodward]] und [[Roald Hoffmann]] als [[Pericyclische Reaktionen|1,5-sigmatrope Verschiebung]] klassifiziert, welche ''konzertiert'' und ''suprafacial'' erfolgt.<ref>R. B. Woodward, R. Hoffmann: ''Die Erhaltung der Orbitalsymmetrie'', S. 114 und 123. Verlag Chemie, Weinheim, 1970.</ref> Verschiedene quantenchemische Berechnungen haben sich mit dieser Reaktion befasst.<ref>B. A. Heß, L. J. Schaad: ''Ab initio study of the transition structure of the [1,5]-sigmatropic hydrogen transfer in cis-1,3-pentadiene''. In: ''Journal of the American Chemical Society'' 105, 1983, S. 7185–7186. [[doi:10.1021/ja00362a035]].</ref><ref>Kendall N. Houk, Yi Li, Jeffrey D. Evanseck: ''Übergangsstrukturen in pericyclischen Reaktionen von Kohlenwasserstoffen.'' In: ''Angewandte Chemie'', 104, 1992, S. 711–739. [[doi:10.1002/ange.19921040606]].</ref> (Anmerkung: Die o. g. Isomerisierung von 1,4-Pentadien zu 1,3-Pentadien wäre als suprafaciale 1,3-H-Umlagerung ''konzertiert nicht möglich''; offenbar ist diese Reaktion basenkatalysiert).

[[Datei:1,5-H-Verschiebung im cis-1,3-Pentadien.svg|rahmenlos|zentriert|hochkant=1.8|1,5-H-Verschiebung im cis-1,3-Pentadien]]
[[Datei:15H Shift Pentadien mit TS.svg|rahmenlos|zentriert|hochkant=1.8|1,5-sigmatrope Wasserstoff-Verschiebung im cis-1,3-Pentadien]]

1,3-Pentadien reagiert mit molekularem Brom zu diastereomeren 1,2,3,4-Tetrabrompentanen. Diese Tetrabromide spielten schon bei A. W. Hofmanns Konstitutionsbestimmung (s. o.) eine Rolle, um nachzuweisen, dass die Verbindung zwei C=C-Doppelbindungen enthält.

Die wichtigste Reaktion des 1,3-Pentadiens dürfte die Polymerisation zu Polypentadienen sein.
Wie beim [[Polybutadien]] können die Verknüpfungen des Monomers in 1,2- und 1,4-Position („1,2-Addition“ bzw. „1,4-Addition“) stattfinden.
Mit Butyllithium initiiert ist eine ''anionische'' [[Kettenpolymerisation]] möglich.<ref>US-Patent 4486614-A für Dow Chemicals Co. vom 4. 12. 1984, Erfinder Felipe A. Donate, John W. Bozzelli, Kent S. Dennis.</ref>

In Anlehnung an die im [[Ziegler-Natta-Verfahren]] verwendeten Katalysatoren wurden mit [[Cobalt]]-haltigen Organoaluminium-Verbindungen, die z. B. aus Diethylaluminiumchlorid (AlEt2Cl), oder Triethyl-dialuminiumtrichlorid (Al2Et3Cl3) hergestellt wurden, Katalysatoren entwickelt, mit denen Polymere verschiedener Struktur und Eigenschaften erhalten werden. Kristalline Polymere bestehen aus ''cis''-1,4-syndiotaktischen Strukturelementen, amorphe Polymere sind aus ''cis''-1,4- und 1,2-Einheiten zusammengesetzt. Schwach kristalline Polymere haben eine 1,2-syndiotaktische Struktur.<ref> L. Porri, A. di Corato, G. Natta: ''Polymerization of 1,3-pentadiene by cobalt catalysts. Synthesis of 1,2 and cis-1,4 syndiotactic polypentadienes''. In: ''[[European Polymer Journal]]''. 5, 1969, S. 1–13. [[doi:10.1016/0014-3057(69)90097-4]].</ref>
Mit einem ähnlichen Cobalt-Katalysator wurde ''trans''-1,2-Poly-1,3-pentadien hergestellt.<ref>US-Patent 3824226-A vom 16.07.1974 für Bayer AG: ''Process for the production of trans-1,2-poly-1,3-pentadiene'', Erfinder G. Marwede, G. Pampus, F. Haas, P. Gunther, W. Oberkirch, Priorität vom 28.03.1970. A Catalyst system for the stereospecific polymerisation of 1,3-pentadiene into trans-1,2-poly-1,3-pentadiene, comprisimg (A) an anhydrous cobalt salt (B) an acid amide or an ether and (C) an organoaluminium compound and a process for polymerising 1,3-pentadiene in an inert solvent at temperatures of from -50° to +100 °C. Using the catalyst.</ref>

== Verwendung ==
1,3-Pentadien, b. z. w. Piperylen dient in erster Linie als [[Monomer]] bei der Herstellung von Kunststoffen, Klebstoffen und Harzen. Piperylen-basierte Produkte werden insbesondere in modernen Klebstoffen – wie bei der Herstellung von Briefumschlägen, Paketband und Windelbefestigungen – sowie weltweit in Fahrbahnmarkierungen verwendet. Außerdem wird 1,3-Pentadien zur Herstellung anderer chemischer Verbindungen wie z. B. [[2-Methylfuran]] verwendet.<ref name="Shell Chemicals" />

== Literatur ==
* Arno Behr, Peter Neubert: ''Piperylene — A Versatile Basic Chemical in Catalysis.'' In: ''ChemCatChem'', 6, 2013, S. 1867–3880. [[doi:10.1002/cctc.201300523]].

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="Dr. Duke">{{DrDukesDB |ID=46110 |Typ=c |Name=1,3-PENTADIENE |Abruf=2024-07-08}}</ref>
</references>

{{SORTIERUNG:Pentadien13}}
[[Kategorie:Alkadien]]
[[Kategorie:Kohlenwasserstoff]]

1,3-Pentadien - Versionsgeschichte

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