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Eigenschaften: Buchtitel, kein Journal, entlinkt

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{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:Structural formula of methanesulfonic acid.svg|160px|Strukturformel von Methansulfonsäure]]
| Andere Namen = Methylsulfonsäure (MSS)
| Summenformel = CH4O3S
| CAS = {{CASRN|75-75-2}}
| EG-Nummer = 200-898-6
| ECHA-ID = 100.000.817
| PubChem = 6395
| Beschreibung = farb- und geruchlose, viskose Flüssigkeit<ref name="merck">{{Merck|806022|Name=|Abruf=2011-01-18}}</ref>
| Molare Masse = 96,11 g·[[mol]]−1
| Aggregat = fest oder flüssig<ref name="Merck Index" />
| Dichte = 1,48 g·cm−3<ref name="Merck Index">{{Merck Index |Auflage=14 |Name=Methanesulfonic acid |Seite=698 }}</ref>
| Schmelzpunkt = 19 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="Merck Index" />
| Siedepunkt = 167 °C (13 [[Pascal (Einheit)|hPa]])<ref name="Merck Index" />
| Dampfdruck = 100 mPa (23 °C)<ref name="lutropur" />
| pKs = −1,9<ref name="Clarke">J. H. R. Clarke, L. A. Woodward, Trans. Faraday Soc. 1966, 62, 2226.</ref><ref>A. K. Covington, R. Thompson, Journal of Solution Chemistry 1974, 3, 603-617.</ref>
| Löslichkeit = * unbegrenzt mischbar mit [[Wasser]], [[Ethanol]], [[Tetrahydrofuran]] und [[Dimethylsulfoxid]]<ref name="lutropur" />
* 68 g·[[Liter|l]]−1 in [[Toluol]], 12 g·l−1 in [[n-Hexan|''n''-Hexan]] (bei 23 °C)<ref name="lutropur">[https://biakhim.com.ua/index.php?option=com_k2&Itemid=1174&id=226_59723d65dd989370e9a6602bc9da960f&lang=ru&task=download&view=item ''Lutropur – the friendly acid.''] [[BASF]], abgerufen am 21. September 2017 (PDF; 707 kB).</ref>
| CLH = {{CLH-ECHA|ID=100.000.817|Name=Methanesulphonic acid|Abruf=2016-02-01}}
| Quelle GHS-Kz = <ref name="GESTIS">{{GESTIS|Name=Methansulfonsäure|ZVG=36430|CAS=75-75-2|Abruf=2026-01-02}}</ref>
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|05|07}}
| GHS-Signalwort = Gefahr
| H = {{H-Sätze|290|302+312|314|335}}
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}
| P = {{P-Sätze|234|261|280|301+312|303+361+353|305+351+338}}
| Quelle P = <ref name="GESTIS" />
| ToxDaten = {{ToxDaten |Typ=LD50 |Organismus=Ratte |Applikationsart=oral |Wert=649 mg·kg−1 |Quelle=<ref>{{Carl Roth|4236|Name=Methansulfonsäure 70 %, zur Synthese|Abruf=2014-05-30}}</ref> }}
}}

'''Methansulfonsäure''' (MSA, von {{enS|'''m'''ethane'''s'''ulfonic '''a'''cid}}) ist die einfachste [[Sulfonsäure]]. Die organischen Salze und Ester der Methansulfonsäure werden als [[Methansulfonate]] oder [[Mesylgruppe|Mesylate]] bzw. [[#INN-Nomenklatur|Mesilate]] bezeichnet.

== Darstellung ==
Methansulfonsäure lässt sich über eine Reihe von Reaktionen im Labormaßstab darstellen; so z. B. durch [[Oxidation]] von [[Methanthiol]] oder [[Dimethyldisulfid]] mit [[Chlor]], [[Sauerstoff]] oder [[Salpetersäure]].
Eine weitere Reaktionsvariante stellt die Umsetzung von [[Natriumsulfit]] mit [[Dimethylsulfat]] in wässriger Lösung bei 100 °C und pH größer 6 dar, die Ausbeuten an Methansulfonsäure von 75–85 % liefert.<ref>{{Patent |Land=US |V-Nr=6060621 |Code= |Titel=Process for the preparation of methanesulfonic acid |V-Datum=2000--9 |A-Datum=1998-10-1 |Erfinder=I. Biertümpel, K. Driemel, J. van de Flierdt, D.M.M. Rohe |Anmelder=Grillo-Werke AG |DB=Google}}</ref>

[[Datei:MSA aus Sulfit und DMS IS.svg|rahmenlos|hochkant=2.4|zentriert|MSA aus Sulfit und Dimethylsulfat]]

Die Reaktion von [[Schwefeltrioxid]] mit [[Methan]] ist möglich, lieferte lange Zeit aber nur geringe Ausbeuten.<ref>{{Patent
| Land = US
| V-Nr = 2493038
| Typ = Erteilung
| Titel = Reaction of methane with sulfur trioxide
| A-Datum = 1946-05-31
| V-Datum = 1950-01-03
| Erfinder = Aristid V. Grosse, John C. Snyder
| Anmelder = [[Eugene Houdry|Houdry]] Process Corporation
| DB = Google
}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=L. J. Lobree, A. T. Bell |Titel=K2S2O8-Initiated Sulfonation of Methane to Methanesulfonic Acid |Sammelwerk=[[Industrial & Engineering Chemistry Research]] |Band=40 |Nummer=3 |Datum=2001 |Seiten=736–742 |DOI=10.1021/ie000725b}}</ref><ref name="cen.acs.org">{{Internetquelle |url=http://cen.acs.org/articles/94/i26/German-firm-claims-new-route.html |titel=German firm claims new route to methanesulfonic acid {{!}} June 27, 2016 Issue – Vol. 94 Issue 26 {{!}} Chemical & Engineering News |autor=Michael McCoy |werk=cen.acs.org |zugriff=2016-07-04}}</ref>
Neueste Arbeiten beschreiben Hochdruckreaktionen in [[Rührkesselreaktor]]en oder (halb)kontinuierlichen Durchflussreaktoren in Gegenwart von radikalischen [[Initiator (Chemie)|Initiatoren]] wie Dialkylsulfonylperoxiden,<ref>{{Patent |Land=US |V-Nr=20160289176 |Code=A1 |Titel=Process for preparing alkanesulfonic acids from sulfur trioxide and an alkane |V-Datum =2016-10-6 |A-Datum=2014-11-13 |Erfinder=T. Ott, I. Biertümpel, K. Bunthoff, A. Richards |Anmelder=Grillo Chemie GmbH |DB=Google}}</ref> insbesondere [[Bis(methansulfonyl)peroxid]] CH3-SO2-O-O-SO2-CH3 (DMSP)<ref>{{Patent |Land=US|V-Nr =261907 |Code= |Titel=Di(methanesulfonyl) peroxide and its preparation |V-Datum=1952-11-25 |A-Datum=1951-1-5 |Erfinder=G.D. Jones, R.E. Friedrich |Anmelder=The Dow Chemical co. |DB=Google}}</ref> oder Monomethylsulfonylperoxiden,<ref>{{Patent |Land=US |V-Nr=20160289181 |Code=A1 |Titel=Novel initiator for preparing alkanesulfonic acids from alkane and oleum |V-Datum =2016-10-6 |A-Datum=2014-11-17 |Erfinder=T. Ott, I. Biertümpel |Anmelder=Grillo-Werke AG |DB=Google}}</ref>

[[Datei:Reaktion von Methan mit Schwefeltrioxid.svg|rahmenlos|hochkant=1.4|zentriert|Direktsynthese von MSA aus Methan und Schwefeltrioxid]]

bei denen Ausbeuten an Methansulfonsäure von über 90 % erzielt werden können.

Industriell erfolgt die Herstellung vor allem durch Oxidation von Methanthiol oder Dimethyldisulfid mit Chlor.<ref name="Gernon">M. D. Gernon, M. Wu, T. Buszta, P. Janney, In: ''[[Green Chemistry (Zeitschrift)|Green Chemistry]]'' 1999, 127–140.</ref> Darüber hinaus wird seit einigen Jahren MSA großtechnisch auch über [[Katalyse|katalytische]] Oxidation von Dimethyldisulfid mit Luftsauerstoff und [[Salpetersäure]] gewonnen.<ref>{{Patent
| Land = EP
| V-Nr = 1133470|Code=B1
| Titel = Verfahren zur Herstellung von Alkansulfonsäuren
| A-Datum = 1999-11-22
| V-Datum = 2003-05-21
| Erfinder = Klaus Ebel, Matthias Eiermann, Christian Tragut
| Anmelder = BASF AG
| DB = Google
}}</ref><ref>{{Patent
| Land = EP
| V-Nr = 1133472|Code=B1
| Titel = Verfahren zur Herstellung von organischen Disulfiden
| A-Datum = 1999-11-25
| V-Datum = 2005-02-23
| Erfinder = Werner Hesse, Hans-Josef Sterzel, Christian Tragut
| Anmelder = BASF AG
| DB = Google
}}</ref>

Die Umsetzung von Methan mit Schwefeltrioxid wurde 2016 zur großtechnischen Produktionsreife geführt.<ref name="cen.acs.org" /> Erste Produktionsanlagen wurden 2022 in Betrieb genommen.<ref>{{Internetquelle |autor=Jona Göbelbecker |url=https://www.chemietechnik.de/anlagenbau/basf-startet-methansulfonsaeure-anlage-in-ludwigshafen-400.html |titel=BASF startet Methansulfonsäure-Anlage in Ludwigshafen |werk=Chemietechnik |datum=2022-05-06 |abruf=2023-02-04}}</ref>

== Eigenschaften ==
Methansulfonsäure ist eine starke Säure, ihr [[pKs-Wert|p''K''S-Wert]] wird mit −0,6<ref>S. Brownstein, A. E. Stillman, J. Phys. Chem. 1959, 63, 2061–2062.</ref> oder dem wahrscheinlicheren −1,9 angegeben. Sie ist mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar und kann selbst als [[Lösemittel]] dienen.<ref name="Paul">R. C. Paul, K. K. Paul, K. C. Malhotra, J. Chem. Soc. (A) 1970, 2712–2715.</ref> Die [[kryoskopische Konstante]] beträgt 5,69 K.<ref>R. A. Craig, A. G. Garrett, S. M. Newman, [[J. Am. Chem. Soc.]] 1950, 72, 163–166.</ref> Bei Normaldruck zersetzt sich die nur sehr schwer entzündliche MSA unter Luftatmosphäre ab etwa 220 °C zu [[Kohlenmonoxid]], [[Kohlendioxid]], Schwefeltrioxid und Wasser. Der [[Dampfdruck]] ist unter Standardbedingungen mit 5,4265 · 10−5 hPa ähnlich niedrig wie der von [[Schwefelsäure]].<ref name="lutropur" /><ref name="EMV">BASF SE, EMV 0101 e 2008, New applications involving methanesulfonic acid.</ref>
MSA wirkt auch in hohen Konzentrationen nicht oxidierend. Mit der Säurestärke korreliert die hohe [[Leitfähigkeit]] wässriger MSA-Lösungen, die bei 20–40 Gew.-% mit über 500 mS/cm ihr Maximum findet und vergleichbar mit der anorganischer Säuren ist.<ref name="lutropur" /><ref name="EMV" />
Aufgrund von [[Autoprotolyse]] leitet reine MSA den elektrischen Strom:

:<math>\mathrm{2 \ CH_3SO_3H \ \rightleftharpoons \ CH_3SO_3^- + CH_3SO_3H_2^+}</math>

Der beobachtete Protonentransfermechanismus<ref>R. Ch. Paul, V. P. Kapila, R. Kuma, S. K. Gupta, S. K. Sharma, [[Z. anorg. allg. Chem.]] 1980, 471, 203–207.</ref> zwischen den [[Ion]]en ist mit dem anderer [[Sulfonsäuren]] vergleichbar.<ref>J. Barr, R. J. Gillespie, R. C. Thompson, [[Inorg. Chem.]] 1964, 3, 1149.</ref><ref>{{CanJChem |Autor=E. A. Robinson, J. A. Ciruna |Titel=The chlorosulfuric acid solvent system. Part I. Electrical conductivity, transport number, and density measurements on solutions of simple bases |Jahr=1968 |Volume=46 |Issue=10 |Seiten=1719 |doi=10.1139/v68-286 }}</ref><ref>R. A. Robinson, R. H. Stokes: ''Electrolyte Solutions''. Indian Edn., Academic Press, New York 1959.</ref> Nach wenigen Tagen an der Luft stellt sich bei 70–100%igen Ansätzen eine MSA-Konzentration von etwa 49 % ein. Ähnlich wie Schwefelsäure wirkt MSA stark wasserentziehend und kann somit organische Stoffe verkohlen, die [[Hydroxygruppe]]n enthalten. Auf dieser Eigenschaft beruht die leicht gelbbraune Färbung der MSA, die gelegentlich beobachtet werden kann. Durch heißes Wasser oder heiße wässrige Alkalien lässt sich MSA nicht hydrolysieren. Das elektrochemische Fenster der MSA ist recht breit – bei einer angelegten Spannung von −1,40 V findet eine Reduktion der Säureprotonen statt, bei +2,35 V eine oxidative Zersetzung der Säure. Sie wirkt nur wenig korrosiv und vermag selbst in hoher Konzentration bei Temperaturen um 100 °C nicht, Oxidschichten von Metallen wie bspw. [[Aluminium]], [[Titan (Element)|Titan]] oder [[Niob]] aufzulösen.<ref name="lutropur" /><ref name="EMV" />

== INN-Nomenklatur ==
Im medizinischen und pharmazeutischen Bereich lautet die international anerkannte Kurzform für das [[Anion]] der Methansulfonsäure (Methansulfonat) gemäß den [[Internationaler Freiname|INN]]-Regeln „Mesilat“.<ref name="RB2012">[http://www.who.int/medicines/services/inn/Radical_Book_2012.pdf?ua=1 ''International Nonproprietary Names (INN) for pharmaceutical substances – Names for radicals, groups & others''], [[World Health Organization|WHO]] 2012.</ref> Solche Kurzformen werden für Molekülkomponenten angelegt, wenn ihre systematische Bezeichnung zu lang ist. Durch Kombination einer Kurzform mit dem INN der wirksamen Komponente des Arzneistoffs entsteht der „modifizierte INN“ (INNm). Ein Beispiel ist der [[Arzneistoff]] Doxazosinmesilat, abgeleitet von der Stickstoffbase [[Doxazosin]].

Im Englischen gibt es zur Schreibweise nach INN-Nomenklatur (''„mesilate“'') eine abweichende Variante (''„mesylate“''), die der Schreibweise nach dem [[United States Adopted Name Council]] entspricht.<ref name="RB2012" />

== Verwendung ==
MSA dient als Lösungsmittel und Katalysator für verschiedenste organische Reaktionen wie z. B. [[Alkylierung]]en, [[Veresterung]]en, [[Polymerisation]]en oder [[Heterocyclen|Heterocyclen-Synthesen]].<ref>BASF SE, EVD 0106 e 2007, ''The ideal acid for chemical synthesis''.</ref><ref>L.-S. Tan, K. R. Srinivasan, S. J. Bai, R. J. Spry, [[Journal of Polymer Science A: Polymer Chemistry]] 1998, 26, 713–724.</ref><ref>H. Jie, W. Meixiang, [[Journal of Polymer Science A: Polymer Chemistry]] 1999, 37, 1277–1284.</ref><ref>M. G. Zolotukhin, H. M. Colquhoun, L. G. Sestiaa, D. R. Rueda, D. Flot, [[Macromolecules]] 2003, 36, 4766-4771.</ref><ref>S. Gazeau-Bureau, D. Delcroix, B. Martín-Vaca, D. Bourissou, C. Navarro, S. Magnet, [[Macromolecules]] 2008, 41, 3782-3784.</ref> Mittels [[Thionylchlorid]] kann sie zum reaktiven [[Methansulfonylchlorid]] umgesetzt werden, mit dem [[Hydroxygruppe]]n in Methansulfonsäureester umgewandelt werden können – das Methansulfonat-Anion stellt im Rahmen von [[Nucleophile Substitution|nucleophilen Substitutionen]] die deutlich bessere, da weniger reaktive Abgangsgruppe dar.<ref>K. Schwetlick, [[Organikum]], 23. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim 2009.</ref>
Als Bestandteil von Reinigern findet MSA zunehmend Verwendung, weil die Verbindung trotz großer Säurestärke (stärker als Phosphorsäure) deutlich ungefährlicher ist als klassische Reinigersäuren wie Phosphor-, Salz- und Schwefelsäure.<ref name="EVD">BASF SE, EVD 0113 d 2005, ''Die „grüne“ Säure für Reiniger''.</ref> Die entstehenden Erdalkali-, Eisen- und Manganmethansulfonate sind sehr gut wasserlöslich.
Da sich die Quecksilber-, Blei- und Silbermethansulfonate im Gegensatz zu den entsprechenden unlöslichen Salz- und Schwefelsäuresalzen ebenfalls sehr gut in Wasser lösen, können sie als Elektrolyten in methansulfonsauren [[Galvanisieren|Galvanisierbädern]] eingesetzt werden.<ref name="lutropur" /><ref name="Gernon" />
Einige basische [[Arzneistoffe]] werden als Methansulfonsäure-Salze eingesetzt, so z. B. [[Rasagilin]]. Wässrige Lösungen von Methansulfonsäure können als Eluent bei der [[Ionenchromatografie]] verwendet werden.

== Verbindungen ==
Methansulfonate lassen sich in vielen Fällen aus der Säure und dem [[Carbonat]], Hydroxid oder [[Oxid]] des jeweiligen Metallkations gewinnen. Ebenfalls möglich ist eine Herstellung auf [[Elektrolyse|elektrolytischem]] Wege, bei der das zu oxidierende Metall in einem MSA-Bad anodisch geschaltet wird. Aus den Verbindungen darstellbar sind auch die Methansulfonate diverser stickstoffhaltiger Basen wie z. B. [[Ammoniak]],<ref>C. H. Wei, Acta Cryst. 1986, C42, 1839–1842.</ref> [[Methylamin]]<ref name="lutropur" /> oder 1-Ethyl-3-methylimidazolium (EMIM, siehe [[1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid]], EMIM[Cl]). Durch die Reaktion mit EMIM erhält man eine [[ionische Flüssigkeit]].<ref>M. O’Meara, A. Alemany, M. Maase, U. Vagt, I. Malkowsky, Metal Finishing 2009: ''{{Webarchiv |url=http://www.metalfinishing.com/view/3146/deposition-of-aluminum-using-ionic-liquids |text=Deposition of Aluminum Using Ionic Liquids |wayback=20150905182633 |archiv-bot=}}'', aufgerufen am 17. September 2010.</ref> Die Salze der MSA sind grundsätzlich sehr gut wasserlöslich, da die Ausbildung eines stabilen [[Ionengitter]]s durch die Einwertigkeit des Anions und den unpolaren Methylrest erschwert wird. Letzterer ermöglicht es sowohl der Säure als auch den Salzen, sich zu einem gewissen Ausmaß ebenfalls in unpolaren Lösemitteln zu lösen. Die meisten Methansulfonate sind bis etwa 400 °C stabil, danach tritt eine thermische Zersetzung des organischen Methylrests ein. Die Salze sind somit temperaturbeständiger als die Säure selbst.<ref>L. B. Zinner, [[An. Assoc. Bras. Quim.]] 1979, XXX, 27-32.</ref><ref>M. S. Wickleder, [[Z. Anorg. Allg. Chem.]] 2001, 627, 1675–1681.</ref><ref>M. de F. V. de Moura, J. do R. Matos, R. F. de Farias, [[Thermochimica Acta]] 2004, 414, 159–166.</ref><ref>M. de F. V. de Moura, J. do R. Matos, R. F. de Farias, [[J. Serb. Chem. Soc.]] 2006, 71, 905–915.</ref><ref>E. M. Aricó, L. B. Zinner, C. Apostolidis, E. Dornberger, B. Kanellakopulos, J. Rebizant, [[Journal of Alloys and Compounds]] 1997, 249, 111–115.</ref><ref>E. M. Aricó, L. B. Zinner, C. Apostolidis, E. Dornberger, B. Kanellakopulos, J. Rebizant, [[Journal of Alloys and Compounds]] 2001, 323–324, 39–44.</ref><ref>L. B. Zinner, [[An. Acad. brasil. Ciênc]] 1980, 52, 715-722.</ref>

Das Anion wurde bereits strukturchemisch untersucht, es besitzt annähernd [[Symmetriegruppe|C3v-Symmetrie]].<ref>N. C. Johnson, J. T. Turk, W. E. Bull, H. G. Mayfield, Jr., [[Inorganica Chimica Acta]] 1977, 25, 235–239.</ref> Es ist weiterhin in der Lage, als [[Ligand|Komplex-Ligand]] zu fungieren.<ref>I. Rozas, D. F. Weaver, [[J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2]] 1996, 461–465.</ref> Die Einordnung in die [[spektrochemische Reihe]] erfolgt nach Cl− < F− ~ SO3Cl− ~ SO3F−< SO42− < CH3SO3− < H2O, in die [[Nephelauxetischer Effekt|nephelauxetische Reihe]] nach Cl− < CH3SO3− < SO42− < SO3Cl− ~ SO3F− ~ H2O < F−.<ref>R. C. Paul, V. P. Kapila, N. Palta, S. K. Sharma, [[Indian Journal of Chemistry]] 1974, 12, 825–826.</ref>
Die katalytischen Eigenschaften einiger Methansulfonate – u. a. als chloridfreie [[Lewis-Säure]]n – werden seit mehreren Jahren verstärkt untersucht; so erzielen bspw. [[Lanthanoid]]-Methansulfonate positive Effekte bei einigen Veresterungsreaktionen.<ref>R. C. Paul, V. P. Kapila, S. K. Sharma, J. inorg. nucl. Chem. 1974, 36, 1933–1936.</ref><ref>{{Patent
| Land = CN
| V-Nr = 101314563
| Typ = Anmeldung
| Titel = A method for producing oleic pentaerythritol ester
| A-Datum = 2008-06-06
| V-Datum = 2008-12-03
| Erfinder = Xiaohan Du, Songhe Huang
| Anmelder = Xiaohan Du
| DB = Google
}}</ref>

== Umweltchemie ==
MSA ist ein Indikator für die Menge der Schwefelemissionen ozeanischen Ursprungs, die in die Atmosphäre gelangen. Sie ist damit auch ein Indikator für die Säurehaltigkeit der Atmosphäre. Dort entsteht MSA als Zwischenprodukt des natürlichen Schwefelzyklus bei der photochemischen Umwandlung von [[Dimethylsulfid]] zu [[Sulfataerosol]]en.<ref>{{Literatur |Autor=Simon C. Baker, Don P. Kelly, J. Colin Murrell |Titel=Microbial degradation of methanesulphonic acid: a missing link in the biogeochemical sulphur cycle |Sammelwerk=[[Nature]] |Band=350 |Nummer=6319 |Datum=1991-04-18 |Seiten=627–628 |Online=[http://fr.slideshare.net/dodecan/microbial-degradation-of-methanesulphonic-acid PDF] |DOI=10.1038/350627a0}}</ref>

MSA ist nach der [[OECD|OECD Richtlinie]] 301 A biologisch leicht abbaubar, wobei Kohlendioxid und [[Sulfat]] als Abbauprodukte entstehen.<ref name="EVD" />

== Weblinks ==
{{Commonscat|Methanesulfonic acid|Methansulfonsäure}}
{{Wiktionary}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4309017-5}}

{{SORTIERUNG:Methansulfonsaure}}
[[Kategorie:Sulfonsäure]]

Methansulfonsäure - Versionsgeschichte

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