1-Chlorbutan

Strukturformel
	Datei:1-Chlorobutane.svg
Allgemeines
Name	1-Chlorbutan
Andere Namen	Butylchlorid; 1-Butylchlorid; n-Butylchlorid;
Summenformel	C4H9Cl
Kurzbeschreibung	leicht flüchtige, farblose Flüssigkeit mit chloroformartigem Geruch<ref name="GESTIS" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	203-696-6
ECHA-InfoCard	100.003.361
PubChem	8005
ChemSpider	7714
DrugBank	DB11534
Wikidata	[[:d:Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 1464: attempt to index field 'wikibase' (a nil value)\|Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 1464: attempt to index field 'wikibase' (a nil value)]]
Eigenschaften
Molare Masse	92,57 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig<ref name="GESTIS" />
Dichte	0,89 g·cm−3<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref>
Schmelzpunkt	−123 °C<ref name="GESTIS" />
Siedepunkt	78 °C<ref name="GESTIS" />
Dampfdruck	112 hPa (20 °C)<ref name="GESTIS" />; 175 hPa (30 °C)<ref name="GESTIS" />; 266 hPa (40 °C)<ref name="GESTIS" />; 392 hPa (50 °C)<ref name="GESTIS" />;
Löslichkeit	sehr schlecht in Wasser (0,87 g·l−1 bei 25 °C)<ref name="GESTIS" />
Brechungsindex	1,4018 (20 °C)<ref name="Gerrard">W. Gerrard, H. R. Hudson, W. S. Murphy: s-Butyl Chloride from n-Butyl Dichloroborinate and from n-Butanol-Hydrogen Chloride. In: J. Chem. Soc. 1962, S. 1099–1101, doi:10.1039/JR9620001099.</ref>
Sicherheitshinweise
Gefahrensymbol	Gefahrensymbol
H- und P-Sätze	H: 225‐304‐412
	P: 210‐233‐240‐273‐301+310‐331<ref name="GESTIS" />
Toxikologische Daten	2670 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)<ref name="Applichem">Datenblatt <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />1-Chlorbutan (Memento vom 25. März 2016 im Internet Archive) (PDF; 91 kB) bei Applichem; abgerufen am 27. August 2012.</ref>; 20000 mg·kg−1 (LD50, Kaninchen, transdermal)<ref name="Applichem" />; 2670 mg·kg−1 (LC50, Ratte, inh., 4 Stunden)<ref name="Applichem" />;
	Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

1-Chlorbutan ist eine chemische Verbindung aus den Gruppen der gesättigten, aliphatischen Halogenkohlenwasserstoffe und der organischen Chlorverbindungen.

Synthese

Eine technische Synthese erfolgt durch thermische Chlorierung von Butan über Aluminiumoxid bei 200 °C. Hierbei entsteht in gleichem Maße 2-Chlorbutan und in geringen Anteilen Dichlorbutane. Diese Synthese gelingt auch photochemisch bei 15–20 °C, wobei die Produktverteilung ähnlich ist. Eine weitere Möglichkeit ist die Umsetzung von 1-Butanol mit Chlorwasserstoff bei 100 °C.<ref name="Ullmann">Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. 7. Auflage. Wiley Interscience, Release 2009.</ref>

Eigenschaften

1-Chlorbutan ist eine farblose und leicht flüchtige Flüssigkeit mit einem für halogenierte Kohlenwasserstoffe typischen Geruch. Unter Normaldruck siedet die Verbindung bei 78 °C.<ref name="Brandes" /> Bei −123,1 °C erstarrt die Substanz zu einem farblosen Feststoff. 1-Chlorbutan bildet mit Wasser und Alkoholen azeotrop siedende Gemische. Mit einem Wassergehalt von 6,6 Ma% zeigt sich ein Azeotrop bei 68,1 °C.<ref name="Ullmann" /> Die Azeotrope für Alkohole liegen für Methanol mit 28,5 Ma% bei 57,2 °C, für Ethanol mit 21,5 Ma% bei 66,2 °C und für 1-Propanol mit 16,0 Ma% bei 75,6 °C.<ref name="Ullmann" />

Thermodynamische Eigenschaften

Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log₁₀(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 3,99588, B = 1182,903 und C = −54,885 im Temperaturbereich von 256,4 bis 351,6 K.<ref>H. R. Kemme, S. I. Kreps: Vapor Pressure of Primary ’n'-Alkyl Chlorides and Alcohols. In: J. Chem. Eng. Data., 14, 1, 1969, S. 98–102, doi:10.1021/je60040a011.</ref>

Zusammenstellung der wichtigsten thermodynamischen Eigenschaften
Eigenschaft	Typ	Wert [Einheit]	Bemerkungen
Standardbildungsenthalpie	Δ_fH⁰_liquid Δ_fH⁰_gas	−188,2 kJ·mol⁻¹ −154,6 kJ·mol⁻¹<ref name="Stridth Sunner">G. Stridth, S. Sunner: Enthalpies of formation of some 1-chloroalkanes and the CH2-increment in the 1-chloroalkanes series. In: J. Chem. Thermodyn., 7, 1975, S. 161–168, doi:10.1016/0021-9614(75)90264-5.</ref>
Verbrennungsenthalpie	Δ_cH⁰_liquid	−2695.8 kJ·mol⁻¹<ref name="Stridth Sunner" />
Wärmekapazität	c_p	159,53 J·mol⁻¹·K⁻¹ (25 °C)<ref name="Grolier">J.-P. E. Grolier, G. Roux-Desgranges, M. Berkane, E. Jimenez, E. Wilhelm: Heat capacities and densities of mixtures of very polar substances 2. Mixtures containing N,N-dimethylformamide. In: J. Chem. Thermodyn. 25(1), 1993, S. 41–50, doi:10.1006/jcht.1993.1005.</ref> 1,72 J·g⁻¹·K⁻¹ (25 °C)<ref name="Grolier" />	als Flüssigkeit
Kritische Temperatur	T_c	503 K<ref name="Yaws1" />
Kritischer Druck	p_c	45,8 bar<ref name="Yaws1" />
Kritisches Volumen	V_c	0,247 l·mol⁻¹<ref name="Yaws1" />
Kritische Dichte	ρ_c	0,318 g·ml⁻¹<ref name="Yaws1">Carl L. Yaws, Prasad K. Narasimhan: Thermophysical Properties of Chemicals and Hydrocarbons - Chapter 1: Critical Properties and Acentric Factor, Organic Compounds. 1. Auflage. Elsevier, 2008, ISBN 978-0-8155-1596-8, S. 8, doi:10.1016/B978-081551596-8.50006-7.</ref>
Azentrischer Faktor	ω_c	0,228<ref name="Yaws1" />
Verdampfungsenthalpie	Δ_VH⁰ Δ_VH	33,52 kJ·mol⁻¹<ref name="Tekac">V. Tekac, V. Majer, V. Svoboda, V. Hynek: Enthalpies of vaporization and cohesive energies for six monochlorinated alkanes. In: J. Chem. Thermodyn. 13, 1981, S. 659–662, doi:10.1016/0021-9614(81)90037-9.</ref> 30,39 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>	beim Normaldrucksiedepunkt

Die Temperaturabhängigkeit der Verdampfungsenthalpie lässt sich entsprechend der vereinfachten Watsongleichung Δ_VH=A·(1−T_r)ⁿ (Δ_VH in kJ/mol, T_r =(T/T_c) reduzierte Temperatur) mit A = 41,205 kJ/mol, n = 0,336 und T_c = 532,0 K im Temperaturbereich zwischen 184 K und 532 K beschreiben.<ref name="Yaws7">Carl L. Yaws, Marco A. Satyro: Thermophysical Properties of Chemicals and Hydrocarbons. Chapter 7: Enthalpy of Vaporation, Organic Compounds. 1. Auflage. Elsevier 2008, ISBN 978-0-8155-1596-8, S. 315; doi:10.1016/B978-081551596-8.50012-2.</ref>

Dampfdruckfunktion von 1-Chlorbutan

Dampfdruckfunktion von 1-Chlorbutan

Sicherheitstechnische Kenngrößen

1-Chlorbutan gilt als entzündliche Flüssigkeit. Oberhalb der Flammpunktes können sich entzündliche Dampf-Luft-Gemische bilden. Die Verbindung hat einen Flammpunkt bei −12 °C.<ref name="Brandes" /> Der Explosionsbereich liegt zwischen 1,8 Vol.-% (65 g/m³) als untere Explosionsgrenze (UEG) und 10,1 Vol.-% (390 g/m³) als obere Explosionsgrenze (OEG).<ref name="Brandes" /> Der maximale Explosionsdruck liegt bei 9,6 bar.<ref name="Brandes" /> Die Grenzspaltweite wurde mit 1,06 mm bestimmt.<ref name="Brandes" /> Es resultiert damit eine Zuordnung in die Explosionsgruppe IIA.<ref name="Brandes" /> Mit einer Mindestzündenergie von 1,24 mJ sind Dampf-Luft-Gemische extrem zündfähig.<ref>J. B. Fenn: Lean flammability limit and minimum spark ignition energy. In: Ind. Eng. Chem., 43, 1951, S. 2865–2869, doi:10.1021/ie50504a057.</ref><ref>H. F. Calcote, C. A. Gregory, C. M. Barnett, R. B. Gilmer: Spark Ignition – Effect of Molecular Structure. In: Ind. Eng. Chem., 44, 1952, S. 2656–2662, doi:10.1021/ie50515a048.</ref><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, doi:10.1016/j.jlp.2020.104227.</ref> Die Zündtemperatur beträgt 245 °C.<ref name="Brandes">E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen. Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase. Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft, Bremerhaven 2003.</ref> Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T3.

Verwendung

1-Chlorbutan wird als Alkylierungsreagenz zur Einführung einer Butylgruppe bei organischen Synthesen (z. B. für ionische Flüssigkeiten) verwendet. Durch Umsetzung mit metallischen Lithium erhält man das für metallorganische Synthesen sehr häufig genutzte Butyllithium.

<math>\mathrm{2 \ Li + C_4H_9Cl \rightarrow C_4H_9Li + LiCl}</math>

Die Verbindung besitzt sehr gute Lösungseigenschaften für Fette, Öle und Wachse und wird auch in der HPLC verwendet. In der Veterinärmedizin wird 1-Chlorbutan als Mittel gegen niedere Würmer eingesetzt.<ref>National Toxicology Program: <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />n-Butyl chloride. (Memento vom 5. März 2016 im Internet Archive) ntp.niehs.nih.gov; abgerufen am 18. November 2014.</ref>

Weblinks

BAuA: Begründung zu 1-Chlorbutan in TRGS 900. (PDF)

Einzelnachweise