Kohlenstoffsuboxid

Strukturformel
Strukturformel von Kohlenstoffsuboxids
Allgemeines
Name	Kohlenstoffsuboxid
Andere Namen	Kohlensuboxid Malonsäureanhydrid Propadiendion Trikohlenstoffdioxid
Summenformel	C3O2
Kurzbeschreibung	farbloses Gas<ref name="webelements" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN ECHA-InfoCard PubChem 136332 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	68,03 g·mol−1
Aggregatzustand	gasförmig
Dichte	3,0 kg·m−3<ref name="webelements">webelements.com (Kohlenstoffsuboxid) (englisch)</ref>
Schmelzpunkt	−107 °C<ref name="webelements" />
Siedepunkt	6,8 °C<ref name="webelements" />
Brechungsindex	1,4538 (0 °C)<ref name="CRC90_3_88">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. 3-88.</ref>
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="Merck" /> Gefahrensymbol Achtung H- und P-Sätze H: 302​‐​319 P: 260​‐​262​‐​305+351+338<ref name="Merck">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei MerckVorlage:Abrufdatum Mangels besserer Quellen ist hier die Gefahrstoffkennzeichnung von Malonsäure angegeben, sinngemäß für das Einatmen abgewandelt, die auch für Kohlenstoffsuboxid gelten, da dies bei Kontakt mit Wasser sofort zu Malonsäure reagiert.</ref>
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Kohlenstoffsuboxid, auch Kohlensuboxid oder Malonsäureanhydrid genannt, ist neben Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Mellitsäureanhydrid ein weiteres Kohlenstoffoxid, also eine Verbindung, die ausschließlich aus Kohlenstoff und Sauerstoff aufgebaut ist. Sie ist bei Raumtemperatur gasförmig und stabil. Der giftige und übelriechende Stoff kann zur Gruppe der Ketene gerechnet werden, verfügt aber im Gegensatz zu den meisten anderen Vertretern dieser Gruppe über zwei Carbonyl-Gruppen (C=O).

Geschichte

Benjamin Collins Brodie Junior entdeckte die Verbindung 1873 beim Einwirken von elektrischem Strom auf Kohlenstoffmonoxid.<ref>B. C. Brodie: Note on the Synthesis of Marsh-Gas and Formic Acid, and on the Electric Decomposition of Carbonic Oxide, in: Proceedings of the Royal Society (London), 1873, 21, S. 245–247. - Justus Liebig's Annalen der Chemie und Pharmacie 169, 270 (1873)</ref> Der Name Kohlensuboxid geht auf Marcelin Berthelot zurück.

Darstellung

Neben der Darstellung durch Dehydratisierung von Malonsäure mit Phosphorpentoxid:

<math>\mathrm{C_3H_4O_4\ \longrightarrow\ \ C_3O_2\ +\ 2\ H_2O}</math>

lässt sich Kohlenstoffsuboxid durch thermische Zersetzung aus Diacetylweinsäureanhydrid, Pyrolyse von Oxalessigsäurediethylester oder Enthalogenierung von Dibrommalonylchlorid gewinnen.<ref name="Kappe">Thomas Kappe, Erich Ziegler: Kohlensuboxid in der präparativen Organischen Chemie. In: Angewandte Chemie. Band 86, Nr. 15, 1974, S. 529–542, doi:10.1002/ange.19740861502. </ref>

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Datei:Carbon-suboxide-2D-dimensions.png

Strukturformel mit Bindungslängen

Die Verbindung ist linear gebaut. Die Bindungslängen liegen zwischen den Werten, die man für Doppel- und Dreifachbindungen erwartet: 128 pm für die beiden C-C-Bindungen und 116 pm für die beiden C-O-Bindungen.<ref>A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 901.</ref>

Chemische Eigenschaften

Sorgfältig gereinigt, ist Kohlenstoffsuboxid beständig. Es reagiert bei Einleitung in Wasser zu Malonsäure. In der Gasphase ist es stabil gegenüber Ozon und reagiert mäßig schnell mit Hydroxyl-Radikalen (die Lebensdauer in der Atmosphäre beträgt etwa drei Tage).<ref>Stephan Keßel et al.: Atmospheric Chemistry, Sources, and Sinks of Carbon Suboxide, C₃O₂. Atmos. Chem. Phys., 2017 (Reviewed), doi:10.5194/acp-2017-49 (freier Volltext).</ref>

In Anwesenheit von Protonen abgebenden Substanzen, durch Radiolyse oder Photolyse polymerisiert Kohlensuboxid zu Makromolekülen. Das rote bis schwarze feste Polymerisationsprodukt (in der Literatur „Roter Kohlenstoff“ und „Rote Kohle“ genannt) besitzt eine bandartige Struktur (siehe Weblinks) und ist aus ca. 40 C₃O₂-Einheiten mit Polypyron-ähnlicher Struktur aufgebaut. Ebenfalls ist eine Copolymerisation mit Polyethylen zu quervernetzten Copolymerisaten möglich.<ref name="Kappe" />

Mit Nucleophilen wie Aminen, Alkoholen, Phenolen oder Thiolen reagiert Kohlenstoffsuboxid zu Malonsäureamiden, -estern oder -thioestern. Mit Hydrazinen lassen sich über Ringschlussreaktionen Pyrazolidinderivate herstellen. Entsprechend können unterschiedliche Heterocyclen synthetisiert werden. So regieren beispielsweise Thioamide zu Thiazinon-Derivaten und Enamine zu entsprechenden Pyridonen. Über eine fotochemische Reaktion lässt sich aus Kohlenstoffsuboxid und Ethylen Allen herstellen.<ref name="Kappe" />

Weblinks

• Struktur des Kohlenstoffsuboxid-Polymers

Einzelnachweise

<references />