Propiolacton

Strukturformel
	Strukturformel von Propiolacton
Allgemeines
Name	Propiolacton
Andere Namen	Oxetan-2-on (IUPAC); Propiolakton; 1,3-Propiolacton; 2-Oxetanon; Propanolid; β-Propiolacton;
Summenformel	C3H4O2
Kurzbeschreibung	farblose Flüssigkeit mit stechendem Geruch<ref name="GESTIS" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	200-340-1
ECHA-InfoCard	100.000.309
PubChem	2365
ChemSpider	2275
DrugBank	DB09348
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	72,06 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	1,15 g·cm−3 (20 °C)<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref>
Schmelzpunkt	−33 °C<ref name="GESTIS" />
Siedepunkt	155 °C (Zersetzung)<ref name="GESTIS" />
Dampfdruck	3 hPa (20 °C)<ref name="GESTIS" />; 5 hPa (30 °C)<ref name="GESTIS" />; 12 hPa (50 °C)<ref name="GESTIS" />;
Löslichkeit	löslich in Wasser, Ethanol, Aceton und Chloroform<ref name=„Lexikon3“>Hans-Dieter Jakubke, Ruth Karcher (Koordinatoren): Lexikon der Chemie in drei Bänden, Spektrum Verlag, Heidelberg, Band 3, 1999, ISBN 3-8274-0381-2, S. 105.</ref>
Brechungsindex	1,4105 (20 °C)<ref name="CRC90_3_408">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. 3-408.</ref>
Sicherheitshinweise
Gefahrensymbol	Gefahrensymbol
H- und P-Sätze	H: 330‐315‐319‐350
	P: 280‐302+352‐304+340+310‐305+351+338‐362<ref name="GESTIS" />
MAK	nicht vergeben, da krebserzeugend<ref name="GESTIS" />; Schweiz: 0,5 ml·m−3 bzw. 1,5 mg·m−3<ref>Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 57-57-8 bzw. β-Propiolacton)Vorlage:Abrufdatum</ref>;
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	−329,9 kJ/mol<ref name="CRC90_5_23">David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-23.</ref>
	Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Propiolacton (nach IUPAC Oxetan-2-on) ist eine organische chemische Verbindung und zählt zur Stoffgruppe der β-Lactone, intramolekularer, cyclischer Ester.

Gewinnung und Darstellung

Propiolacton wird industriell durch Umsetzung von Formaldehyd mit Keten in Gegenwart von Aluminiumchlorid, Zinkchlorid oder Bortrifluorid als Katalysator hergestellt.<ref name="ARPE">Hans-Jürgen Arpe: Industrielle Organische Chemie - Bedeutende Vor- und Zwischenprodukte. 6. Auflage. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2007, ISBN 978-3-527-31540-6, S. 322. </ref>

Reaktion von Formaldehyd und Keten zu β-Propiolacton in Gegenwart eines Aluminiumchlorid-Katalysators

Die Selektivität zu Propiolacton beträgt hierbei 90 %. Die Reaktion kann in einem Lösungsmittel oder in der Gasphase durchgeführt werden.<ref name="ARPE" />

2010 wurde die Synthese von Propiolacton durch Umsetzung von Ethylenoxid mit Kohlenmonoxid in Gegenwart eines komplexstabilisierten Carbonylcobaltats in einem höhersiedenden dipolar aprotischen Lösemittel mit Umsatz und Selektivität von bis zu 99 % beschrieben.<ref>Patentanmeldung WO 2010/118128: Process for beta-lactone production. Scott D. Allen et al., Novomer Inc., published 14 October 2010.</ref>

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Propiolacton ist gut wasserlöslich und mischbar mit polaren organischen Lösungsmitteln wie Ethanol, Aceton, Diethylether und Chloroform. Bei Raumtemperatur liegt Propiolacton als brennbare, farblose Flüssigkeit mit schwach süßlichem Geruch vor. Gekühlt ist es länger stabil, bei Raumtemperatur jedoch nicht.<ref>Tse‐Lok Ho, Mary Fieser, Louis Fieser: β‐Propiolactone. In: Fieser and Fieser's Reagents for Organic Synthesis. 15. Dezember 2006, doi:10.1002/9780471264194.fos08613. </ref>

Chemische Eigenschaften

Die hochreaktive Verbindung ist in Wasser gelöst einige Stunden stabil; erst bei starker Verdünnung oder Stehenlassen über mehrere Stunden hydrolysiert das Lacton zur β-Hydroxypropionsäure:<ref name="rheinbaben">F. v. Rheinbaben, M. H. Wolff: Handbuch der viruswirksamen Desinfektion. Springer, 2002, ISBN 978-3-540-67532-7.</ref>

<math>\mathrm{C_3H_4O_2 \ + H_2O \ \longrightarrow \ HO-CH_2-CH_2-COOH}</math>

Propiolacton hydrolysiert zur β-Hydroxypropionsäure

Die Verbindung kann analog mit Aminen, Thiolen und anderen Nucleophilen unter Ringöffnung reagieren, wobei dann die entsprechenden Amide, Thiolcarbonsäuren oder andere Carbonsäurederivate der 3-Hydroxypropionsäure entstehen.<ref>H. P. Latscha, U. Kazmaier, H. A. Klein: Organische Chemie: Chemie-Basiswissen II, 6. Auflage, Springer, 2008, ISBN 978-3-540-77106-7, S. 281.</ref>

Propiolacton reagiert bei 140–180 °C und 25–250 bar mit Orthophosphorsäure und Kupferpulver als Katalysator quantitativ zu Acrylsäure und bei Anwesenheit eines Alkohols zu den entsprechenden Acrylsäureestern.<ref name="ARPE" />

Toxikologische Eigenschaften

Der LD₅₀ (oral, Ratte) wurde auf 50–100 mg/kg Körpergewicht bestimmt.<ref name=":0">Manfred Metzler, Frank J. Hennecke: Toxikologie für Naturwissenschaftler und Mediziner Stoffe, Mechanismen, Prüfverfahren. 3., überarb. und aktualisierte Auflage. Weinheim 2005, ISBN 978-3-527-30989-4, S. 26–267. </ref> Die toxische Wirkung ist gekennzeichnet durch einen raschen Wirkungseintritt.<ref name=":0" /> Zu den Vergiftungssymptomen zählen Zittern, Keuchen, blutige Durchfälle, Tremor und Krämpfe.<ref name=":0" /> In Tierversuchen trat der Tod innerhalb von Stunden bis Tagen durch Lungenödeme, Darmblutungen oder Hirnödeme ein.<ref name=":0" />

In verschiedenen Versuchen erwies es sich als mutagen und kanzerogen (sowohl lokale als auch systemische Tumoren konnten induziert werden).<ref name=":0" />

Verwendung

Propiolacton wird unter anderem zur Virusinaktivierung und zur Sterilisation von Impfstoffen eingesetzt. Dabei sind 0,2 bis 0,4%ige wässrige Lösungen über einen weiten pH-Bereich viruzid wirksam. Da der Stoff im wässrigen Medium innerhalb weniger Stunden zerfällt, verbleibt kein Rückstand des toxischen Lactons.<ref name="rheinbaben" />

Literatur

W. Stephan: Inactivation of hepatitis viruses and HIV in plasma and plasma derivatives by treatment with beta-propiolactone/UV irradiation. In: Current studies in hematology and blood transfusion. Nummer 56, 1989, S. 122–127, PMID 2642784 (Review).

Einzelnachweise