1,4-Dioxan

Strukturformel
Allgemeines
Name	1,4-Dioxan
Andere Namen	1-4-Dioxacyclohexan Glycolethylether Diethylendioxid Ethylendioxid Tetrahydro-1,4-dioxin
Summenformel	C4H8O2
CAS-Nummer	123-91-1
PubChem	31275
Kurzbeschreibung	farblose, brennbare, etwas ölige, angenehm riechende Flüssigkeit[1]
Eigenschaften
Molare Masse	88,11 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	1,03 g·cm−3[1]
Schmelzpunkt	11 °C[1]
Siedepunkt	101 °C[1]
Dampfdruck	38 hPa (20 °C)[2]
Brechungsindex	1,422 (20 °C)[3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2] Gefahr H- und P-Sätze H: 225-351-319-335 EUH: 019-066 P: 210-​261-​281-​305+351+338 [3] EU-Gefahrstoffkennzeichnung aus RL 67/548/EWG, Anh. I [4] Leicht- entzündlich Gesundheits- schädlich (F) (Xn) R- und S-Sätze R: 11-19-36/37-40-66 S: (2)-9-16-36/37-46
MAK	20 ml·m−3[2]
LD50	5700 mg·kg−1 (oral, Maus)[1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

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1,4-Dioxan ist ein alicyclischer Diether und als solcher eine organische heterocyclische Verbindung.

Gewinnung und Darstellung

Im ersten Schritt wird Ethylenoxid durch säurekatalytische (konzentrierte Schwefelsäure) Ringöffnung mit Wasser als Nukleophil in Ethylenglycol (1,2-Ethandiol) überführt. Der zweite und dritte Schritt beschreibt jeweils die säurekatalysierten S_N2-Substitution, deren zweite intramolekular erfolgt. Protonierungs- und Deprotonierungsschritte wurden jeweils aus Platzgründen weggelassen.

Dioxan bildet sich auch sehr leicht als Nebenprodukt bei allen säurekatalysierten Reaktionen von Ethylenglycol bzw. Diethylenglycol (z. B. Veresterungen).

Eigenschaften

3D-Darstellung des 1,4-Dioxan

1,4-Dioxan ist eine farblose und niedrigviskose Flüssigkeit, die bei Normaldruck bei 101 °C siedet. Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log₁₀(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 4,58135, B = 1570,093 und C = −31.297 im Temperaturbereich von 293 bis 378 K.^[5] In fester Phase existieren zwei unterschiedliche Kristallformen. Bei 0 °C wandelt sich Form II in Form I um, die bei 11 °C schmilzt.^[6] Der cyclische Diether ist beliebig mit Wasser mischbar. Das scheinbar symmetrische Molekül liegt wie Cyclohexan oder Pyranosen in der Sesselform vor und weist ein Dipolmoment von 0,45 D auf (zum Vergleich: Tetrahydrofuran hat ein Dipolmoment von 1,74 D).

Dioxan ist mit den meisten organischen Lösungsmitteln und Wasser gut mischbar. Bei Normaldruck wird in dem binären System Dioxan/Wasser bei 82,1 Massenprozent Dioxan ein azeotroper Siedepunkt von 87,6 °C beobachtet.^[7]

• 

  Dampfdruckfunktion von 1,4-Dioxan

• 

  Binäres Phasendiagramm des Systems 1,4-Dioxan/Wasser.

Verwendung

Da es relativ inert ist, und aufgrund seiner guten Mischbarkeit mit anderen Lösungsmitteln, findet 1,4-Dioxan Verwendung als Lösungsmittel.

Sicherheitstechnische Kenngrößen

Dioxan bildet leicht entzündliche Dampf-Luft-Gemische. Die Verbindung hat einen Flammpunkt bei 11 °C. Der Explosionsbereich liegt zwischen 1,9 Vol% (70 g/m³) als untere Explosionsgrenze (UEG) und 22,5 Vol% (820 g/m³) als obere Explosionsgrenze (OEG).^[8] Eine Korrelation der Explosionsgrenzen mit der Dampfdruckfunktion ergibt einen unteren Explosionspunkt von 8 °C sowie einen oberen Explosionspunkt von 58 °C. Die Grenzspaltweite wurde mit 0,7 mm bestimmt.^[8] Es resultiert damit eine Zuordnung in die Explosionsgruppe IIB.^[8] Die Zündtemperatur beträgt 375 °C.^[8] Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T2. Die elektrische Leitfähigkeit ist mit 5·10^-13 S·m^-1 sehr gering.^[9]

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d e} Römpp Online, abgerufen 5. August 2007.
2. ↑ ^{a b c} Eintrag zu 1,4-Dioxan in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 4. August 2009 (JavaScript erforderlich).
3. ↑ ^{a b} Datenblatt 1,4-Dioxan bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 5. März 2011.
4. ↑ Eintrag zu CAS-Nr. 123-91-1 im European chemical Substances Information System ESIS
5. ↑ Crenshaw, J.L.; Cope, A.C.; Finkelstein, N.; Rogan, R.: The Dioxanates of the Mercuric Halides, in: J. Am. Chem. Soc., 1938, 60, S. 2308–2311.
6. ↑ Jacobs, C.J.; Parks, G.S.: Thermal data on organic compounds. XIV. Some heat capacity, entropy and free energy data for cyclic substances, in: J. Am. Chem. Soc., 1934, 56, S. 1513–1517.
7. ↑ Schneider, C. H.; Lynch, C. C.: The Ternary System: Dioxane-Ethanol-Water, in: J. Am. Chem. Soc., 1943, 65 (6), S. 1063–1066.
8. ↑ ^{a b c d} E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen - Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase, Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft GmbH, Bremerhaven 2003.
9. ↑ Technische Regel für Betriebssicherheit - TRBS 2153, BG RCI Merkblatt T033 Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen, Stand April 2009, Jedermann-Verlag Heidelberg.