4-Nitrobenzoesäure

Nitrobenzoesäuren
Name	2-Nitrobenzoesäure	3-Nitrobenzoesäure	4-Nitrobenzoesäure
Andere Namen	o-Nitrobenzoesäure	m-Nitrobenzoesäure	p-Nitrobenzoesäure
Strukturformel
CAS-Nummer	552-16-9	121-92-6	62-23-7
PubChem	11087	8497	6108
Summenformel	C7H5NO4
Molare Masse	167,12 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Kurzbeschreibung	weißes kristallines Pulver	gelbliches kristallines Pulver	gelbliches kristallines Pulver
Schmelzpunkt	146–148 °C[1]	140 °C[2]	240 °C[3]
Siedepunkt	Zers.[1]	Zers.[2]	Zers.[3]
pKs-Wert	2,22[4]	3,44[4]	3,42[5]
Löslichkeit	7,8 g/l (20 °C)[1]	3 g/l (25 °C)[2]	0,02 g/l (15 °C)[3]
Gefahrstoff- kennzeichnung [1][2][3]	Reizend (Xi)	Gesundheits- schädlich (Xn)	Gesundheits- schädlich (Xn)
R-Sätze	36/37/38	20/22-36/37	20/22-36/37
S-Sätze	26	24	22-26

Die Nitrobenzoesäuren bilden eine Stoffgruppe, die sich sowohl von der Benzoesäure als auch vom Nitrobenzol ableitet. Die Struktur besteht aus einem Benzolring mit angefügter Carboxyl- (–COOH) und Nitrogruppe (–NO₂). Durch deren unterschiedliche Anordnung ergeben sich drei Konstitutionsisomere mit der Summenformel C₇H₅NO₄. Die 4-Nitrobenzoesäure findet vor allem Verwendung in der Analyse organischer Substanzen.

Darstellung

3-Nitrobenzoesäure erhält man aus Benzoesäuremethylester durch Umsetzung mit rauchender Salpetersäure in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure.^[6] Nach der Nitrierung wird der entstandene Ester zur Säure verseift.^[7]

Darstellung von 3-Nitrobenzoesäure

Wird jedoch die Benzoesäure direkt nitriert, so entsteht zumeist 3,5-Dinitrobenzoesäure.

Generell sind die Nitrobenzoesäuren aus den Nitrotoluolen durch Oxidation der Methylgruppe zugänglich. So wird 4-Nitrotoluol mit Natriumdichromat in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure zur 4-Nitrobenzoesäure oxidiert.^[8]

Darstellung von 4-Nitrobenzoesäure

Eigenschaften

COSMO-Oberfläche der 4-Nitrobenzoesäure
(blau = negative, rot = positive Ausgleichsladung)

Die Nitrobenzoesäuren sind farblose bis gelbliche kristalline Feststoffe. Die Schmelzpunkte unterscheiden sich deutlich. Die 4-Nitrobenzoesäure, die die höchste Symmetrie aufweist, besitzt den höchsten Schmelzpunkt.

Verwendung

zur Analyse

Die 4-Nitrobenzoesäure findet vor allem Verwendung in der Analyse organischer Substanzen durch Derivatisierung. Flüssige Substanzen oder solche mit niedrigem Schmelzpunkt werden dazu in leicht kristallisierende Derivate umgewandelt: Alkohole können beispielsweise durch die Messung der Schmelzpunkte ihrer Ester der 4-Nitrobenzoesäure oder der 3,5-Dinitrobenzoesäure identifiziert werden. Hierzu wird die zu analysierende Substanz mit 4-Nitrobenzoesäure in Gegenwart geringer Mengen Schwefelsäure umgesetzt.

Nachweis von Isopropanol als Derivat der 4-Nitrobenzoesäure:
4-Nitrobenzoesäure-2-propylester (Smp.: 100,5 °C^[4]).

Die Schmelzpunkte dieser Derivate sind in der Regel scharf. Diese Umsetzung ist auch für zahlreiche Amine geeignet.

Die Derivate der 3,5-Dinitrobenzoesäure besitzen in der Regel höhere Schmelzpunkte als die der 4-Nitrobenzoesäure.^[4] Sie werden dann bevorzugt gewählt, wenn der Schmelzpunkt mit der 4-Nitrobenzoesäure zu niedrig ist und keine genaue Bestimmung mehr möglich wird.

Ist die fragliche Substanz empfindlicher, so erfolgt stattdessen die direkte Umsetzung mit dem entsprechenden Säurechlorid, dem 4-Nitrobenzoylchlorid. Auf diese Weise sind z. B. auch Derivate der Aminosäuren zugänglich.

zur Synthese

3-Aminobenzoesäure kann durch die Reduktion von 3-Nitrobenzoesäure erhalten werden. Als Reduktionsmittel eignen sich beispielsweise elementares Zink in Salzsäure^[9] oder Hydrazin^[10].

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d} Eintrag zu 2-Nitrobenzoesäure in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 20. Januar 2009 (JavaScript erforderlich).
2. ↑ ^{a b c d} Eintrag zu 3-Nitrobenzoesäure in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 20. Januar 2009 (JavaScript erforderlich).
3. ↑ ^{a b c d} Eintrag zu 4-Nitrobenzoesäure in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 20. Januar 2009 (JavaScript erforderlich).
4. ↑ ^{a b c d} CRC Handbook of Tables for Organic Compound Identification, Third Edition, 1984, ISBN 0-8493-0303-6.
5. ↑ Beyer/Walter: Lehrbuch der Organischen Chemie, 19. Auflage, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1981, ISBN 3-7776-0356-2, S. 511.
6. ↑ Organic Syntheses, Coll. Vol. 1, p. 372 (1941).
7. ↑ Organic Syntheses, Coll. Vol. 1, p. 391 (1941).
8. ↑ Organic Syntheses, Coll. Vol. 1, p. 392 (1941).
9. ↑ J. Wilbrand, F. K. Beilstein: Ueber eine neue Reihe isomerer Verbindungen der Benzoëgruppe. – Nitrodracylsäure und deren Derivate, in: J. Liebigs Ann. Chem. 1863, 128, 257–273; doi:10.1002/jlac.18631280302.
10. ↑ T. Curtius: Die Einwirkung von Hydrazinhydrat auf Nitroverbindungen. I. Abhandlung, in: J. Prakt. Chem. 1907, 76, 233–237; doi:10.1002/prac.19070760116.

Siehe auch

• Nitrobenzylalkohole
• Nitrobenzaldehyde
• Dinitrobenzoesäuren
• Trinitrobenzoesäuren