Bernsteinsäureanhydrid

Strukturformel
Allgemeines
Name	Bernsteinsäureanhydrid
Andere Namen	BSA Dihydro-2,5-furandion Oxolan-2,5-dion (IUPAC) Butandisäureanhydrid 2,5-Diketotetrahydrofuran Succinicanhydrid Succinyloxid
Summenformel	C4H4O3
CAS-Nummer	108-30-5
PubChem	7922
Kurzbeschreibung	farblose, stechend riechende Nadeln/Kristalle[1]
Eigenschaften
Molare Masse	100,07 g·mol−1
Aggregatzustand	fest[1]
Dichte	1,23 g·cm−3[1]
Schmelzpunkt	119 °C[1]
Siedepunkt	261 °C[1]
Dampfdruck	1,2 hPa (92 °C)[1]
Löslichkeit	mäßig unter Hydrolyse in Wasser (67 g·l-1 bei 20 °C)[1] löslich in Chloroform und Ethanol[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [3] Achtung H- und P-Sätze H: 302-319-335 EUH: keine EUH-Sätze P: 305+351+338 [1] EU-Gefahrstoffkennzeichnung aus RL 67/548/EWG, Anh. I [3] Gesundheits- schädlich (Xn) R- und S-Sätze R: 22-36/37 S: (2)-25-46
LD50	1510 mg·kg−1 (oral, Ratte)[1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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Bernsteinsäureanhydrid ist eine heterozyklische organische chemische Verbindung und das Säureanhydrid der Bernsteinsäure.

Gewinnung und Darstellung

Bernsteinsäureanhydrid kann durch Reaktion von Bernsteinsäure und Essigsäureanhydrid, Acetylchlorid oder Phosphoroxychlorid gewonnen werden.^[4] Auch bei Erhitzung von Bernsteinsäure über 200 °C bildet sich Bernsteinsäureanhydrid.^[5] Die Verbindung kann auch durch die katalytische Hydrierung von Maleinsäureanhydrid erhalten werden.^[6]

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Bernsteinsäureanhydrid ist ein weißer brennbarer Feststoff, der bei 119–120 °C schmilzt.^[7] Bei Normaldruck siedet die Verbindung bei 261 °C.^[8] Im Vakuum sublimiert die Verbindung.^[5] Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log₁₀(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 3,65221, B = 1433,874 und C = −144,107 im Temperaturbereich von 365 K bis 534 K.^[9] Die Löslichkeit in Wasser beträgt bei 20 °C 67 g·l⁻¹ Dabei erfolgt eine langsame Hydrolyse. Die wässrige Lösung reagiert sauer.^[1] In aromatischen Kohlenwasserstoffen sind die Löslichkeiten relativ gering. Sie betragen in Toluol 10 g·l⁻¹, in Styrol 11 g·l^-1, in Ethylbenzol 8 g·l^-1 und in Cumol 5 g·l^-1.^[10] Die Bildungswärme des Feststoffes beträgt −608,6 kJ·mol⁻¹.^[11] Für die Verbrennungswärme wurde ein Wert von −1537,1 kJ·mol⁻¹ bestimmt.^[11]

• 

  Dampfdruckfunktion von Bernsteinsäureanhydrid

Chemische Eigenschaften

Bernsteinsäureanhydrid kann in Gegenwart von Natronlauge zur Bernsteinsäure hydrolysiert werden. In Dioxan/Wasser wurde bei 30 °C eine Reaktionswärme von −46,86 kJ·mol⁻¹ bestimmt.^[12] Die Umsetzung mit Alkoholen ergibt die entsprechenden Bernsteinsäurehalbester.^[13]Die Verbindung kann als Reagenz für Friedel-Crafts-Acylierungen dienen. Die Umsetzung mit Benzol ergibt hier die γ–Oxocarbonsäure β–Benzoylpropionsäure.^[14] Aus Grignard-Verbindungen und Bernsteinsäureanhydrid können ebenfalls einfach γ–Oxocarbonsäureester erhalten werden.^[15] Die Umsetzung mit Ammoniak bei höheren Temperaturen ergibt das Succinimid.^[16] Bei höheren Temperaturen ist der Stoff brennbar, aber er reagiert mit brandfördernden Stoffen sehr heftig. Die Schmelze bildet entzündbare Dampf-Luft-Gemische. Der Flammpunkt beträgt 157 °C.^[1]

Gesundheitsgefahren

Die Folgen bei Berührung oder Einatmung des Bernsteinsäureanhydrid sind Reizungen der Haut und Atemwege, wobei die Schleimhäute sich entzünden können.^[1] Die Verbindung wurde als Komponente im Hauptstrom einer filterlosen Zigarette nachgewiesen.^[17]

Verwendung

Bernsteinsäureanhydrid wird als Synthesechemikalie für andere chemische Verbindungen verwendet^[1], wie z.B. in den mehrstufigen Synthesen von Tetralon, 1-Naphthol, Tetralin und Naphthalin^[17] sowie von N-Chlor– und N-Bromsuccinimid.^[16] Die industrielle Herstellung von Citraconsäureanhydrid (Methylmaleinsäureanhydrid) erfolgt durch Umsetzung von Bernsteinsäureanhydrid mit Formaldehyd.^[6] Die Verbindung ist eine Ausgangsverbindung für das in der Papierindustrie verwendete synthetische Leimungsmittel Accosize.^[17]

Literatur

• Kühn, Birett: Merkblätter gefährlicher Arbeitsstoffe. Ecomed, Landsberg, 1986, Erg. Lfg.

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d e f g h i j k l m} Eintrag zu CAS-Nr. 108-30-5 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 27.04.2010 (JavaScript erforderlich).
2. ↑ Datenblatt Bernsteinsäureanhydrid bei Merck, abgerufen am 27. April 2010.
3. ↑ ^{a b} Eintrag zu CAS-Nr. 108-30-5 im European chemical Substances Information System ESIS (ergänzender Eintrag)
4. ↑ Fieser, L.F.; Martin, E.L.; Shriner, R.L.; Struck, H.C.: Succinic anhydride. In: Organic Syntheses. Coll. Vol. 2, p. 560 (1943); Vol. 12, p. 66 (1932); PDF.
5. ↑ ^{a b} Arnold Willmes; Taschenbuch Chemische Substanzen: Elemente - Anorganika - Organika - Naturstoffe - Polymere; ISBN 978-3-8171-1787-1.
6. ↑ ^{a b} Lohbeck, K.; Haferkorn, H.; Fuhrmann, W.; Fedtke, N.: Maleic and Fumaric Acids in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry,Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim 2005. doi:10.1002/14356007.a16_053.
7. ↑ Mclean, A.; Adams, R.: Succinic-α-d2,α'-d2, Acid and Its Derivatives in J. Am. Chem. Soc. 58 (1936) 804–810. doi:10.1021/ja01296a038.
8. ↑ CRC Handbook of Data on Organic Compounds, 2nd Edition, Weast ,R.C and Grasselli, J.G., ed(s)., CRC Press, Inc., Boca Raton, FL, 1989, 1.
9. ↑ Stull, D.R.: Vapor Pressure of Pure Substances Organic Compounds in Ind. Eng. Chem. 39 (1947) 517–540, doi:10.1021/ie50448a022.
10. ↑ Bartlett, P.D.; Nozaki, K.: The Polymerization of Allyl Compounds. III. The Peroxide-induced Copolymerization of Allyl Acetate with Maleic Anhydride in J. Am. Chem. Soc. 68 (1946) 1495–1504, doi:10.1021/ja01212a033.
11. ↑ ^{a b} Yan, Y.M.; Pilcher, G.: Enthalpies of combustion of succinic anhydride, glutaric anhydride, and glutarimide in J. Chem. Thermodyn. 22 (1990) 893–898, doi:10.1016/0021-9614(90)90177-R.
12. ↑ Conn, J.B.; Kistiakowsky, G.B.; Roberts, R.M.; Smith, E.A.: Heats of organic reactions. XIII. Heats of hydrolysis of some acid anhydrides in J. Am. Chem. Soc. 64 (1942) 1747–1752, doi:10.1021/ja01260a001.
13. ↑ Cason, J.: β–Carbomethoxypropionyl chloride. In: Organic Syntheses. Coll. Vol. 3, p. 169 (1955); Vol. 25, p. 19 (1945); PDF.
14. ↑ Somerville, L.F.; Allen, C.F.H.: β–Benzoylpropionic acid. In: Organic Syntheses. Coll. Vol. 2, p. 81 (1943); Vol. 13, p. 12 (1933); PDF.
15. ↑ Hauptmann, S.; Graefe, J.; Remane, H.: Lehrbuch der Organischen Chemie, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1980, S. 421.
16. ↑ ^{a b} Hauptmann, S.; Graefe, J.; Remane, H.: Lehrbuch der Organischen Chemie, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1980, S. 407.
17. ↑ ^{a b c} Römpp Chemie Lexikon, 9. Auflage, Georg Thieme Verlag, 1995.