Fagin (Chemikalie)

Strukturformel
Allgemeines
Name	Trimethylamin
Andere Namen	N,N-Dimethylmethanamin TMA (nicht eindeutig, siehe TMA) NMe3 Fagin
Summenformel	C3H9N
CAS-Nummer	75-50-3
Kurzbeschreibung	farbloses, brennbares Gas mit stechendem Geruch
Eigenschaften
Molare Masse	59,11 g·mol−1
Aggregatzustand	gasförmig
Dichte	0,65 g·cm−3 (Flüssigkeit am Siedepunkt) 2,6 g/l (Gas bei 0 °C und 1013 mbar[1]
Schmelzpunkt	−117 °C[1]
Siedepunkt	2,9 °C[1]
Dampfdruck	1887 hPa (20 °C)[1]
Löslichkeit	mischbar mit Wasser[1], aliphatischen Alkoholen und anderen protischen Lösungsmitteln
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung aus RL 67/548/EWG, Anh. I [2] Hoch- entzündlich Gesundheits- schädlich (F+) (Xn) R- und S-Sätze R: 12-20-37/38-41 S: (2)-16-26-39
MAK	2 ml/m3, 4,9 ppm[1]
WGK	2[1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Trimethylamin ist ein farbloses brennbares Gas mit schon in starker Verdünnung intensivem fischartigen Geruch; in höheren Konzentrationen erinnert er stärker an den des chemisch nahe verwandten Ammoniaks. Es ist stark hygroskopisch, löst sich gut in Wasser und bildet darin eine recht starke Base. Es kommt als 40%ige wässrige Lösung, 33%ige Lösung in Ethanol und als druckverflüssigtes Gas in den Handel.

Gewinnung und Darstellung

Die großtechnische Herstellung von Trimethylamin erfolgt durch die Umsetzung von Methanol und Ammoniak bei Temperaturen von 370 bis 430 °C und Drücken von 20 bis 30 bar. Die Reaktion wird in der Gasphase an sauren Heterogenkatalysatoren auf der Basis von Silicium-Aluminium-Oxiden durchgeführt. Als Reaktionsprodukte entstehen neben Trimethylamin und Wasser noch Methylamin CH₃NH₂ und Dimethylamin (CH₃)₂NH:

$\mathrm{CH_3 OH + NH_3 \rightarrow CH_3 NH_2 + H_2 O}$

$\mathrm{CH_3 NH_2 + CH_3 OH \rightarrow (CH_3 )_2 NH + H_2 O}$

$\mathrm{(CH_3 )_2 NH + CH_3 OH \rightarrow (CH_3 )_3 N + H_2 O}$

Die Reinigung und Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgt durch mehrstufige Destillation unter Druck.

Mit reaktiveren Methylierungsmittel, wie Methyliodid oder Dimethylsulfat, kann Ammoniak bei niedrigen Temperaturen methyliert werden. Allerdings erhält man auch hiermit Gemische der möglichen Methylierungsstufen einschließlich des quartären Tetramethylammoniumions.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Bei Raumtemperatur ist Trimethylamin ein farbloses Gas. Es lässt sich durch Abkühlen oder Druckerhöhung verflüssigen. Trimethylamin ist gut löslich in Wasser und aliphatischen Alkoholen wie z.B. Methanol. Es hat einen unangenehmen, fisch- bzw. tran- bis ammoniakartigen Geruch. Es ist schon bei Konzentrationen unter 10⁻¹² (1 ppb, entspricht 1 ng/l), deutlich wahrnehmbar und gilt ab dieser Schwelle auch bereits als gesundheitsschädlich.^[3]

Chemische Eigenschaften

Trimethylamin löst sich sehr leicht in Wasser, die Lösung reagiert als Base. Das Molekül dissoziiert in wässeriger Lösung nach:

$\mathrm{(CH_3 )_3 N + H_2 O \leftrightharpoons (CH_3)_3 NH^+ + OH^-}$

Der höhere pK_s-Wert (9,81) gegenüber z.B. Ammoniak (9,25) erklärt sich aus dem +I-Effekt der drei Methylgruppen. Die dennoch schwächere Basizität als die "Zwischenglieder" Methyl- und Dimethylamin (pK_s 10,66 bzw. 10,73) lässt sich aus der sterischen Behinderung des freien Elektronenpaares am Stickstoffatom, das für die Basizität verantwortlich ist, erklären.

Trimethylamin ist, wie alle Amine, eine schwache Base. Mit Säuren bildet es ionisch aufgebaute Salze, aus denen es mit stärkeren Basen wieder freigesetzt werden kann.

Vorkommen in der Natur

Als Metabolit des Cholin-Stoffwechsels lässt sich Trimethylamin in vielen Organismen nachweisen. Höhere Konzentrationen entstehen beim mikrobiellen Abbau von Fischeiweiß, beispielsweise durch Bakterien der Gattungen Pseudomonas und Shewanella. Intensiver Trimethylamin-Geruch ("Heringslake") ist deshalb ein sicheres Indiz für mangelnde Frische. Trimethylamin entsteht weiterhin im Vaginalsekret und zersetztem männlichen Ejakulat. Unter den Basidienpilzen sind Brandpilze wie der Steinbrand (Tilletia caries) in der Lage, Trimethylamin zu produzieren und bei Befall von Weizen die Getreidekörner zu verderben. Schließlich produzieren einige Pflanzen Trimethylamin, beispielsweise Stinkender Gänsefuß (Chenopodium vulvaria) und Wald-Bingelkraut (Mercurialis perennis). Auch in den Blüten von Esskastanie, Weißdorn, Birne, Eberesche und weiteren verwandten Rosengewächsen und in Berberitzen findet sich das Amin. Bei den letztgenannten dient es vermutlich der Anlockung von Käfern als Bestäuber-Insekten (Cantharophilie). Schließlich ist Trimethylamin in Bucheckern enthalten. Abgeleitet vom Gattungsnamen der Rotbuche (Fagus) wird der Stoff deshalb auch als Fagin bezeichnet. Durch Röstung der Früchte wird die Giftwirkung abgebaut.

Wirkung auf den menschlichen Körper

Trimethylamin gilt als schwach giftig. Es wirkt reizend auf Augen und Atmungsorgane. Bei Geruchswahrnehmung (bereits unter 10⁻¹² (1 ppb)) kann schon eine gesundheitsgefährdende Konzentration vorliegen. Beim Verschlucken können die Wirkungen von Erbrechen mit Bauchschmerzen bis zu Verätzungen führen. Verätzungen können bis hin zur Zerstörung von Haut, Augen, Atem- und Verdauungswegen führen.^[3]

Verwendung

Hauptfolgeprodukt von Trimethylamin ist Cholinchlorid, das durch Umsetzung von Ethylenoxid mit einer wässrigen Trimethylaminhydrochlorid-Salzlösung oder durch Umsetzung von Trimethylamin mit 2-Chlorethanol (Ethylenchlorhydrin) hergestellt werden kann. Außerdem findet Trimethylamin Anwendung bei der Herstellung von Wachstumsregulatoren, Ionentauscherharzen und als Katalysator in der organischen Synthese.

Quellen

1. ↑ ^{a b c d e f g} Eintrag zu CAS-Nr. 75-50-3 in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 30.12.2007 (JavaScript erforderlich)
2. ↑ Eintrag zu CAS-Nr. 75-50-3 im European chemical Substances Information System ESIS
3. ↑ ^{a b} Trimethylamin bei enius