Benzylbromid (100-39-0) Physikalische und chemische Eigenschaften
Benzylbromid
Ein Benzylhalogenid-Reagenz, das in der organischen Synthese für Benzylierungen und Schutzgruppenstrategien verwendet wird; geliefert für F&E und Prozesschemie mit Handhabungskontrollen aufgrund seiner stark reizenden und tränenreizenden Eigenschaften.
| CAS-Nummer | 100-39-0 |
| Familie | Benzylbromide |
| Typische Form | Farblüssige Flüssigkeit |
| Gängige Qualitäten | BP, EP, JP, Reagenzienqualität, USP |
Benzylbromid ist ein Organobromid aus der strukturellen Klasse der Benzylhalogenide (Aryl-Methylbromide). Es besteht aus einem monosubstituierten Benzolring mit einer Brommethylgruppe (Formel C7H7Br); das benzyklische Kohlenstoffatom ist ein primäres, resonance-stabilisiertes Zentrum, benachbart zu einem aromatischen π-System und gebunden an ein hoch polarisierbares Bromatom. Die C–Br-Bindung ist eine gute Abgangsgruppe in nukleophilen Substitutionsreaktionen, weshalb die Verbindung unter typischen Synthesebedingungen als elektrophiles Alkylierungsmittel fungiert. Das Molekül enthält keine konventionellen Wasserstoffbrücken-Donoren oder -Akzeptoren und besitzt eine topologische polare Oberfläche von 0, was mit einer begrenzten spezifischen Solvatisierung durch Wasser trotz moderater Gesamtpolarität vereinbar ist.
Unter Umgebungsbedingungen ist Benzylbromid eine dichte, wenig flüchtige Flüssigkeit mit ausgeprägten tränenreizenden und irritierenden Eigenschaften. Es ist im Wesentlichen neutral (nicht sauer, nicht basisch), aber hydrolytisch reaktiv: Kontakt mit Wasser (oder Nukleophilen wie Alkoholen und Aminen) führt zu Substitution und setzt Bromwasserstoffsäure (HBr) frei; in feuchter oder erhitzter Umgebung sind Zersetzung und korrosive Dämpfe möglich. Die Lipophilie ist moderat (log \(K_{ow}\) ≈ 2,9), was die ausgeprägte Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln (Ether, Alkohole, Benzol, Tetrachlorkohlenstoff) erklärt, während es in Wasser nur gering löslich ist und zur Verteilung in unpolaren Phasen neigt.
Die industrielle Bedeutung liegt in seiner Rolle als alkylierendes Zwischenprodukt und benzylierendes Reagenz in der organischen Synthese – insbesondere zum Einführen von Benzylschutzgruppen für Alkohole und Carbonsäuren – sowie in der Herstellung bestimmter Spezialchemikalien (z. B. Schaumbildner). Seine starke reizende/tränenreizende Wirkung und Korrosivität begründen zudem strenge Handhabungsvorschriften für Produktion und Laboranwendung. Übliche handelsübliche Qualitäten für diesen Stoff umfassen: BP, EP, JP, Reagenzienqualität, USP.
Grundlegende physikalische Eigenschaften
Dichte
- Gemeldete Dichten:
- \(1{,}441\) bei \(71{,}6\,^\circ\mathrm{F}\) (USCG, 1999) – dichter als Wasser, sinkt.
- \(1{,}4380\) bei \(20\,^\circ\mathrm{C}\).
- Relative Dichte (Wasser = 1): \(1{,}438\).
Diskussion: Die Dichtewerte (\(\approx 1{,}44\,\mathrm{g/cm}^3\)) spiegeln die Präsenz eines schweren Halogenatoms wider; dies führt dazu, dass die Flüssigkeit in Wasser sinkt und beeinflusst das Verhalten bei Verschüttungen und die Phasentrennung in wässrigen Systemen.
Schmelzpunkt
- Gemeldete Schmelz-/Fusionswerte:
- \(27\) bis \(30\,^\circ\mathrm{F}\) (NTP, 1992).
- \(-1{,}5\,^\circ\mathrm{C}\).
- \(-4{,}0\,^\circ\mathrm{C}\).
- SP: \(-3{,}9\,^\circ\mathrm{C}\) (andere experimentelle Angabe).
Diskussion: Mehrere nahe beieinander liegende Werte wurden aus unterschiedlichen experimentellen Quellen berichtet; Benzylbromid ist eine niedrigschmelzende Flüssigkeit nahe Umgebungs-Kühlschranktemperaturen und kann bei mäßiger Kühlung unter \(0\,^\circ\mathrm{C}\) fest werden.
Siedepunkt
- Gemeldete Siedepunkte:
- \(388\) bis \(390\,^\circ\mathrm{F}\) bei \(760\) mmHg (NTP, 1992).
- \(191\,^\circ\mathrm{C}\).
- \(198\)–\(199\,^\circ\mathrm{C}\).
Diskussion: Die Siedepunktangaben zeigen gewisse Variabilität (wahrscheinlich bedingt durch unterschiedliche Versuchsbedingungen und Reinheitsgrade). Die Verbindung besitzt einen relativ hohen Normal-Siedepunkt für ein kleines aromatisches Halogenid, was mit Van-der-Waals-Kräften und Polarisierbarkeit des Broms übereinstimmt.
Dampfdruck
- Gemeldete Dampfdruckwerte:
- \(1\ \mathrm{mmHg}\) bei \(90\,^\circ\mathrm{F}\) (NTP, 1992).
- \(0{,}39\ \mathrm{mmHg}\).
- \(0{,}450\ \mathrm{mmHg}\) bei \(25\,^\circ\mathrm{C}\).
- Dampfdruckdaten: \(100\ \mathrm{Pa}\) bei \(25{,}4\,^\circ\mathrm{C}\); \(1\ \mathrm{kPa}\) bei \(66{,}8\,^\circ\mathrm{C}\); \(10\ \mathrm{kPa}\) bei \(121{,}7\,^\circ\mathrm{C}\); \(100\ \mathrm{kPa}\) bei \(198{,}3\,^\circ\mathrm{C}\).
- Dampfdruck, Pa bei \(32{,}2\,^\circ\mathrm{C}\): \(133\).
Diskussion: Dampfdruckwerte im sub-mmHg-Bereich bei Raumtemperatur deuten auf geringe, aber nicht vernachlässigbare Flüchtigkeit hin; Dämpfe sind schwerer als Luft (Dampfdichte ≈ 5,8–5,9), was Bedeutung für Innenraumlüftung und Gefahren durch Einschluss hat.
Flammpunkt
- Gemeldete Flammpunkte:
- \(188\,^\circ\mathrm{F}\) (NTP, 1992).
- \(79\,^\circ\mathrm{C}\).
- \(86\,^\circ\mathrm{C}\) (\(187\,^\circ\mathrm{F}\)) – geschlossenes Tongefäß.
- \(79\,^\circ\mathrm{C}\) (geschlossenes Tongefäß).
Diskussion: Benzylbromid ist eine brennbare/entzündliche Flüssigkeit mit relativ hohem Flammpunkt im geschlossenen Tongefäß; Dämpfe können bei erhöhten Temperaturen explosive Gemische bilden und sollten durch geschlossene Handhabung und Temperaturkontrollen begrenzt werden.
Chemische Eigenschaften
Löslichkeit und Phasenverhalten
- Gemeldete Löslichkeit und Mischbarkeit:
- Leicht löslich in Wasser; „Löslichkeit in Wasser: Reaktion“ (hydrolysiert bei Kontakt mit Wasser).
- Mischbar in Ethanol und Ether; löslich in Tetrachlorkohlenstoff.
- Löslich in Benzol.
- Löslichkeitsbeschreibungen: „mischbar in Ethanol und Ether; löslich in Tetrachlorkohlenstoff“ und „Löslichkeit in Benzol“.
Diskussion: Benzylbromid ist bevorzugt in organischen Lösungsmitteln löslich und nur gering in Wasser; Hydrolyse in wässrigen Medien führt zur Bildung von Benzylalkohol und Freisetzung von HBr, wodurch Wasserlöslichkeitsermittlungen durch gleichzeitige chemische Reaktion erschwert werden. Bei Auswahl von Lösungsmitteln für Verarbeitung oder Analyse werden typischerweise polare aprotische oder unpolare organische Lösungsmittel verwendet; wässrige Medien sind zu vermeiden, sofern nicht Hydrolyse beabsichtigt ist.
Reaktivität und Stabilität
- Wichtige Hinweise zur Reaktivität/Stabilität:
- Zersetzt sich langsam bei Kontakt mit Wasser unter Bildung von Bromwasserstoffsäure.
- Reagiert mit Wasser, Alkoholen, gängigen Metallen (außer Nickel und Blei), Basen, Aminen und Oxidationsmitteln.
- Zersetzt sich schnell in Gegenwart gängiger Metalle (außer Nickel und Blei) unter Wärme- und HBr-Freisetzung.
- Licht- und feuchtigkeitsempfindlich; kann unter sauren oder katalytischen Bedingungen polymerisieren/kondensieren (Berichte über Flaschenbruch bei Lagerung über aktivem Molekularsieb aufgrund von HBr-Entwicklung aus Kondensations-Polymerisation).
- Korrosiv gegenüber Metallen und Gewebe; gibt beim Erhitzen/Verbrennen toxische Dämpfe (Bromwasserstoff) ab.
Diskussion: Benzylbromid ist ein reaktiver benzylic elektrophiler Stoff; Handhabung und Lagerung müssen Nucleophile, starke Basen, Oxidationsmittel und reaktive Metalle ausschließen. Feuchtigkeit beschleunigt die hydrolytische Zersetzung und führt zur Bildung von korrosivem \(HBr\) sowie möglichem Druckanstieg in geschlossenen Behältern, wenn entstehende Gase nicht entlüftet werden. Der Kontakt mit festen Säurekatalysatoren oder aktivierten Molekularsieben kann unerwünschte Kondensations- bzw. Polymerisationsreaktionen fördern; Licht kann zudem radikalische Halogenierungs- und Zersetzungswege beschleunigen.
Thermodynamische Daten
Standardenthalpien und Wärmekapazität
- Gemeldete thermodynamische Größe:
- Verdampfungswärme: \(120\ \text{Btu/lb} = 66,4\ \text{cal/g} = 2{,}78 \times 10^{5}\ \mathrm{J}\,\mathrm{kg}^{-1}\).
Es liegen im aktuellen Datenkontext keine experimentell gesicherten Werte für die Standardbildungsenthalpie oder molare Wärmekapazität vor.
Diskussion: Die angegebene Verdampfungswärme quantifiziert die für den Phasenübergang erforderliche Energie und entspricht der moderaten Flüchtigkeit der Verbindung sowie intermolekularen Wechselwirkungen, die hauptsächlich von Dispersionskräften und Polarisierbarkeit dominiert werden. Das Fehlen tabellierter Standardenthalpie- und Wärmekapazitätswerte im vorliegenden Kontext verhindert hier eine detaillierte thermodynamische Modellierung.
Molekulare Parameter
Molekulargewicht und Formel
- Molekulare Formel: C7H7Br
- Molekulargewicht: \(171{,}03\) (Angabe).
- Exakte/monoisotopische Masse: 169,97311.
Struktur-Identifiers: - SMILES: C1=CC=C(C=C1)CBr - InChI: InChI=1S/C7H7Br/c8-6-7-4-2-1-3-5-7/h1-5H,6H2 - InChIKey: AGEZXYOZHKGVCM-UHFFFAOYSA-N
Diskussion: Molekülmasse und -formel reflektieren einen Bromsubstituenten am Benzylgerüst; die monoisotopische Masse ist geeignet für hochauflösende Massenspektrometrie und entspricht dem dominanten Fragmentmuster in EI-Massenspektren (z. B. Basispik \(m/z\) 91, charakteristisches Benzylkation).
LogP und Polarität
- Gemeldete Verteilungskoeffizienten/logP:
- XLogP: 2,9.
- log \(K_{ow}\) = 2,92.
- Topologische polare Oberfläche (TPSA): 0.
- Wasserstoffbrücken-Donoren/-Akzeptoren: 0 / 0.
Diskussion: Die logP-Werte deuten auf moderate Lipophilie und eine Neigung zur Verteilung in organische Phasen hin. Das Fehlen polarer Oberflächenbereiche und H‑Brücken-Donor-/Akzeptor-Funktionalitäten erklärt die begrenzte Wasserlöslichkeit sowie die relativ hohe Affinität zu organischen Lösungsmitteln und biologischen Membranen, was das Risiko dermaler Aufnahme erhöht.
Strukturelle Merkmale
- Bemerkenswerte berechnete Deskriptoren:
- Anzahl rotierbarer Bindungen: 1.
- Anzahl schwerer Atome: 8.
- Formale Ladung: 0.
- Komplexität: 55,4.
Diskussion: Die einzige rotierbare Bindung ist die benzyliche C–CH2–Ar-Verknüpfung; das Molekülgerüst ist kompakt und starr, mit Ausnahme der Rotation um die benzyliche Bindung. Das Bromatom besitzt eine große polarisierbare Elektronenwolke, was nukleophile Substitution am benzylicen Kohlenstoff erleichtert und die physikalischen Eigenschaften wie Brechungsindex und Oberflächenspannung beeinflusst.
Identifiers und Synonyme
Registernummern und Codes
- CAS: 100-39-0
- EG-Nummer: 202-847-3
- UN-Nummer (Transport): 1737 (Benzyl bromide)
- UNII: XR75BS721D
- ChEBI: CHEBI:59858
- ChEMBL ID: CHEMBL1085946
- Weitere Registroschlüssel laut Quelldokumenten: DTXSID8024658, NSC 8041
Strukturelle Text-Identifiers: - SMILES: C1=CC=C(C=C1)CBr - InChI: InChI=1S/C7H7Br/c8-6-7-4-2-1-3-5-7/h1-5H,6H2 - InChIKey: AGEZXYOZHKGVCM-UHFFFAOYSA-N
Synonyme und Strukturbezeichnungen
Ausgewählte gemeldete Synonyme: - Brommethylbenzol - Alpha-Bromtoluol - (Brommethyl)benzol - Phenylmethylbromid - 1-Brommethylbenzol - BnBr - PhCH2Br - Benzylbromid - A-BROMTOLUOL
Diskussion: Es existieren mehrere systematische und gebräuchliche Namen; der IUPAC-Name „Brommethylbenzol“ ist synonym zum gängigen Namen Benzylbromid.
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Repräsentative Anwendungen und Branchen
- Explizit gemeldete Einsatzgebiete:
- Zwischenprodukt in der organischen Synthese (Alkylierung, Benzylierung).
- Einführung der Benzyl-Schutzgruppe für Alkohole und Carbonsäuren.
- Herstellung von Schäumungs- und Schaumbildnern sowie anderen spezialisierten organischen Chemikalien.
- Historische Verwendung als Tränengas-/Kampfstoff (dokumentiert historisch).
Diskussion: Die Hauptanwendung von Benzylbromid im Handel ist als reaktives Zwischenprodukt in der Fein- und Spezialchemikalien-Synthese. Die Verwendung erfordert Kontrolle der Derivate und eine Reaktionsaufarbeitung zur Neutralisation bzw. Entfernung des korrosiven \(HBr\) und unreaktierten Benzylierungsmittels.
Rolle in Synthese oder Formulierungen
- Synthetisches Verhalten und Anwendungen:
- Wirkt als elektrophiles Alkylierungsmittel in SN1/SN2-Substitutionen am benzylicen Kohlenstoff; Bromid wird leicht durch Nucleophile (Alkohole, Thiole, Amine, Enolate etc.) verdrängt.
- Wird verwendet zur Einführung von Benzyl-Schutzgruppen (O- oder N-Benzylierung), die später durch Reduktion oder Hydrogenolyse (abhängig vom Substrat und den Bedingungen) entfernt werden können.
- Genutzt als Rohstoff zur Herstellung von Benzyl-Derivaten und Spezialzwischenprodukten.
Betriebliche Hinweise: Reaktionen mit Benzylbromid werden üblicherweise in trockenen, aprotischen organischen Lösungsmitteln mit geeigneter Base oder Nucleophil durchgeführt; da das Reagenz ein potente alkylierende Substanz und Reizstoff ist, sollten Prozessgestaltung einschließend Behälterabdeckung, lokale Absaugung sowie gründliche Quench- und Neutralisationsschritte zur Umwandlung von Restreagenz in weniger gefährliche Stoffe vor der Entsorgung enthalten.
Sicherheits- und Handhabungshinweise
Akute und berufsbedingte Toxizität
- Wesentliche Gefährdungsmerkmale:
- Giftig beim Einatmen und bei Hautkontakt; starker Tränenreizstoff und Atemwegsreizstoff.
- Verursacht Hautreizung (H315), schwere Augenreizung (H319) und kann Atemwegsreizungen (H335) hervorrufen.
- Berichtete gesundheitliche Effekte umfassen Tränenfluss, schwere Augen- und Hautverätzungen, Reizungen der Atemwege, mögliche Lungenödeme bei schweren Expositionen und ZNS-Effekte bei hohen Dosen.
- Gefährdungskategorien umfassen Hautreiz. 2, Augenreiz. 2 sowie STOT SE 3 (Atemwegsreizungen); es wird in mehreren Quellen als brennbare/flüchtige Flüssigkeit (Kategorie 4) eingestuft.
- Karzinogenität: Keine Hinweise auf Karzinogenität beim Menschen in verfügbaren Klassifikationen; Genotoxizitätsdaten sind uneinheitlich, einige Tests berichten Reaktivität in vitro.
Erste-Hilfe-Maßnahmen (operative Zusammenfassung): - Einatmen: an frische Luft bringen, auf Atembeschwerden achten, ärztliche Hilfe anfordern. - Hautkontakt: kontaminierte Kleidung entfernen, gründlich mit Wasser und Seife spülen, ärztliche Behandlung bei Verätzungen suchen. - Augenkontakt: mit reichlich Wasser oder Kochsalzlösung 20–30 Minuten spülen und sofort medizinische Hilfe suchen. - Verschlucken: kein Erbrechen herbeiführen; bei Bewusstsein mit Wasser verdünnen; ärztliche Hilfe anfordern.
Diskussion: Das Potenzial zur Hautaufnahme kombiniert mit moderater Lipophilie erhöht das berufsbedingte Expositionsrisiko; technische Schutzmaßnahmen (lokale Absaugung, geschlossene Systeme), Atemschutz bei Überschreiten von Arbeitsplatzgrenzwerten sowie undurchlässige Kleidung/Handschuhe/Augenschutz sind Standard. Das Material ist gewebekorrosiv und korrodiert zahlreiche Metalle; Dekontaminations- und Notfallmaßnahmen müssen die Bildung von korrosivem \(HBr\) berücksichtigen.
Lagerungs- und Handhabungshinweise
- Lagerung und Unverträglichkeiten:
- Kühl, trocken, gut belüftet, lichtgeschützt lagern; fernhalten von Feuchtigkeit, starken Oxidationsmitteln, starken Basen, Aminen und reaktiven Metallen.
- Behälter dicht verschlossen und aufrecht lagern, um Auslaufen zu vermeiden; Behältermaterial muss kompatibel sein (Anmerkung: Benzylbromid greift viele übliche Metalle an; Nickel und Blei zeigen nach Berichten höhere Beständigkeit).
Lagerung auf aktivierten Molekularsieben oder Katalysatoren vermeiden, da diese Zersetzung/Polymerisation katalysieren und Druckanstieg verursachen können.
Handhabung und PSA:
- Geschlossene Umschlagsysteme und lokale Absaugung verwenden; Nebelbildung verhindern.
- Empfohlene persönliche Schutzausrüstung umfasst chemikalienbeständige Handschuhe, Augen-/Gesichtsschutz, undurchlässige Schutzkleidung sowie bei potenzieller Überschreitung der Arbeitsplatzgrenzwerte geeigneten Atemschutz (Vollgesichtsschutz oder Atemschutz mit Frischluftzufuhr).
Brandbekämpfung: Wassernebel, alkoholresistenter Schaum, Trockenchemikalien oder CO2 einsetzen; Kühlung der Behälter mit großen Wassermengen empfohlen, jedoch Kontakt von Löschwasser mit ausgelaufenem Material vermeiden wegen Reaktions- und Kontaminationsgefahr.
Hinweise zu Verschüttung und Entsorgung:
- Kleine Verschüttungen mit trockener Erde/Sand aufnehmen; mit funkenfreien Werkzeugen in Kunststoffbehälter sammeln und entsorgen.
- Verschüttetes Material nicht in Wassersysteme einleiten; Benzylbromid reagiert mit Wasser unter Bildung korrosiver Gase und Wärme.
- Abfallentsorgung gemäß lokalen Vorschriften; Neutralisation und kontrollierte Verbrennung in Anlagen mit geeigneten Abgaswäschern sind übliche Entsorgungsstrategien.
Für detaillierte Gefahren-, Transport- und Rechtsinformationen sollten Anwender das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) sowie einschlägige lokale Vorschriften konsultieren.
