Propionsäureanhydrid (123-62-6) Physikalische und Chemische Eigenschaften
Propionsäureanhydrid
Ein Reagenzqualitäts-Säureanhydrid, das als Acylierungsmittel in der chemischen Synthese und Zwischenproduktherstellung für industrielle und Laboranwendungen verwendet wird.
| CAS-Nummer | 123-62-6 |
| Familie | Säureanhydride |
| Typische Form | Farbloser Flüssigkeit |
| Häufige Qualitäten | BP, EP, JP |
Propionsäureanhydrid ist ein kleines, symmetrisches aliphatisches Säureanhydrid (das Anhydrid der Propionsäure/Propansäure), bestehend aus zwei Propionyl-Einheiten, die durch eine Sauerstoffbrücke verbunden sind. Das Molekül enthält zwei elektrophile Carbonylzentren, die durch ein etherartiges Brücken-Sauerstoffatom getrennt sind; beide Carbonyl-Kohlenstoffatome sind gegenüber nucleophiler Acylsubstitution anfällig. Strukturell wird es durch die Formel C6H10O3 und SMILES CCC(=O)OC(=O)CC dargestellt und besitzt keine protischen Wasserstoffdonoren, zeigt jedoch mehrere Carbonylsauerstoffatome, die zur Lewis-Basizität und polarer Oberfläche beitragen.
Elektronisch verleihen die beiden Carbonylfunktionen dem Molekül einen ausgeprägten acylierten Charakter und machen die Verbindung reaktiv gegenüber Nukleophilen (Wasser, Alkohole, Amine), was unter wässrigen oder feuchten Bedingungen zu einer schnellen Hydrolyse zu Propionsäure führt; die Hydrolyse ist exotherm und kann durch Säuren oder Basen beschleunigt werden. Das Molekül ist für ein organisches Niedermolekulargewichtsmittel moderat polar (topologische polare Oberfläche \(\,43,4\)), mit begrenzter Wasserstoffbrückenakzeptorfähigkeit, konzentriert an den Carbonyl- und Brücken-Sauerstoffatomen, und weist einen geschätzten Verteilungskoeffizienten (XLogP) von \(0,8\) auf, was auf mäßige Lipophilie und vernünftige Löslichkeit in vielen organischen Lösungsmitteln hinweist.
Im Verhalten ist Propionsäureanhydrid eine brennbare, wasserempfindliche Flüssigkeit: Es reagiert mit Wasser zu Propionsäure und Wärme, setzt saure Dämpfe frei und ist korrosiv gegenüber Gewebe und einigen Metallen. Die Dämpfe sind dichter als Luft und können sich in tiefer gelegenen Bereichen ansammeln. Industriell wird es breit als Acylierungs-/Veresterungsreagenz und Zwischenprodukt zur Herstellung von Estern, Harzen, Farbstoffen, pharmazeutischen Zwischenprodukten und Cellulosederivaten verwendet; regulatorisch wird es in einigen Rechtsgebieten auch als Vorläuferstoff für kontrollierte Substanzen geführt. Übliche im Handel befindliche Qualitäten dieses Stoffes umfassen: BP, EP, JP.
Grundlegende Physikalische Eigenschaften
Dichte
Berichtete Dichten umfassen \(1,011\,\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\) bei \(20\,^\circ\mathrm{C}\) und eine äquivalente relative Dichte (Wasser = 1) von 1,01. Ein alternativer praktischer Wert ist \(8,4\,\mathrm{lb}\,\mathrm{gal}^{-1}\) (bei \(20\,^\circ\mathrm{C}\)). Das Material ist somit geringfügig dichter als Wasser und neigt bei Freisetzung als größere Flüssigkeitsmenge zum Absinken in wässrigen Medien.
Schmelzpunkt
Experimentell berichtete Werte: \(-45\,^\circ\mathrm{C}\) (in einigen historischen Zusammenfassungen auch als \(-45\,^\circ\mathrm{F}\) angegeben). Weitere bestätigende Schmelzpunktdatensätze liegen im aktuellen Datenkontext nicht vor.
Siedepunkt
Mehrere experimentelle Siedepunktangaben liegen vor: \(170\,^\circ\mathrm{C}\) (auch mit \(167\,^\circ\mathrm{C}\) angegeben) und \(336\,^\circ\mathrm{F}\) bei \(760\,\mathrm{mmHg}\). Diese Werte deuten auf einen relativ hohen Normal-Siedepunkt für ein niedrigmolekulares Anhydrid hin, was im Einklang mit der Fähigkeit des Moleküls zu intermolekularen dipolaren Wechselwirkungen steht.
Dampfdruck
Gemessene Dampfdruckwerte umfassen \(1,36\,\mathrm{mmHg}\) bei \(25\,^\circ\mathrm{C}\), \(1,0\,\mathrm{mmHg}\) bei \(20,6\,^\circ\mathrm{C}\) sowie einen äquivalenten Wert von \(0,1\,\mathrm{kPa}\) bei \(20\,^\circ\mathrm{C}\). Der Dampfdruck ist ausreichend, um bei Umgebungstemperaturen erhebliche Dampfkonzentrationen zu erzeugen; die Dämpfe sind schwerer als Luft und können sich in niedrig gelegenen Räumen ansammeln.
Flammpunkt
Flammpunktangaben umfassen \(63\,^\circ\mathrm{C}\) (geschlossenes Gefäß, entspricht \(145\,^\circ\mathrm{F}\)) und \(74\,^\circ\mathrm{C}\) (offenes Gefäß, entspricht \(165\,^\circ\mathrm{F}\)). Diese Werte klassifizieren die Flüssigkeit als brennbar; oberhalb von etwa \(63\,^\circ\mathrm{C}\) können Dampf-Luft-Gemische explosionsfähig werden.
Chemische Eigenschaften
Löslichkeit und Phasenverhalten
Propionsäureanhydrid hydrolysiert bei Kontakt mit Wasser (Wasserlöslichkeit: Reaktion) und bildet dabei Propionsäure und Wärme; wässrige Exposition führt daher zur Umwandlung in die entsprechende Säure und nicht zur einfachen Lösung. Es ist in vielen organischen Lösungsmitteln wie Methanol, Ethanol, Diethylether und Chloroform gut löslich bzw. mischbar und leicht löslich in Tetrachlorkohlenstoff. Das Anhydrid ist außerdem in Laugen löslich (Bildung von Carboxylaten). Das Phasenverhalten in gemischten Lösungssystemen wird mehr von seiner Reaktivität gegenüber Nukleophilen als von klassischer Verteilungsteuerung bestimmt.
Reaktivität und Stabilität
Die Verbindung ist ein reaktives Säureanhydrid: Sie durchläuft nucleophile Acylsubstitution mit Wasser, Alkoholen und Aminen und bildet entsprechend Propionsäure, Ester oder Amide. Die Hydrolyse ist exotherm und kann unter basischen Bedingungen sehr schnell verlaufen; geschätzte Halbwertszeiten bei wässrigen Bedingungen liegen im Bereich von Minuten (siehe Daten zum Umweltschicksal), mit schnelleren Reaktionsraten bei erhöhtem pH. Die Substanz ist inkompatibel mit starken Oxidationsmitteln, starken Basen, Säuren (welche die Hydrolyse und Zersetzung katalysieren können) sowie mit reaktiven Metallen (Wasserstoffentwicklung möglich). Bei Erhitzung bis zur Zersetzung entstehen reizende, ätzende Dämpfe sowie Verbrennungsprodukte wie Kohlenmonoxid und Kohlendioxid.
Thermodynamische Daten
Standardreaktionsenthalpien und Wärmekapazität
Für diese Eigenschaft liegen im aktuellen Datenkontext keine experimentell gesicherten Werte vor.
Molekulare Parameter
Molekulargewicht und Formel
Molekularformel: C6H10O3.
Molekulargewicht: 130,14 (berichteter Wert).
LogP und Polarität
Geschätzter XLogP (XLogP3‑AA): \(0,8\). Topologische polare Oberfläche (TPSA): \(43,4\) Å^2 (berichteter Wert: 43,4). Das Molekül besitzt keine Wasserstoffbrücken-Donoren und drei Wasserstoffbrücken-Akzeptoren (Carbonylsauerstoff und Brückensauerstoff), entsprechend einer moderaten Polarität und begrenzter Stabilität in wässriger Lösung.
Strukturelle Merkmale
IUPAC-Name (berechneter Deskriptor): propanoyl propanoat.
SMILES: CCC(=O)OC(=O)CC
InChI: InChI=1S/C6H10O3/c1-3-5(7)9-6(8)4-2/h3-4H2,1-2H3
InChIKey: WYVAMUWZEOHJOQ-UHFFFAOYSA-N
Strukturell ist das Molekül ein symmetrisches aliphatisches Anhydrid mit zwei äquivalenten Propionylgruppen. Schlüsselfunktionen sind die beiden Carbonyl-Kohlenstoffatome (elektrophile Zentren) und der Brückensauerstoff, der die Anhydridbindung stabilisiert; das Fehlen protischer Donoren reduziert direkte Wasserstoffbrücken-Donor-Wechselwirkungen, während die Carbonylsauerstoffe als Akzeptoren und Koordinationsstellen für Metallionen dienen können.
Identifikatoren und Synonyme
Registernummern und Codes
CAS-Nummer: 123-62-6.
Europäische Gemeinschaft (EG)-Nummer: 204-638-2.
UN-Nummer (Transport): 2496.
UNII: E3A2VV18E6.
DEA-Code (gelistete Chemikalie): 8328.
ChEMBL-ID: CHEMBL3186472.
DSSTox Stoff-ID: DTXSID1027007.
Synonyme und Strukturbezeichnungen
Gemeldete Synonyme umfassen: Propionsäureanhydrid; Propanoanhydrid; Propanoylpropanoat; Propionsäureanhydrid; Propionyloxid; Methylacetanhydrid; (EtCO)2O; Propansäure, 1,1'-anhydrid; sowie verschiedene Händler-/Reinheitsbezeichnungen (z. B. „Propionsäureanhydrid, 97 %“, „Propionsäureanhydrid, >=99 %“).
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Vertretene Einsatzgebiete und Branchen
Propionsäureanhydrid wird industriell als Acylierungs- und Veresterungsmittel verwendet. Typische Anwendungsbereiche sind die organische Chemieproduktion, Aromen- und Duftstoffherstellung (Herstellung von Estern für Parfümöle), Harz- und Alkydharzproduktion (Celluloseester und Alkydharze), Farbstoff- und Pigmentzwischenprodukte sowie die pharmazeutische Zwischenproduktsynthese (Propionylierungsschritte). Es wird im industriellen Maßstab hergestellt und findet sich in Bestandslisten für großvolumige organisch-chemische Verarbeitungsbetriebe.
Rolle in Synthese und Formulierungen
Funktionell wird Propionsäureanhydrid eingesetzt, um Propionylgruppen (Propionylierung) auf Alkohole, Phenole, Amine und andere Nukleophile einzubringen und so Ester und Amide zu bilden. Es dient als Veresterungsmittel für Fette, Öle und Cellulose sowie als dehydratisierendes oder acylierendes Medium in bestimmten Nitrierungs-/Sulfonierungs- und Kondensationsprozessen. In der Praxis erfordert der Einsatz den Ausschluss von Feuchtigkeit und eine sorgfältige Kontrolle der Zugabegeschwindigkeit und Temperatur, um exotherme Hydrolyse zu steuern und unerwünschte Nebenreaktionen zu vermeiden.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Akute und berufliche Toxizität
Propionsäureanhydrid ist ätzend und ein starkes Reizmittel für Haut, Augen und die Atemwege. Verfügbare Gefahreneinstufungen umfassen schwere Hautverätzungen und Augenschäden (GHS H314/H318) sowie in einigen Rechtsgebieten die Kennzeichnung als brennbare Flüssigkeit (z. B. H227). Einatmen kann Husten, Halsschmerzen und Atemnot verursachen; ein Lungenödem kann verzögert nach Exposition auftreten. Gemeldete akute Toxizitätswerte sind LD50 (Ratte, oral) \(2360\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\) und LD50 (Kaninchen, Haut) \(10{,}000\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\). Das Expositionsmanagement sollte von ätzendem und akut gefährlichem Verhalten ausgehen; Dämpfe sind schwerer als Luft und können sich in engen oder tiefen Bereichen ansammeln.
Erste-Hilfe-Maßnahmen: kontaminierte Kleidung entfernen, Haut oder Augen über längere Zeit mit reichlich Wasser spülen, betroffene Personen an frische Luft bringen und sofort medizinische Hilfe aufsuchen. Nach Verschlucken kein Erbrechen herbeiführen; keine Neutralisation an Haut oder Augen versuchen, da Neutralisation exotherm verläuft.
Lager- und Handhabungshinweise
Propionsäureanhydrid an einem trockenen, kühlen und gut belüfteten Ort fern von Feuchtigkeit, starken Oxidationsmitteln, starken Basen, Aminen und Lebensmitteln lagern. Empfehlenswerte Praxis ist die Aufbewahrung im original fest verschlossenen Behälter, getrennt von inkompatiblen Substanzen, mit Belüftung auf niedriger Ebene zum Abführen schwerer Dämpfe. Geschlossene Transportsysteme und Inertisierung sollten, wenn möglich, verwendet werden; Zündquellen und statische Aufladung vermeiden – Geräte bei Transfers erden und potentialgleichen.
Persönliche Schutzausrüstung sollte Schutzbrille oder Gesichtsschutz gegen Chemikalienspritzer, chemikalienbeständige Handschuhe, Schutzkleidung sowie bei möglicher Einatmung geeigneten Atemschutz umfassen (z. B. organische Dampffilter oder Frischluftversorgung, je nach Expositionsbewertung). Einsatzkräfte sollten bei Verschüttungen oder Bränden Atemschutzgeräte mit Überdruck und Vollschutzkleidung verwenden.
Verschüttungen und Brandbekämpfung: Zündquellen eliminieren; kleine Verschüttungen mit trockenen Bindemitteln (Sand, Erde) abdecken und mit funkenfreien Werkzeugen in geeignete Behälter zur Entsorgung aufnehmen. Wasser nicht direkt auf größere Verschüttungen geben wegen Hydrolyse; Wassersprühstrahl kann zur Dämpfunterdrückung verwendet werden, allerdings kann das Abwasser ätzend werden. Bei Bränden Wassernebel, alkoholtoleranter Schaum, Trockenpulver oder CO2 einsetzen; starke Wasserstrahlen nicht direkt in Behälter richten.
Für ausführliche Gefahren-, Transport- und regulatorische Informationen sollten Anwender das produktspezifische Safety Data Sheet (SDS) sowie örtliche Vorschriften zu Rate ziehen.
