Propionaldehyd

Propionaldehyd (nach IUPAC-Nomenklatur: Propanal, gelegentlich auch als Propylaldehyd bezeichnet) ist eine organisch-chemische Verbindung aus der Stoffgruppe der Aldehyde. Es ist ein wichtiges Grund- und Zwischenprodukt der Chemischen Industrie, welches breite Anwendung findet.

Strukturformel
Allgemeines
Name	Propionaldehyd
Andere Namen	Propanal (IUPAC) Methylacetaldehyd Propylaldehyd PROPIONALDEHYDE (INCI)[1]
Summenformel	C3H6O
Kurzbeschreibung	farblose Flüssigkeit mit stechendem Geruch[2]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 123-38-6 EG-Nummer 204-623-0 ECHA-InfoCard 100.004.204 PubChem 527 ChemSpider 512 Wikidata Q422909
Eigenschaften
Molare Masse	58,08 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig[2]
Dichte	0,81 g·cm−3[2]
Schmelzpunkt	−81 °C[2]
Siedepunkt	49 °C[2]
Dampfdruck	341 hPa (20 °C)[2] 516 hPa (30 °C)[2] 757 hPa (40 °C)[2] 1080 hPa (50 °C)[2]
Löslichkeit	leicht löslich in Wasser (679 g·l−1 bei 25 °C)[2] mischbar mit Ethanol und Diethylether[3]
Brechungsindex	1,3650[3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[4] ggf. erweitert[2] Gefahr H- und P-Sätze H: 225​‐​302+332​‐​315​‐​318​‐​335 P: 210​‐​280​‐​301+312​‐​303+361+353​‐​304+340+312​‐​305+351+338​‐​403+235[2]
Toxikologische Daten	1410 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)[2] 2460 mg·kg−1 (LD50, Kaninchen, transdermal)[2]
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	−215,6 kJ/mol[5]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Vorkommen

Zwiebeln enthalten natürlicherweise Propanal

Natürlich kommt Propanal in Zwiebeln, Hafer, Gurken, Sojabohnen, Luzerne und Reis vor.^[6]

Gewinnung und Darstellung

Propanal kann durch Hydroformylierung von Ethen hergestellt werden.^[7]

Herstellung von Propanal durch Hydroformylierung von Ethen

Die Oxidation von n-Propanol mit Kaliumdichromat und Schwefelsäure führt ebenfalls zu Propanal.^[8] Als Oxidationsmittel kann auch Luftsauerstoff in Gegenwart der Katalysatoren Kupfer^[9] oder Platin^[10] eingesetzt werden.

Herstellung von Propanal durch Oxidation von n-Propanol

Auch durch Isomerisierung von Propylenoxid bei 300 °C über Silicagel kann Propanal synthetisiert werden:^[8]

Herstellung von Propanal durch Isomerisierung von Propylenoxid

Eine weitere Synthesemöglichkeit ist die katalytische Hydrierung von Acrolein:^[11]

Herstellung von Propanal durch katalytische Hydrierung von Acrolein

Schließlich ist auch durch eine Grignard-Reaktion von Ethylmagnesiumbromid mit Ameisensäureethylester die Synthese von Propanal möglich.^[8]

Herstellung von Propanal durch Grignard-Reaktion

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Propanal ist eine leicht flüchtige, farblose Flüssigkeit mit stechendem Geruch. Sie siedet bei Normaldruck bei 49 °C.^[2] Die molare Verdampfungsenthalpie beträgt am Siedepunkt 28,3 kJ·mol⁻¹.^[12] Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log₁₀(P) = A−(B/(T+C)) (P in Torr, T in °C) mit A = 7,26342, B = 1277,1176 und C = 242,556 im Temperaturbereich von −38,65 bis 231,25 °C.^[13] Sie besitzt bei 20 °C eine dynamische Viskosität von 0,375 mPa·s.^[2]

Zusammenstellung der wichtigsten thermodynamischen Eigenschaften

Eigenschaft	Typ	Wert [Einheit]	Bemerkungen
Standardbildungsenthalpie	ΔfH0liquid ΔfH0gas	−218,3 kJ·mol−1[14] −188,7 kJ·mol−1[14]
Standardentropie	S0l S0g	212,9 J·mol−1·K−1[15] 304,4 J·mol−1·K−1[16]	als Flüssigkeit als Gas
Verbrennungsenthalpie	ΔcH0liquid	−1816,5 kJ·mol−1[17]
Wärmekapazität	cp	159,1 J·mol−1·K−1 (25 °C)[15] 80,73 J·mol−1·K−1 (25 °C)[18]	als Flüssigkeit als Gas
Kritische Temperatur	Tc	504,4 K[19]
Kritischer Druck	pc	52,6 bar[19]
Kritische Dichte	ρc	4,91 mol·l−1[20]
Schmelzenthalpie	ΔfH	8,59 kJ·mol−1[15]	beim Schmelzpunkt
Verdampfungsenthalpie	ΔVH0	29,96 kJ·mol−1[21]

Chemische Eigenschaften

Die Aldoladdition von zwei Molekülen Propanal liefert 2-Methyl-3-hydroxypentanal, das unter Wasserabspaltung im Rahmen der Aldolkondensation zu 2-Methyl-2-pentenal weiterreagieren kann. Diese β-Dehydratisierung läuft insbesondere unter Säurekatalyse sowie Erhitzen ab.

Aldolreaktion von Propanal

Verwendung

Propionaldehyd ist ein wichtiges Vor- und Zwischenprodukt in der industriellen organischen Chemie. Es dient vorwiegend zur Herstellung von Kunststoffen, Weichmachern, Kautschuk-Hilfsprodukten, Vulkanisationsbeschleunigern, Phenolharzen, Demulgiermitteln, Aroma- und Duftstoffen, Agrochemikalien, Schädlingsbekämpfungs- und Arzneimitteln. Technisch werden aus Propionaldehyd zahlreiche Produkte synthetisiert. Darunter zählen vor allem 1-Propanol, 1-Propylamin, Propionsäure, Trimethylolethan, Methacrolein und Propionitril. Außerdem wird Propionaldehyd mit Acetaldehyd zu Copolymeren umgesetzt. Ferner ist Propionaldehyd ein wichtiger Ausgangsstoff zur Produktion von Alkylpyridinen, Imidazolen, 3-Methylindol und anderen Heterocyclen. In der organischen Synthesechemie findet Propionaldehyd bei Acetalisierungen, Iminbildungen, Olefinierungen, metallorganischen sowie Aldolreaktionen Verwendung.^[3]

Nachweis

Propanal reagiert mit dem Indikator Schiffsches Reagenz. Das Reagenz wird durch diesen Aldehyd rosa bis violett gefärbt.

Sicherheitshinweise

Die Dämpfe von Propionaldehyd bilden mit Luft explosive Gemische. Auch bei der Verteilung auf großen Oberflächen kann Selbstentzündung eintreten. Hauptsächlich wird Propanal über den Atemtrakt und die Haut aufgenommen. Des Weiteren wurde eine Resorption über den Verdauungstrakt belegt. Bei Aufnahme oder Exposition kann es akut zu Reizwirkungen auf Augen, Atemwege und Haut kommen.^[2] Beim längeren Einatmen ist eine narkotisierende Wirkung möglich. Chronisch können Leber- und Nierenschäden auftreten.^[3] Zur Reproduktionstoxizität und Kanzerogenität liegen keine ausreichenden Angaben vor, jedoch wurde in einigen Tests eine gewisse mutagene Wirkung ermittelt, welche jedoch uneinheitlich ist und daher kontrovers diskutiert wird. Propionaldehyd weist eine untere Explosionsgrenze (UEG) von 2,3 Vol.-% (55 g/m³) und eine obere Explosionsgrenze (OEG) von 21,0 Vol.-% (510 g/m³) auf. Die Zündtemperatur beträgt 190 °C. Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T4 und in die Explosionsgruppe IIB. Die Grenzspaltweite wurde mit 0,84 mm bestimmt. Mit einem Flammpunkt von −40 °C gilt Propionaldehyd als sehr leicht entflammbar.^[2]

Weblinks

Commons: Propanal – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Propionaldehyd – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

1. Eintrag zu PROPIONALDEHYDE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 30. Dezember 2021.
2. Eintrag zu Propionaldehyd in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 20. Januar 2022. (JavaScript erforderlich)
3. Eintrag zu Propionaldehyd. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 19. April 2019.
4. Eintrag zu Propionaldehyde im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 19. April 2019. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
5. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-24.
6. PROPANAL (englisch). In: Dr. Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Database, Hrsg. U.S. Department of Agriculture, abgerufen am 25. Juli 2023.
7. J. D. Unruh, D. Pearson: n-Propyl Alcohol. In: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. doi:10.1002/0471238961.1618151621141821.a01.
8. C. D. Hurd, R. N. Meinert: Propionaldehyde In: Organic Syntheses. 12, 1932, S. 64, doi:10.15227/orgsyn.012.0064; Coll. Vol. 2, 1943, S. 541 (PDF).
9. P. Sabatier, J.-B. Sanderens: Dédoublement catalytique des alcools par les métaux divisés: alcools primaires forméniques. In: Compt. Rend. Hebd. 136, 1903, S. 921ff. (Volltext)
10. A. Trillat: Étude de l'oxydation catalytique des alcools (cas de la spirale de platine). In: Bull. Soc. Chim. 3, 29, 1903, S. 35ff. (Volltext)
11. P. Sabatier, J.-B. Senderens: Nouvelles méthodes générales d'hydrogénation. In: Ann. phys. chim. 8, 4, 1905, S. 398. (Volltext)
12. J. F. Counsell, D. A. Lee: Thermodynamic properties of organic oxygen compounds 30. Vapour heat capacity and enthalpy of vaporization of propanal. In: J. Chem. Thermodyn. 4, 1972, S. 915–917, doi:10.1016/0021-9614(72)90013-4.
13. Carl L. Yaws: The Yaws Handbook of Vapor Pressure - Antoine Coefficients. 2. Auflage. Elsevier, 2015, ISBN 978-0-12-802999-2, S. 13, doi:10.1016/B978-0-12-802999-2.00004-0.
14. K. B. Wiberg, L. S. Crocker, K. M. Morgan: Thermochemical studies of carbonyl compounds. 5. Enthalpies of reduction of carbonyl groups. In: J. Am. Chem. Soc. 113, 1991, S. 3447–3450.
15. A. D. Korkhov, I. A. Vasil'ev: Heat capacity and thermodynamic functions of propanal at low temperatures. In: Termodin. Org. Soedin. 6, 1977, S. 34–37.
16. J. E. Connett: Chemical equilibria. 5. Measurement of equilibrium constants for the dehydrogenation of propanol by a vapour flow technique. In: J. Chem. Thermodyn. 4, 1972, S. 233–237.
17. J. Tjebbes: Heats of combustion of propanal and 2-methyl propanal. In: Acta Chem. Scand. 16, 1962, S. 953–957.
18. J. Chao: Thermodynamic properties of key organic oxygen compounds in the carbon range C1 to C4. Part 2. Ideal gas properties. In: J. Phys. Chem. Ref. Data. 15, 1986, S. 1369–1436.
19. A. S. Teja, D. J. Rosenthal: The Critical Pressures and Temperatures of Twelve Substances Using A Low Residence Time Flow Apparatus. In: AIChE Symp. Ser. 86, 279, 1990, S. 133–137.
20. M. J. Anselme, A. S. Teja: The critical properties of rapidly reacting substances. In: AIChE Symp. Ser. 86, 279, 1990, S. 128–132.
21. V. Majer, V. Svoboda: Enthalpies of Vaporization of Organic Compounds: A Critical Review and Data Compilation. Blackwell Scientific Publications, Oxford 1985, S. 300.

Normdaten (Sachbegriff): GND: 4351552-6 (lobid, OGND)