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Kohlenstoffsuboxid

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung
Gefahrensymbol
Achtung
H- und P-Sätze H:
  • Gesundheitsschädlich bei Verschlucken.
  • Verursacht schwere Augenreizung.
P:
  • Staub / Rauch / Gas / Nebel / Dampf / Aerosol nicht einatmen.
  • Nicht in die Augen, auf die Haut oder auf die Kleidung gelangen lassen.
  • Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.

Kohlenstoffsuboxid, auch Kohlensuboxid oder Malonsäureanhydrid genannt, ist neben Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Mellitsäureanhydrid ein weiteres Kohlenstoffoxid, also eine Verbindung, die ausschließlich aus Kohlenstoff und Sauerstoff aufgebaut ist. Sie ist bei Raumtemperatur gasförmig und stabil. Der giftige und übelriechende Stoff kann zur Gruppe der Ketene gerechnet werden, verfügt aber im Gegensatz zu den meisten anderen Vertretern dieser Gruppe über zwei Carbonyl-Gruppen (C=O).

Strukturformel
Strukturformel von Kohlenstoffsuboxids
Allgemeines
Name Kohlenstoffsuboxid
Andere Namen
  • Kohlensuboxid
  • Malonsäureanhydrid
  • Propadiendion
  • Trikohlenstoffdioxid
Summenformel C3O2
Kurzbeschreibung farbloses Gas
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Extern 504-64-3
PubChem Extern 136332
Eigenschaften
Molare Masse 68,03 g/mol−1
Aggregatzustand gasförmig
Dichte 3,0 kg/m3
Schmelzpunkt −107 °C
Siedepunkt 6,8 °C
Brechungsindex 1,4538 (0 °C)

Geschichte

Benjamin Collins Brodie Junior entdeckte die Verbindung 1873 beim Einwirken von elektrischem Strom auf Kohlenstoffmonoxid.[1] Der Name Kohlensuboxid geht auf Marcelin Berthelot zurück.

Darstellung

Neben der Darstellung durch Dehydratisierung von Malonsäure mit Phosphorpentoxid:

{\displaystyle \mathrm {C_{3}H_{4}O_{4}\ \longrightarrow \ \ C_{3}O_{2}\ +\ 2\ H_{2}O} }

lässt sich Kohlenstoffsuboxid durch thermische Zersetzung aus Diacetylweinsäureanhydrid, Pyrolyse von Oxalessigsäurediethylester oder Enthalogenierung von Dibrommalonylchlorid gewinnen.[2]

Eigenschaften


Physikalische Eigenschaften

Strukturformel mit Bindungslängen

Die Verbindung ist linear gebaut. Die Bindungslängen liegen zwischen den Werten, die man für Doppel- und Dreifachbindungen erwartet: 128 pm für die beiden C-C-Bindungen und 116 pm für die beiden C-O-Bindungen.[3]

Chemische Eigenschaften

Sorgfältig gereinigt, ist Kohlenstoffsuboxid beständig. Es reagiert bei Einleitung in Wasser zu Malonsäure. In der Gasphase ist es stabil gegenüber Ozon und reagiert mäßig schnell mit Hydroxyl-Radikalen (die Lebensdauer in der Atmosphäre beträgt etwa drei Tage).[4]

In Anwesenheit von Protonen abgebenden Substanzen, durch Radiolyse oder Photolyse polymerisiert Kohlensuboxid zu Makromolekülen. Das rote bis schwarze feste Polymerisationsprodukt (in der Literatur „Roter Kohlenstoff“ und „Rote Kohle“ genannt) besitzt eine bandartige Struktur und ist aus ca. 40 C3O2-Einheiten mit Polypyron-ähnlicher Struktur aufgebaut. Ebenfalls ist eine Copolymerisation mit Polyethylen zu quervernetzten Copolymerisaten möglich.[2]

Mit Nucleophilen wie Aminen, Alkoholen, Phenolen oder Thiolen reagiert Kohlenstoffsuboxid zu Malonsäureamiden, -estern oder -thioestern. Mit Hydrazinen lassen sich über Ringschlussreaktionen Pyrazolidinderivate herstellen. Entsprechend können unterschiedliche Heterocyclen synthetisiert werden. So regieren beispielsweise Thioamide zu Thiazinon-Derivaten und Enamine zu entsprechenden Pyridonen. Über eine fotochemische Reaktion lässt sich aus Kohlenstoffsuboxid und Ethylen Allen herstellen.[2]

Einzelnachweise

  1. ↑ Extern B. C. Brodie: Note on the Synthesis of Marsh-Gas and Formic Acid, and on the Electric Decomposition of Carbonic Oxide, in: Proceedings of the Royal Society (London), 1873, 21, S. 245–247.
  2. ↑ Hochspringen nach: a b c Thomas Kappe, Erich Ziegler: Kohlensuboxid in der präparativen Organischen Chemie. In: Angewandte Chemie. Band 86, Nr. 15, 1974, S. 529–542, doi:Extern 10.1002/ange.19740861502.
  3. ↑ A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007,>ISBN 978-3-11-017770-1, S. 901.
  4. ↑ Stephan Keßel et al.: Atmospheric Chemistry, Sources, and Sinks of Carbon Suboxide, C3O2. Atmos. Chem. Phys., 2017 (Reviewed), doi:10.5194/acp-2017-49 (freier Volltext).
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Basierend auf einem Artikel in: Extern Wikipedia.de
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 29.05. 2024