Kohlenstoffsuboxid


Kohlenstoffsuboxid

Strukturformel
Strukturformel von Kohlenstoffsuboxids
Allgemeines
Name Kohlenstoffsuboxid
Andere Namen
  • Kohlensuboxid
  • Malonsäureanhydrid
  • Propadiendion
  • Trikohlenstoffdioxid
Summenformel C3O2
CAS-Nummer 504-64-3
PubChem 136332
Kurzbeschreibung

farbloses Gas[1]

Eigenschaften
Molare Masse 68,03 g·mol−1[1]
Aggregatzustand

gasförmig

Dichte

3,0 kg·m−3[1]

Schmelzpunkt

−107 °C[1]

Siedepunkt

6,8 °C[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2]
07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 302-319
P: 260-​262-​305+351+338 [2]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [3][2]
Gesundheitsschädlich
Gesundheits-
schädlich
(Xn)
R- und S-Sätze R: 20-36
S: 23
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

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

Geschichte

Benjamin Collins Brodie Junior entdeckte die Verbindung 1873 beim Einwirken von elektrischem Strom auf Kohlenstoffmonoxid.[4] Der Name Kohlensuboxid geht auf Marcelin Berthelot zurück.

Darstellung

Neben der Darstellung durch Dehydratisierung von Malonsäure lässt sich Kohlenstoffsuboxid durch thermische Zersetzung aus Diacetylweinsäureanhydrid, über Pyrolyse von Oxalessigsäurediethylether und über Enthalogenierung von Dibrommalonylchlorid gewinnen.[5]

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Strukturformel mit Bindungslängen
Die Verbindung ist linear gebaut. Die Bindungslängen liegen zwischen den Werten, die man für Doppel- und Dreifachbindungen erwartet. Sie betragen 128 pm für die beiden C−C-Bindungen und 116 pm für die beiden C−O-Bindungen.[6]

Chemische Eigenschaften

Sorgfältig gereinigt, ist Kohlenstoffsuboxid relativ beständig. Bei Anwesenheit von Reaktionspartnern ist es allerdings sehr reaktionsfreudig. Die Verbindung reagiert bei Einleitung in Wasser zu Malonsäure. Umgekehrt kann sie durch Wasserentzug aus Malonsäure mit Phosphorpentoxid hergestellt werden:

$ \mathrm{C_3H_4O_4\ \longrightarrow\ \ C_3O_2\ +\ 2\ H_2O} $

In Anwesenheit von Protonen abgebenden Substanzen, durch Radiolyse oder Photolyse polymerisiert Kohlensuboxid zu Makromolekülen. Das rote bis schwarze feste Polymerisationsprodukt (in der Literatur als "Roter Kohlenstoff" und "Rote Kohle" bezeichnet) besitzt eine bandartige Struktur (siehe Weblinks) und ist aus ca. 40 C3O2-Einheiten mit einer Polypyron-ähnlichen Struktur aufgebaut. Ebenfalls ist eine Copolymerisation mit Polyethylen zu quervernetzten Copolymerisaten möglich.[5]

Mit Nucleophilen wie Amine, Alkohole, Phenole oder Thiole 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 Thiazin-on-Derivaten und Enamine zu entsprechenden Pyridonen. Über eine photochemische Reaktion lässt sich aus Ethylen Allen herstellen.[5]

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 webelements.com (Kohlenstoffsuboxid (engl.)
  2. 2,0 2,1 2,2 Datenblatt Kohlenstoffsuboxid bei Merck, abgerufen am 19. Januar 2011. Mangels besserer Quellen ist hier die Gefahrstoffkennzeichnung von Malonsäure angegeben, sinngemäß für das Einatmen abgewandelt, die auch für Kohlenstoffsuboxid gelten, da dies bei Kontakt mit Wasser sofort zu Malonsäure reagiert
  3. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  4. 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.
  5. 5,0 5,1 5,2  Thomas Kappe, Erich Ziegler: Kohlensuboxid in der präparativen Organischen Chemie. In: Angewandte Chemie. 86, Nr. 15, 1974, S. 529-542, doi:10.1002/ange.19740861502.
  6. Nils Wiberg, Egon Wiberg und Arnold Fr. Holleman: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter, 2007; ISBN 978-3-11-017770-1; S. 901.

Weblinks