Oxokohlenstoffe

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Quadratsäure als Beispiel eines Oxokohlenstoffs
Krokonsäure
Rhodizonsäure

Oxokohlenstoffe sind cyclische Verbindungen von miteinander verbundenen Carbonylgruppen, die auch hydratisiert sein können. Zu dieser Gruppe gehören die Dreiecksäure, Quadratsäure, Krokonsäure und Rhodizonsäure, die man als Grundkörper dieser Gruppe mit drei bis sechs Carbonylgruppen im Ring und der allgemeinen Formel CnOnH2 (n=3 bis 6) ansehen kann. Außerdem sind eine Reihe von Derivaten, insbesondere Ester und Salze, bekannt.

Unter Pseudooxokohlenstoffe versteht man Verbindungen, in denen die Sauerstoffatome der Oxokohlenstoffe durch andere Atome, wie Chlor-, Stickstoff- oder Schwefelatome (Thiooxokohlenstoffe) bzw. Atomgruppen ersetzt sind.[1]

Geschichte

Zum ersten Mal gelang es Leopold Gmelin 1825 die Krokonsäure herzustellen, indem er Kaliumcarbonat mit Kohlenstoff in einer eisernen Retorte erhitzte. Hierbei erhielt er als Nebenprodukt eine gelbe Substanz, die er als krokonsaures Kalium mit der Formel K2C5O5 bezeichnete. Nach Zugabe von Schwefelsäure konnte er die freie Krokonsäure isolieren. Außerdem konnte Gmelin noch eine rote Substanz beobachten, die 1837 von J.F. Heller als Kaliumrhodizonat mit der Formel K2C6O6 bezeichnet wurde und aus der er nach Behandlung mit einer Säure die freie Rhodizonsäure erhielt. Justus von Liebig fand einige Jahre später, dass man Kaliumkrokonat und Kaliumrhodizonat über eine Reaktion von Kohlenstoffmonoxid mit Kalium synthetisieren konnte. Die Synthese der Dreiecksäure und Quadratsäure gelang erst ab der Mitte des 20. Jahrhunderts.

Eigenschaften

Die Verbindungen sind kristalline Festkörper, deren Farbe von farblos bis rot mit zunehmender Ringgröße zunimmt. Sie weisen eine hohe Acidität auf, wobei die Quadratsäure die stärkste Säure ist. Die Alkalimetallsalze der Säuren sind an der Luft beständig und in Wasser leicht löslich. Die Oxokohlenstoffe lassen sich mit Oxidationsmitteln wie z.B. Salpetersäure leicht in entsprechende Polyhydroxyverbindungen überführen. So erhält man aus Rhodizonsäure Dodecahydroxycyclohexan und aus Quadratsäure Octahydroxycyclobutan.

Herstellung

Neben den historischen Verfahren gibt es heute folgende Synthesemöglichkeiten:

Literatur

  • Arthur H. Schmid: Oxokohlenstoffe. In: Chemie in unserer Zeit. 16. Jahrg. 1982, Nr. 2, ISSN 0009-2851, S. 57–67.

Einzelnachweise

  1. Nachr. Chem. Tech. Lab. 28 (1980), S. 804-807

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