Propan-1,3-sulton

chemische Verbindung
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Propan-1,3-sulton ist eine chemische Verbindung aus der Stoffgruppe der Sultone. Es kann als innerer, cyclischer Ester der γ-Hydroxypropansulfonsäure gesehen werden.

Strukturformel
Struktur von Propan-1,3-sulton
Allgemeines
Name Propan-1,3-sulton
Andere Namen
  • 1,2-Oxathiolan-2,2-dioxid (IUPAC)
  • 1,3-Propansulton
  • Propio-1,3-sulton
  • 3-Hydroxypropan-1-sulfonsäure-γ-sulton
  • Propan-1-sulfonsäure-3-hydroxysulton
Summenformel C3H6O3S
Kurzbeschreibung

farblose, kristalline Masse[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 1120-71-4
EG-Nummer 214-317-9
ECHA-InfoCard 100.013.017
PubChem 14264
ChemSpider 13626
Wikidata Q1933902
Eigenschaften
Molare Masse 122,14 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte
  • 1,392 g·cm−3 (40 °C)[2]
  • 1,39 g·cm−3 (40 °C)[1]
Schmelzpunkt

31 °C[1][3][2]

Siedepunkt

96 °C (1,3 hPa)[1]

Dampfdruck

0,48 Pa (20 °C)[1]

Löslichkeit
  • sehr gering in Wasser (0,025 Mol-% bei 25 °C, langsame Hydrolyse)[3]
  • gut löslich in Alkoholen, Ketonen und aromatischen Kohlenwasserstoffen[1][3]
  • schwer löslich in aliphatischen Lösungsmitteln[3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[4] ggf. erweitert[2]
Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol

Gefahr

H- und P-Sätze H: 301​‐​311​‐​332​‐​315​‐​318​‐​341​‐​350
P: 201​‐​260​‐​280​‐​303+361+353​‐​305+351+338+310​‐​308+313[5][2]
Zulassungs­verfahren unter REACH

besonders besorgnis­erregend: krebs­erzeugend (CMR)[6]

Toxikologische Daten

100 mg·kg−1 (LD50Ratteoral)[2]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Darstellung und Gewinnung

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Die Synthese der Verbindung erfolgt in zwei Schritten. Im ersten Schritt wird durch eine radikalische Addition von Natriumhydrogensulfit an Allylalkohol in Gegenwart von Luftsauerstoff oder von Peroxiden als Initiatoren Natrium-3-hydroxypropansulfonat hergestellt. Die Zielverbindung erhält man im zweiten Schritt durch saure Dehydratisierung der Zwischenverbindung.[1] Eine weitere Synthese startet mit einer Reed-Reaktion mit n-Propylchlorid, Chlor und Schwefeldioxid. Das resultierende γ-Chlorpropansulfonsäurechlorid wird zur freien Säure hydrolysiert und anschließend unter Chlorwasserstoffabgabe zyklisiert.[3]

Eigenschaften

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Propan-1,3-sulton ist eine farblose, kristalline Masse, die bei 31 °C schmilzt. Die Verbindung kann nur unter reduziertem Druck verdampft werden. In der Hitze erfolgt die Zersetzung der Substanz.[2]

Siedetemperaturen unter reduziertem Druck[3]
Druck / mbar 1,33 6,67 13,32 40
Siedetemperatur / °C 100 134 150 180

In Wasser ist die Verbindung nur gering löslich. Bei 25 °C lösen sich 0,025 Mol-%, bei 70 °C 0,062 Mol-% in Wasser.[3] Umgekehrt lösen sich bei 25 °C 0,75 Mol-%, bei 70 °C 0,475 Mol-% Wasser in Propan-1,3-sulton.[3] In Wasser erfolgt eine langsame Hydrolyse, die sich mit zunehmender Temperatur beschleunigt.[3] Als Produkt der Reaktion mit Wasser entsteht 3-Hydroxypropansulfonsäure.

 
Hydrolyse von Propan-1,3-sulton

Die Hydrolysereaktion kann bei Wasserüberschuss als Reaktion erster Ordnung gesehen werden, deren Halbwertszeiten bezüglich der Propan-1,3-sultonkonzentration bestimmt worden sind.[3][7]

Hydrolysegeschwindigkeit[3][7]
Temperatur / °C 20 30 40 70
Halbwertszeit / h 14,8 4,8 1,6 0,11

Die Umsetzung der Verbindung mit Alkoholen oder Alkoholaten ergibt die entsprechenden 3-Alkoxypropansulfonsäuren.[3] Propan-1,3-sulton wirkt gegenüber vielen Stoffen als Alkylierungsmittel. So werden mit Harnstoff oder Thioharnstoff die O- bzw. S-alkylierten Produkte gebildet. Mit Carbonsäuren resultieren 3-Sulfopropylester. In Gegenwart von Aluminiumchlorid gelingt die Friedel-Crafts-Alkylierung von Aromaten.[3]

Toxikologische Eigenschaften

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Eine akute Vergiftung zeichnet sich im Tierversuch durch Apathie, zunehmende Atemnot, blutige Durchfälle, Tremor und Krämpfe aus.[8] Der Tod trat Stunden bis Tage nach einer akuten Vergiftung durch Lungenödeme, schwerste Darmblutungen und Hirnödeme auf.[8] LD50-Werte sind für die orale Aufnahme an der Ratte (157–350 mg/kg KG) und für die intravenöse Gabe (210 mg/kg KG) beschrieben.[8]

In einer Vielzahl von Mutagenitätstests erwies es sich als mutagen.[8] Es ist eindeutig kanzerogen und induziert lokale sowie systemische Tumoren.[8]

Verwendung

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Die Verbindung kann zur Herstellung von Polyethersulfonen und speziellen, zwitterionischen Polymeren verwendet werden.[1] Zudem ist sie Bestandteil von Batterieelektrolyten und photographischen Materialien.[1] In der organischen Chemie wird sie Ausgangsverbindung für die Synthese von Sultainen, Sulfobetainen, Heterocyclen und anderen sulfonylfunktionalisierten Verbindungen genutzt.[1]

Gesundheitsgefahren

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Propan-1,3-sulton ist nach REACH als besonders gefährlicher krebserzeugender Stoff eingestuft und darf nur in geschlossenen Anlagen hergestellt oder verwendet werden.[6]

Einzelnachweise

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  1. a b c d e f g h i j Eintrag zu Propan-1,3-sulton. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 13. Juni 2014.
  2. a b c d e f Eintrag zu 1,3-Propansulton in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 8. Januar 2020. (JavaScript erforderlich)
  3. a b c d e f g h i j k l m R. F. Fischer: PROPANESULTONE. In: Industrial & Engineering Chemistry. Band 56, Nr. 3, 1. März 1964, S. 41–45, doi:10.1021/ie50651a008.
  4. Eintrag zu 1,3-propanesultone im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
  5. Datenblatt 1,3-Propansulton bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 25. Januar 2020 (PDF).
  6. a b Eintrag in der SVHC-Liste der Europäischen Chemikalienagentur, abgerufen am 19. August 2016.
  7. a b F. G. Bordwell, C. Edward Osborne, Richard D. Chapman: The Hydrolysis of Sultones. The Effect of Methyl Groups on the Rates of Ring-opening Solvolyses. In: Journal of the American Chemical Society. Band 81, Nr. 11, 1. Juni 1959, S. 2698–2705, doi:10.1021/ja01520a029.
  8. a b c d e Manfred Metzler, Frank J. Hennecke: Toxikologie für Naturwissenschaftler und Mediziner Stoffe, Mechanismen, Prüfverfahren. 3., überarb. und aktualisierte Auflage. Weinheim 2005, ISBN 978-3-527-30989-4, S. 267–268.