1,4-Dioxan-2-on (p-Dioxanon) ist das Lacton der 2-(2-Hydroxyethoxy)essigsäure und weist im Gegensatz zu dem isomeren 1,3-Dioxan-2-on – einem cyclischen Kohlensäureester (Carbonat) – eine intramolekulare Ester- und eine Ether-Funktion auf. Durch ringöffnende Polymerisation entsteht daraus Poly(p-dioxanon), das als bioabbaubares Implantatmaterial verwendet wird.
Herstellung Das gängige Verfahren zur Herstellung von 1,4-Dioxan-2-on ist die kontinuierliche Gasphasendehydrierung von Diethylenglycol an Kupfer- oder Kupferchromit-Katalysatoren bei Temperaturen bis 280 °C.
600px|zentriert|Synthese von 1,4-Dioxan-2-on aus DEG
Dabei werden Ausbeuten bis 86 % erzielt. Die möglichst vollständige Abtrennung des überschüssigen Diethylenglycols ist kritisch für die Eignung des p-Dioxanons als Monomer. Durch Umkristallisation, Vakuumdestillation und Schmelzkristallisation bzw. Kombination der Methoden werden die erforderlichen Reinheiten von >99,5 % erzielt.
Aus dem Mononatriumsalz des Ethylenglycols und Natriummonochloracetat wird das Natriumsalz der 2-(2-Hydroxyethoxy)essigsäure gebildet. Nach Ansäuern mit methanolischer Salzsäure, Einengen und Abtrennen des entstandenen Natriumchlorids wird bei der Vakuumdestillation p-Dioxanon in 67%iger Ausbeute erhalten.
600px|zentriert|Synthese von 1,4-Dioxan-2-on aus Ethylenglycol und Monochloressigsäure
Eine weitere Alternative stellt die Oxidation von Methyldiglycol (2-(2-Methoxyethoxy)ethanol) zur 2-(2-Methoxyethoxy)essigsäure (3,6-Dioxaheptansäure) mit anschließender Etherspaltung an der endständigen Methoxygruppe dar. Die gebildete 2-(2-Hydroxyethoxy)essigsäure wird unter Wasserabspaltung zum Lacton p-Dioxanon cyclisiert.
500px|zentriert|Synthese von 1,4-Dioxan-2-on aus Methyldiglycol
Eigenschaften Reines 1,4-Dioxan-2-on ist ein weißer kristalliner Feststoff, der bei 28 °C schmilzt. Bereits geringe Verunreinigungen führen zu einem bei Raumtemperatur flüssigen Material, das sich in einer Reihe von Lösungsmitteln (Ketonen, Estern, Ethern, Alkoholen) löst und z. B. aus Ethylacetat umkristallisiert werden kann.
Anwendungen Bei der Oxidation von p-Dioxanon mit Salpetersäure oder Distickstofftetroxid entsteht in Ausbeuten bis 75 % Diglycolsäure.
In einer ringöffnenden Polymerisation reagiert das Lacton 1,4-Dioxan-2-on unter Katalyse mit organischen Zinn-Verbindungen, wie z. B. Zinndioctoat (Zinn(II)-2-ethylhexanoat), Dibutylzinndilaurat oder mit basischen Alkoxide, wie z. B. Aluminiumisopropoxid zu Poly-1,4-Dioxan-2-on,
500px|zentriert|Polymerisation/Depolymerisation von 1,4-Dioxan-2-on
einem bioabbaubaren, teilkristallinen und thermolabilen Polymer für industrielle und medizinische Anwendungen.
Bei Erhitzen über 100 °C tritt Depolymerisation zum Monomer p-Dioxanon ein.
Einzelnachweise
Kategorie:Dioxan Kategorie:Lacton Kategorie:Cyclischer Ether