Propionaldehyd (nach IUPAC-Nomenklatur: Propanal, gelegentlich auch als Propylaldehyd bezeichnet) ist eine organisch-chemische Verbindung aus der Stoffgruppe der Aldehyde. Es ist ein wichtiges Grund- und Zwischenprodukt der Chemischen Industrie, welches breite Anwendung findet.

Vorkommen mini|links|Zwiebeln enthalten natürlicherweise Propanal Natürlich kommt Propanal in Zwiebeln, Hafer, Gurken, Sojabohnen, Luzerne und Reis vor.

Gewinnung und Darstellung Propanal kann durch Hydroformylierung von Ethen hergestellt werden.J. D. Unruh, D. Pearson: n-Propyl Alcohol. In: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. doi:10.1002/0471238961.1618151621141821.a01.

rahmenlos|hochkant=1.5|zentriert|Herstellung von Propanal durch Hydroformylierung von Ethen

Die Oxidation von n-Propanol mit Kaliumdichromat und Schwefelsäure führt ebenfalls zu Propanal. Als Oxidationsmittel kann auch Luftsauerstoff in Gegenwart der Katalysatoren KupferP. Sabatier, J.-B. Sanderens: Dédoublement catalytique des alcools par les métaux divisés: alcools primaires forméniques. In: Compt. Rend. Hebd. 136, 1903, S. 921ff. (Volltext) oder PlatinA. Trillat: Étude de l'oxydation catalytique des alcools (cas de la spirale de platine). In: Bull. Soc. Chim. 3, 29, 1903, S. 35ff. (Volltext) eingesetzt werden.

rahmenlos|hochkant=1.8|zentriert|Herstellung von Propanal durch Oxidation von n-Propanol

Auch durch Isomerisierung von Propylenoxid bei 300 °C über Silicagel kann Propanal synthetisiert werden:

rahmenlos|hochkant=1.4|zentriert|Herstellung von Propanal durch Isomerisierung von Propylenoxid

Eine weitere Synthesemöglichkeit ist die katalytische Hydrierung von Acrolein:P. Sabatier, J.-B. Senderens: Nouvelles méthodes générales d'hydrogénation. In: Ann. phys. chim. 8, 4, 1905, S. 398. (Volltext)

rahmenlos|hochkant=1.5|zentriert|Herstellung von Propanal durch katalytische Hydrierung von Acrolein

Schließlich ist auch durch eine Grignard-Reaktion von Ethylmagnesiumbromid mit Ameisensäureethylester die Synthese von Propanal möglich.

rahmenlos|hochkant=2.4|zentriert|Herstellung von Propanal durch Grignard-Reaktion

Eigenschaften Physikalische Eigenschaften Propanal ist eine leicht flüchtige, farblose Flüssigkeit mit stechendem Geruch. Sie siedet bei Normaldruck bei 49 °C. Die molare Verdampfungsenthalpie beträgt am Siedepunkt 28,3 kJ·mol−1.J. F. Counsell, D. A. Lee: Thermodynamic properties of organic oxygen compounds 30. Vapour heat capacity and enthalpy of vaporization of propanal. In: J. Chem. Thermodyn. 4, 1972, S. 915–917, doi:10.1016/0021-9614(72)90013-4. Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in Torr, T in °C) mit A = 7,26342, B = 1277,1176 und C = 242,556 im Temperaturbereich von −38,65 bis 231,25 °C.Carl L. Yaws: The Yaws Handbook of Vapor Pressure - Antoine Coefficients. 2. Auflage. Elsevier, 2015, ISBN 978-0-12-802999-2, S. 13, doi:10.1016/B978-0-12-802999-2.00004-0. Sie besitzt bei 20 °C eine dynamische Viskosität von 0,375 mPa·s.

+Zusammenstellung der wichtigsten thermodynamischen Eigenschaften Eigenschaft Typ Wert [Einheit] Bemerkungen Standardbildungsenthalpie ΔfH0liquidΔfH0gas −218,3 kJ·mol−1K. B. Wiberg, L. S. Crocker, K. M. Morgan: Thermochemical studies of carbonyl compounds. 5. Enthalpies of reduction of carbonyl groups. In: J. Am. Chem. Soc. 113, 1991, S. 3447–3450. −188,7 kJ·mol−1 Standardentropie S0lS0g 212,9 J·mol−1·K−1A. D. Korkhov, I. A. Vasil'ev: Heat capacity and thermodynamic functions of propanal at low temperatures. In: Termodin. Org. Soedin. 6, 1977, S. 34–37. 304,4 J·mol−1·K−1J. E. Connett: Chemical equilibria. 5. Measurement of equilibrium constants for the dehydrogenation of propanol by a vapour flow technique. In: J. Chem. Thermodyn. 4, 1972, S. 233–237. als Flüssigkeitals Gas Verbrennungsenthalpie ΔcH0liquid −1816,5 kJ·mol−1J. Tjebbes: Heats of combustion of propanal and 2-methyl propanal. In: Acta Chem. Scand. 16, 1962, S. 953–957. Wärmekapazität cp 159,1 J·mol−1·K−1 (25 °C) 80,73 J·mol−1·K−1 (25 °C)J. Chao: Thermodynamic properties of key organic oxygen compounds in the carbon range C1 to C4. Part 2. Ideal gas properties. In: J. Phys. Chem. Ref. Data. 15, 1986, S. 1369–1436. als Flüssigkeitals Gas Kritische Temperatur Tc 504,4 KA. S. Teja, D. J. Rosenthal: The Critical Pressures and Temperatures of Twelve Substances Using A Low Residence Time Flow Apparatus. In: AIChE Symp. Ser. 86, 279, 1990, S. 133–137. Kritischer Druck pc 52,6 bar Kritische Dichte ρc 4,91 mol·l−1M. J. Anselme, A. S. Teja: The critical properties of rapidly reacting substances. In: AIChE Symp. Ser. 86, 279, 1990, S. 128–132. Schmelzenthalpie ΔfH 8,59 kJ·mol−1 beim Schmelzpunkt Verdampfungsenthalpie ΔVH0 29,96 kJ·mol−1V. Majer, V. Svoboda: Enthalpies of Vaporization of Organic Compounds: A Critical Review and Data Compilation. Blackwell Scientific Publications, Oxford 1985, S. 300.

Chemische Eigenschaften Die Aldoladdition von zwei Molekülen Propanal liefert 2-Methyl-3-hydroxypentanal, das unter Wasserabspaltung im Rahmen der Aldolkondensation zu 2-Methyl-2-pentenal weiterreagieren kann. Diese β-Dehydratisierung läuft insbesondere unter Säurekatalyse sowie Erhitzen ab.

rahmenlos|hochkant=3|zentriert|Aldolreaktion von Propanal

Verwendung Propionaldehyd ist ein wichtiges Vor- und Zwischenprodukt in der industriellen organischen Chemie. Es dient vorwiegend zur Herstellung von Kunststoffen, Weichmachern, Kautschuk-Hilfsprodukten, Vulkanisationsbeschleunigern, Phenolharzen, Demulgiermitteln, Aroma- und Duftstoffen, Agrochemikalien, Schädlingsbekämpfungs- und Arzneimitteln. Technisch werden aus Propionaldehyd zahlreiche Produkte synthetisiert. Darunter zählen vor allem 1-Propanol, 1-Propylamin, Propionsäure, Trimethylolethan, Methacrolein und Propionitril. Außerdem wird Propionaldehyd mit Acetaldehyd zu Copolymeren umgesetzt. Ferner ist Propionaldehyd ein wichtiger Ausgangsstoff zur Produktion von Alkylpyridinen, Imidazolen, 3-Methylindol und anderen Heterocyclen. In der organischen Synthesechemie findet Propionaldehyd bei Acetalisierungen, Iminbildungen, Olefinierungen, metallorganischen sowie Aldolreaktionen Verwendung.

Nachweis Propanal reagiert mit dem Indikator Schiffsches Reagenz. Das Reagenz wird durch diesen Aldehyd rosa bis violett gefärbt.

Sicherheitshinweise Die Dämpfe von Propionaldehyd bilden mit Luft explosive Gemische. Auch bei der Verteilung auf großen Oberflächen kann Selbstentzündung eintreten. Hauptsächlich wird Propanal über den Atemtrakt und die Haut aufgenommen. Des Weiteren wurde eine Resorption über den Verdauungstrakt belegt. Bei Aufnahme oder Exposition kann es akut zu Reizwirkungen auf Augen, Atemwege und Haut kommen. Beim längeren Einatmen ist eine narkotisierende Wirkung möglich. Chronisch können Leber- und Nierenschäden auftreten. Zur Reproduktionstoxizität und Kanzerogenität liegen keine ausreichenden Angaben vor, jedoch wurde in einigen Tests eine gewisse mutagene Wirkung ermittelt, welche jedoch uneinheitlich ist und daher kontrovers diskutiert wird. Propionaldehyd weist eine untere Explosionsgrenze (UEG) von 2,3 Vol.-% (55 g/m3) und eine obere Explosionsgrenze (OEG) von 21,0 Vol.-% (510 g/m3) auf. Mit einer Mindestzündenergie von 0,32 mJ sind Dampf-Luft-Gemische extrem zündfähig.Hsu-Fang Chen, Chan-Cheng Chen: A quantitative structure activity relationship model for predicting minimum ignition energy of organic substance in J. Loss Prev. Proc. Ind. 67 (2020) 104227, . Die Zündtemperatur beträgt 190 °C. Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T4 und in die Explosionsgruppe IIB. Die Grenzspaltweite wurde mit 0,84 mm bestimmt. Mit einem Flammpunkt von −40 °C gilt Propionaldehyd als sehr leicht entflammbar.

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Einzelnachweise

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