mini|Allgemeine Strukturformel von n-Alkanen Als höhere Alkane werden Alkane bezeichnet, deren längste Kette mindestens neun Kohlenstoffatome besitzt.
Natürliche Vorkommen mini|Evenkit-Kristall Höhere Alkane finden sich im Erdöl, das Alkane bis etwa Kettenlänge 78 enthält, bei sehr wachsartigen Vorkommen auch bis 200. Außerdem sind sie in Ozokerit (Kettenlänge etwa 23, Tricosan, bis über 30) und dem Mineral Evenkit (Kettenlänge etwa 19, Nonadecan, bis 28, Octacosan) enthalten. Extraterrestrisch wurden höhere Alkane in kohligen Chondriten nachgewiesen, beispielsweise dem Murchison-Meteoriten (Kettenlänge etwa 12, Dodecan, bis 26, Hexacosan).
In der belebten Natur sind höhere Alkane wichtige Bestandteile des Cuticula-Wachses bei einigen Pflanzen und in der Wachsschicht auf dem Exoskelett von Insekten.
Höhere Alkane kommen häufig in Wehrsekreten und Semiochemikalien von Insekten vor. Undecan ist ein Alarmpheromon bei Arten der Gattungen Wegameisen (Lasius) und Waldameisen (Formica).Drijfhout, Falko P., Ricarda Kather, and Stephen J. Martin. "The role of cuticular hydrocarbons in insects." Behavioral and chemical ecology (2009): 91-114. Auch bei der Ameise Camponotus obscuripes macht es den Hauptanteil des Alarmpheromons aus. In einigen Fällen dienen höhere Alkane wohl als Lösungsmittel für von Insekten eingesetzte Verbindungen, beispielsweise bei der Baumwanze Erthesina fullo, bei der die Hauptkomponenten des Alarmpheromons (E)-4-Oxo-2-Hexenal und Tridecan sind oder bei Leeuwenia pasanii, deren Wehrsekret aus Tridecan, Pentadecan und Tetradecylacetat besteht, sowie Gynaikothrips ficorum, deren Wehrsekret aus einem 1:1-Gemisch von Pentadecan und Hexadecylacetat besteht.Gunther Tschuch, Peter Lindemann, Anja Niesen et al. (2005): A Novel Long-Chained Acetate in the Defensive Secretion of Thrips. Journal of Chemical Ecology 31 (7) S. 1555–1565. In den Dufour-Drüsen von Ameisen der Gattung Messor (darunter M. minor) kommen vor allem Alkane und Alkene vor, darunter je nach Art größere Mengen an Tridecan, Pentadecan und Nonadecan. Bei der Baumwanze Cosmopepla bimaculata ist Tridecan der Hauptbestandteil des Wehrsekrets, beim Gemeinen Ohrwurm kommen größere Mengen an Tridecan und Pentadecan vor.
In den ätherischen Ölen aus den Blättern und Samen von Crotalaria ochroleuca kommen diverse Alkane vor, am meisten Dodecan und Tetradecan, welche in beiden Quellen je etwa 2 % ausmachen. Pentadecan kommt in den ätherischen Ölen aus der Gewürzlilie und anderen Arten der Gattung Kaempferia vor, zum Teil mit einem Anteil über 50 %. Nonan ist der Hauptbestandteil des ätherischen Öls von Pittosporum eugeniodes (Gattung Klebsamen). Nonadecan und Heneicosan sind wichtige Bestandteile von Rosenöl aus Rosa damascena. Geringe Mengen an langkettigen linearen Alkanen wurden auch in mehreren Arten der Gattung Vanilla (Gesamtgehalt etwa 0,2 bis 0,6 %) und in Walnussöl nachgewiesen.
Einige Pflanzen aus der Gattung Ragwurzen imitieren Insektenpheromone als Allomone. Dadurch werden entsprechende Insekten angelockt und versuchen sich mit der Pflanze zu paaren, wobei die Pflanze bestäubt wird (Pseudokopulation). Dazu gehört die Fliegen-Ragwurz (Ophrys insectifera) die unter anderem Pentadecan nutzt, um Argogorytes fargeii (Gattungen Agogorytes) anzulocken, sowie die Große Spinnen-Ragwurz (Ophrys sphegodes) die insbesondere Tricosan, Pentacosan und Heptacosan nutzt, um Andrena nigroaenea (Gattung Sandbienen) anzulocken, die auch die Hauptbestandteile des Insektenpheromons sind.
Physikalische Eigenschaften n-… Summenformel CAS-Nummer Molmasse (g/mol) Schmelz-punkt (°C) Siede-punkt (°C) Dichte(g/ml) Viskosität(mN·s·m−2)bei 20 °C NonanC9H20 128,26 −54 151 0,720,713George W. Gokel: Dean's Handbook of Organic Chemistry. 2. Auflage. McGraw-Hill, 2004, ISBN 0-07-137593-7, S. 4.57–4.93. Decan C10H22 142,28 −30 174 0,73 0,928 Undecan C11H24 156,31 −26 196 0,74 1,186 Dodecan C12H26 170,34 −10 216 0,75 1,508 Tridecan C13H28 184,37 −5 235 0,76 1,883 Tetradecan C14H30 198,39 6 254 0,76 2,131bei 22 °C Pentadecan C15H32 212,42 9 270 0,77 2,814bei 22 °C Hexadecan C16H34 226,45 18 287 0,77 3,591bei 22 °C Heptadecan C17H36 240,47 21 302 0,778 Octadecan C18H38 254,50 28 316 0,777 Nonadecan C19H40 268,53 32 330 0,786 EicosanFür Eicosan wird im Beilstein und CAS-Index weiterhin die Stoffbezeichnung Icosan oder Eikosan verwendet. C20H42 282,55 37 343 0,789 Heneicosan C21H44 296,58 40 357 0,792 Docosan C22H46 310,61 44 369 0,794 Tricosan C23H48 324,63 48 380 0,779bei 48 °C Tetracosan C24H50 338,66 50 391 0,799 Pentacosan C25H52 352,69 54 402 0,801 Hexacosan C26H54 366,71 56 412 0,778bei 60 °C Heptacosan C27H56 380,74 59422 0,780bei 60 °C Octacosan C28H58 394,77 61 432 0,807 Nonacosan C29H60 408,80 64 441 0,808 Triacontan C30H62 422,82 65 452 0,810 Hentriacontan C31H64 436,85 68 458 0,781bei 68 °C Dotriacontan C32H66 450,88 69 467 0,812 Tritriacontan C33H68 464,90 71 Tetratriacontan C34H70 478,93 72 481DIN EN 15199-1:2006 - Gaschromatographische Bestimmung des Siedeverlaufes - Teil 1: Mitteldestillate und Grundöle 0,773bei 90 °C Pentatriacontan C35H72 492,96 75 490 0,816 Hexatriacontan C36H74 506,98 76 496 0,780bei 80 °C Heptatriacontan C37H76 521,00 77C. C. Buchler, G. D. Graves: Ind. Eng. Chem. 19, 1927, S. 718. 504 Octatriacontan C38H78 535,03 79 509 Nonatriacontan C39H80 549,05 80H. Yamamoto, N. Nemoto, K. Tashiro: Crystal Structure of 20-Methyl-Nonatriacontane ((C19H39)2CHCH3) and Its Compatibility with Nonatriacontane (C39H80). In: J. Phys. Chem. B 108, 2004, S. 5827–5835, doi:10.1021/jp035629d. Tetracontan C40H82 563,08 82 522 0,817 HentetracontanC. L. Yaws: Thermophysical Properties of Chemicals and Hydrocarbons. 2. Auflage. Elsevier 2008, ISBN 978-0-8155-1596-8, S. 94. C41H84 577,11 81 Dotetracontan C42H86 591,13 83 534 Tritetracontan C43H88 605,16 85W. M. Mazee: Some properties of hydrocarbons having more than twenty carbon atoms. In: Recl. Trav. Chim. Pays-Bas. 67, 1948, S. 197–213. Tetratetracontan C44H90 619,19 85–86J.–P. Gorce, S. J. Spells, X.–B. Zeng, G. Ungar: J. Phys. Chem. B. 108, 2004, S. 3130–3139. 545 Hexatetracontan C46H94 647,24 88S. Geiger-Berschandy: Bull. Soc. Chim. Fr. 1955, S. 994.556 Octatetracontan C48H98 675,29 88R. Lukes, S. Dolezal: The Action of Grignard Reagents on the Amide Group XXI. Synthesis of Some Higher Monocarboxylic Acids. In: Chem. Listy. 51, 1957, S. 2065. 566 Pentacontan C50H102 703.35 92W. F. Seyer, R. F. Patterson, J. L. Keays: The Density and Transition Points of the n-Paraffin Hydrocarbons. In: J. Am. Chem. Soc. 46, 1944, S. 179–182. 575HexacontanC60H122 843,61615
Sicherheitstechnische Kenngrößen
Für die bei Raumtemperatur noch als Flüssigkeiten vorliegenden höheren n-Alkane sind sicherheitstechnische Kenngrößen bestimmt worden. Mit zunehmender Kettenlänge der n-Alkane und den damit abnehmenden Dampfdruck steigt der Flammpunkt. Die Aufweitung des Explosionsbereiches ergibt sich daraus, dass dieser mit zunehmender Kettenlänge erst bei höheren Temperaturen erreicht wird. Für die Zündtemperaturen ist kein Trend ableitbar.
Nonan bis Hexadecan
Nonan Decan Undecan Dodecan Tridecan Tetradecan Pentadecan Hexadecan Summenformel C9H20 C10H22 C11H24 C12H26 C13H28 C14H30 C15H32 C16H34 Flammpunkt °C 31 46 61 80 85–95 110 122 133 Untere Explosionsgrenze (UEG) Vol.‑% 0,7 0,7 0,6 0,6 0,6 0,5 0,45 0,4 g·m−3 37 41 42 40 Obere Explosionsgrenze (OEG) Vol.‑% 5,6 5,4 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 g·m−3 300 320 425 Zündtemperatur °C 205 200 195 200 220 200 220 215 Temperaturklasse T3 T4 T4 T4 T3 T4 T3 T3 Verwendung Mit steigender Anzahl an Kohlenstoffatomen nimmt die Viskosität der Stoffe stark zu, weswegen sie in Benzin kaum vorhanden sind. Stattdessen sind Alkane bis zu einer Kettenlänge von 16 Atomen (dem Hexadecan) Hauptbestandteil von Diesel und Kerosin. Diese werden daher auch durch die Cetanzahl charakterisiert, die sich von der alten Bezeichnung Cetan für n-Hexadecan ableitet. Ursprünglich wurde Cetylalkohol (1-Hexadecanol) aus dem Walrat des Pottwals gewonnen. Es ist dort verestert mit Fettsäuren als Wachs ein wesentlicher Bestandteil. Der Name Cetan stammt damit letztlich vom lateinischen cetus (deutsch: Wal) ab. Aufgrund der bereits hohen Viskosität bei Raumtemperatur ist die Verwendung dieser Kraftstoffe bei niedrigen Temperaturen und in kalten Regionen problematisch.
Höhere Alkane ab Hexadecan sind die wichtigsten Bestandteile von Heizöl, Schweröl und vielen Schmierölen. Letztere werden häufig auch aufgrund ihrer hydrophoben Eigenschaften als Korrosionsschutz eingesetzt. Da diese Alkane auch häufig bei Raumtemperatur fest sind, werden sie im Paraffin beispielsweise zur Herstellung von Kerzen verwendet.
Alkane mit einer Kettenlänge ab etwa 35 Atomen aufwärts finden auch im Straßenbau als Bestandteil von Bitumen Verwendung. Ein Großteil dieser Alkane wird jedoch durch Cracken in niedere Alkane aufgespalten, da diese einen größeren Wert in der Weiterverarbeitung besitzen.
Sehr lange n-Alkane werden zu Forschungszwecken, z. B. als Modellsysteme für Polyethylen, synthetisch hergestellt. Dies kann z. B. durch oxidative Kupplung von α,ω-Decadiin mit Kupferacetat und anschließende chromatographische Trennung der Oligomere erfolgen. Eine andere Methode geht von 12-Chlordodecanal aus, und verdoppelt durch wiederholte Wittig-Reaktion mit dem als Acetal geschützten Edukt die Kettenlänge in mehreren Schritten. Definierte Alkane mit bis zu 390 Kohlenstoffatomen sind so gezielt synthetisiert worden.Gerald M. Brooke, Simon Burnett, Shahid Mohammed, David Proctor, Mark C. Whiting: A versatile process for the syntheses of very long chain alkanes, functionalised derivatives and some branched chain hydrocarbons. In: J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, Nr. 13, 1996, S. 1635–1645, doi:10.1039/P19960001635.
Nachweise
Hohere Alkane Hohere Alkane