Acrylnitril (IUPAC-Nomenklatur: Prop-2-ennitril) ist eine chemische Verbindung. Sie ist das Nitril der Acrylsäure und somit das einfachste ungesättigte Nitril.

Darstellung und Gewinnung Acrylnitril wird im schon 1960 kommerziell eingeführten Sohio-Verfahren, einer katalytisch gesteuerten Umsetzung von Propen mit Ammoniak und reinem Sauerstoff, hergestellt. Die Reaktion wird auch als Ammonoxidation von Propen bezeichnet. Dabei entsteht unter Abspaltung von Wasser Acrylnitril mit Acetonitril und Blausäure als Nebenprodukten. Der Katalysator ist ein Gemisch aus Eisen, Bismut und Molybdän. bei der Firma Sohio.

Der ältere Cyanohydrin-Prozess geht von Ethylenoxid und Blausäure aus und verläuft über das Cyanhydrin als Zwischenprodukt. Er wurde in Deutschland von der ehemaligen I.G. Farben und in den USA von American Cyanamid und Union Carbide genutzt.

Weitere Herstellungsvarianten sind:

- die Umsetzung von Acetaldehyd mit BlausäureSennewald, K.: 5th World Petroleum Congress Proceedings, Section IV, Paper 19, New York 1959, pp. 217–227.

- die Dehydrierung von PropionitrilPatent E. I. du Pont de Nemours, US 2554482, 1951 (N. Brown).Patent Rohm and Haas, US 2385552, 1945, (L.R.U. Spence, F.O. Haas).

- die Umsetzung von Propen mit StickstoffmonoxidPatent E. I. du Pont de Nemours, US 2736739, 1956 (D.C. England, G.V. Mock).Patent E. I. du Pont de Nemours, US 3184415, 1965 (E.B. Huntley, J.M. Kruse, J.W. Way).

- und die Dehydratisierung von AcrylamidMoureau, C.: in Ann. Chim. Phys. 2 (1894) 187.

Eigenschaften Physikalische Eigenschaften Acrylnitril ist eine farblose Flüssigkeit, die bei Normaldruck bei 77 °C siedet. Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 2,69607, B = 621,275 und C = −121,929 im Temperaturbereich von 293 bis 343 K.Gubkov, A.N.; Fermor, N.A.; Smirnov, N.I.: Vapor Pressure of Mono-Poly Systems in Zh. Prikl. Khim. (Leningrad) 37 (1964) 2204–2210. In fester Phase existieren zwei, enantiotrope polymorphe Kristallformen. Die Umwandlungstemperatur von der Tieftemperaturform zur Hochtemperaturform liegt bei −110,65 °C. Die Phasenumwandlungsenthalpie beträgt dabei 1,1883 kJ·mol−1. Die Hochtemperaturform schmilzt dann bei −83,5 °C mit einer Schmelzenthalpie von 6,23 kJ·mol−1.Finke, H.L.; Messerly, J.F.; Todd, S.S.: Thermodynamic properties of acrylonitrile, 1-aminopropane, 2-aminopropane, and 2-methyl-2-aminopropane in J. Chem. Thermodynam. 4 (1972) 359–374, . Die kritischen Größen betragen 267 °C für die kritische Temperatur und 46,6 bar für den kritischen Druck.Wilson, L.C.; Wilson, H.L.; Wilding, W.V.; Wilson, G.M.: Critical Point Measurements for Fourteen Compounds by a Static Method and a Flow Method in J. Chem. Eng. Data 41 (1996) 1252–1254. Für die Wärmekapazität wurde bei 25 °C ein Wert von 108,78 J·mol−1·K−1 bzw. 2,05 J·g−1·K−1 bestimmt. Bei 20 °C liegt die Löslichkeit in Wasser bei 7,30 Ma%. Umgekehrt lösen sich beim 20 °C 3,08 Ma% Wasser in Acrylnitril.

Chemische Eigenschaften Wie alle Acrylsäurederivate ist Acrylnitril zur Polymerisation fähig. Die Polymerisationswärme beträgt −77 kJ·mol−1 bzw. −1423 kJ·kg−1.BG RCI-Merkblatt R 008/DGUV Information 213-097 Polyreaktionen und polymerisationsfähige Systeme, Jedermann-Verlag 2015, ISBN 978-3-86825-069-5, pdf. Die reine Verbindung neigt zur spontanen Polymerisation, die wegen der starken Wärmeentwicklung explosionsartig erfolgen kann. Eine Stabilisierung mit Hydrochinonen oder Phenolen ist dringend notwendig. Eine partielle Hydrolyse in verdünnter Schwefelsäure ergibt Acrylamid, die vollständige Hydrolyse Acrylsäure. Die Hydrolyse kann bei ungenügender Kühlung ebenfalls sehr herfig erfolgen.L. Roth, U. Weller-Schäferbarthold: Gefährliche Chemische Reaktionen - Potentiell gefährliche chemische Reaktionen zu über 1750 Stoffen, Eintrag für Acrylnitril, CD-ROM Ausgabe 12/2025, ecomed Sicherheit Landsberg/Lech, ISBN 978-3-609-48040-4. In Cyanethylierungsreaktionen können Verbindungen mit aktiven Wasserstoff-Atomen wie Alkohole, Amine, Amide, Aldehyde und Ketone an die Doppelbindung addiert werden.e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 1999–2023, John Wiley and Sons, Inc., Eintrag für Acrylonitrile, abgerufen am 30. Juni 2022.

Sicherheitstechnische Kenngrößen Acrylnitril bildet leicht entzündliche Dampf-Luft-Gemische. Die Verbindung hat einen Flammpunkt von −5 °C. Der Explosionsbereich liegt zwischen 2,8 Vol.‑% (61 g/m³) als untere Explosionsgrenze (UEG) und 28 Vol.‑% (620 g/m³) als obere Explosionsgrenze (OEG). Die Grenzspaltweite wurde mit 0,87 mm bestimmt. Es resultiert damit eine Zuordnung in die Explosionsgruppe IIB. Mit einer Mindestzündenergie von 0,16 mJ sind Dampf-Luft-Gemische extrem zündfähig. Die Zündtemperatur beträgt 480 °C. Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T1.

Verwendung Acrylnitril dient als Ausgangsstoff für die Herstellung von Acrylsäure, Acrylestern und Acrylamid. Außerdem ist es eine Komponente für Klebstoffe, Antioxidantien, Emulgatoren und Lösungsmittel. Die wichtigste Verwendung von Acrylnitril ist die Polymerisation zu Polyacrylnitril und anderen Copolymeren (Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Styrol-Acrylnitril (SAN), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) und Acrylester-Styrol-Acrylnitril (ASA)). Die Cyanethylierungsreaktionen sind in der organischen Synthese, im Pharma- und Farbstoffbereich von Bedeutung.

Emissionsmessung Die Emissionsmessung von mit Acrylnitril beladenem Abgas erfolgt in der Regel gaschromatographisch. Die Probenahme kann mittels GassammelgefäßVDI 3863 Blatt 1:1987-04 Messen gasförmiger Emissionen; Messen von Acrylnitril; Gas-chromatographisches Verfahren; Probenahme mit Gassammelgefäßen (Measurement of gaseous emission; determination of acrylonitrile; gaschromatographic method; grab sampling). Beuth Verlag, Berlin, S. 2. oder Absorption in tiefkalten LösemittelnVDI 3863 Blatt 2:1991-02 Messen gasförmiger Emissionen; Messen von Acrylnitril; Gas-Chromatographisches Verfahren; Probenahme durch Absorption in tiefkalten Lösemitteln (Gaseous emission measurement; determination of acrylonitrile; gas chromatographic method; sampling by absorption in low temperature solvents). Beuth Verlag, Berlin, S. 2. erfolgen. Der Entwurf einer VDI-Richtlinie, welche die Messung von Acrylnitril durch Adsorption an Aktivkohle und Desorption durch Dimethylformamid beschreibt, wurde 2004 zurückgezogen.Verein Deutscher Ingenieure: , aufgerufen am 13. Juli 2017.

Weblinks

Einzelnachweise

Kategorie:Vinylverbindung Kategorie:Nitril Kategorie:Begasungsmittel Kategorie:Beschränkter Stoff nach REACH-Anhang XVII, Eintrag 28