Die Nitrobenzoesäuren bilden in der Chemie eine Stoffgruppe, die sich sowohl von der Benzoesäure als auch vom Nitrobenzol ableitet. Die Struktur besteht aus einem Benzolring mit angefügter Carboxy- (–COOH) und Nitrogruppe (–NO2) als Substituenten. Durch deren unterschiedliche Anordnung ergeben sich drei Konstitutionsisomere mit der Summenformel C7H5NO4. Die 4-Nitrobenzoesäure findet vor allem Verwendung in der Analyse organischer Substanzen.
Vertreter Nitrobenzoesäuren Name 2-Nitrobenzoesäure 3-Nitrobenzoesäure 4-Nitrobenzoesäure Andere Namen o-Nitrobenzoesäure m-Nitrobenzoesäure p-Nitrobenzoesäure Strukturformel 90px|Struktur von 2-Nitrobenzoesäure 90px|Struktur von 3-Nitrobenzoesäure 67px|Struktur von 4-Nitrobenzoesäure CAS-Nummer PubChem Summenformel C7H5NO4 Molare Masse 167,12 g·mol−1 Aggregatzustand fest Kurzbeschreibung weißes Pulver gelbliches kristallinesPulver hellgrünes kristallinesPulver Schmelzpunkt 146–148 °C 139–142 °C 239–242 °C Siedepunkt Zers. Zers. Zers. pKs-Wert 2,22 3,44 3,42Beyer/Walter: Lehrbuch der Organischen Chemie, 19. Auflage, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1981, ISBN 3-7776-0356-2, S. 511. Löslichkeitin Wasser 7,8 g/l (25 °C) 3 g/l (25 °C) 0,42 g/l (20 °C) GHS-Kennzeichnung Achtung Achtung Achtung H- und P-Sätze
Darstellung 3-Nitrobenzoesäure erhält man aus Benzoesäuremethylester durch Umsetzung mit rauchender Salpetersäure in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure. Nach der Nitrierung wird der entstandene 3-Nitrobenzoesäuremethylester zur Säure verseift. rahmenlos|hochkant=2.7|zentriert|Darstellung von 3-Nitrobenzoesäure
Wird jedoch die Benzoesäure direkt nitriert, so entsteht zumeist 3,5-Dinitrobenzoesäure.
Generell sind die Nitrobenzoesäuren aus den Nitrotoluolen durch Oxidation der Methylgruppe zugänglich. So wird 4-Nitrotoluol mit Natriumdichromat in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure zur 4-Nitrobenzoesäure oxidiert. rahmenlos|hochkant=2.2|zentriert|Darstellung von 4-Nitrobenzoesäure
Eigenschaften Die Nitrobenzoesäuren sind farblose bis gelbliche kristalline Feststoffe. Die Schmelzpunkte unterscheiden sich deutlich. Die 4-Nitrobenzoesäure, die die höchste Symmetrie aufweist, besitzt den höchsten Schmelzpunkt. Die Nitrobenzoesäuren weisen aufgrund des −M-Effekts der Nitrogruppe eine höhere Acidität im Vergleich zur Benzoesäure auf. Die pKs-Werte sind daher entsprechend niedriger (Benzoesäure: 4,20).
Verwendung Analytik Die 4-Nitrobenzoesäure findet vor allem Verwendung in der Analyse organischer Substanzen durch Derivatisierung. Flüssige Substanzen oder solche mit niedrigem Schmelzpunkt werden dazu in leicht kristallisierende Derivate umgewandelt: Alkohole können beispielsweise durch die Messung der Schmelzpunkte ihrer Ester der 4-Nitrobenzoesäure oder der 3,5-Dinitrobenzoesäure identifiziert werden. Hierzu wird die zu analysierende Substanz mit 4-Nitrobenzoesäure in Gegenwart geringer Mengen Schwefelsäure umgesetzt.
Die Schmelzpunkte dieser Derivate sind in der Regel scharf. Diese Umsetzung ist auch für zahlreiche Amine geeignet.
Die Derivate der 3,5-Dinitrobenzoesäure besitzen in der Regel höhere Schmelzpunkte als die der 4-Nitrobenzoesäure. Sie werden dann bevorzugt gewählt, wenn der Schmelzpunkt mit der 4-Nitrobenzoesäure zu niedrig ist und keine genaue Bestimmung mehr möglich wird.
Ist die fragliche Substanz empfindlicher, so erfolgt stattdessen die direkte Umsetzung mit dem entsprechenden Säurechlorid, dem 4-Nitrobenzoylchlorid. Auf diese Weise sind z. B. auch Derivate der Aminosäuren zugänglich.
Synthese 3-Aminobenzoesäure kann durch die Reduktion von 3-Nitrobenzoesäure erhalten werden. Als Reduktionsmittel eignen sich beispielsweise elementares Zink in SalzsäureJ. Wilbrand, F. K. Beilstein: Ueber eine neue Reihe isomerer Verbindungen der Benzoëgruppe. – Nitrodracylsäure und deren Derivate, in: J. Liebigs Ann. Chem., 128, 1863, S. 257–273 (doi:10.1002/jlac.18631280302). oder Hydrazin.T. Curtius: Die Einwirkung von Hydrazinhydrat auf Nitroverbindungen. I. Abhandlung, in: J. Prakt. Chem., 76, 1907, S. 233–237 (doi:10.1002/prac.19070760116).
Siehe auch Nitrobenzylalkohole, Nitrobenzaldehyde Dinitrobenzoesäuren, 2,4,6-Trinitrobenzoesäure
Weblinks
Einzelnachweise CRC Handbook of Tables for Organic Compound Identification, Third Edition, 1984, ISBN 0-8493-0303-6.
Kategorie:Nach Substitutionsmuster unterscheidbare Stoffgruppe Nitrobenzoesaeure Nitrobenzoesaeure