Strukturformel
Allgemeines
Name 4-Pentenal
Andere Namen
  • Pent-4-enal
  • Pent-4-en-1-al
Summenformel C5H8O
Kurzbeschreibung

klare farblose Flüssigkeit

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 2100-17-6
EG-Nummer 218-265-8
ECHA-InfoCard 100.016.605
PubChem 16418
ChemSpider 15568
Wikidata Q27265961
Eigenschaften
Molare Masse 84,12 g·mol−1
Aggregatzustand

flüssig

Dichte

0,853 g·cm−3 bei 20 °C

Schmelzpunkt

−90 °C (183,2 K)

Siedepunkt
Löslichkeit

praktisch unlöslich in Wasser, löslich in Diethylether, Aceton und in Dichlormethan

Brechungsindex
  • 1,4170 (20 °C, 589 nm)
  • 1,4191 (20 °C, 589 nm)
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung

Gefahr

H- und P-Sätze H: 225​‐​302​‐​312​‐​332
P: 210​‐​264​‐​280​‐​303+361+353​‐​304+340​‐​312
Toxikologische Daten
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

4-Pentenal ist ein linearer C5-Aldehyd mit einer endständigen Doppelbindung. Die Verbindung ist u. a. durch Hydroformylierung von 1,3-Butadien zugänglich und dient als Ausgangsstoff für 4-Pentensäure, Cyclopentanon und Adipaldehyd (Hexandial), einer möglichen Vorstufe für Adipinsäure.

Vorkommen und Darstellung

4-Pentenal entsteht bei der Oxidation von 4-Penten-1-ol (aus Tetrahydrofurfurylalkohol zugänglich) mit Chrom(VI)-salzen, wie z. B. dem Collins-Reagenz oder Chromylchlorid (CrO2Cl2) Der Einsatz von krebserregenden Chrom(VI)-Verbindungen und die geringen erzielten Ausbeuten (ca. 40 %) schränken die Brauchbarkeit beider Verfahrensvarianten stark ein.

Eine cyclopentenreiche Steamcrackerfraktion kann mit Distickstoffmonoxid N2O u. a. zu 4-Pentenal oxidiert werden.

Die einfache Hydroformylierung von 1,3-Butadien liefert ein Gemisch von Pentenalen, in dem das 3-Pentenal überwiegt, das durch katalytische Isomerisierung in 4-Pentenal überführt werden kann.

Die [3+3]-sigmatrope Umlagerung (Claisen-Umlagerung) von Allylvinylether (aus Ethylvinylether über die Zwischenstufe n-Octylvinylether oder n-Butylvinylether und Allylalkohol in Gegenwart von Quecksilber(II)-acetat erzeugt 4-Pentenal in Ausbeuten > 60 %.

Die 4-Pentenalvorstufe Acetaldehyddiallylacetal aus Allylalkohol und Acetaldehyd, die ihrerseits aus den nachwachsenden Rohstoffen Glycerin bzw. Ethanol zugänglich sind, spaltet unter Säurekatalyse Allylalkohol ab und geht in Allylvinylether über, der durch Erhitzen auf > 320 °C mit hoher Selektivität in 4-Pentenal umgelagert wird.

Eigenschaften

4-Pentenal ist eine klare farblose Flüssigkeit, die sich in Wasser praktisch nicht, jedoch in Diethylether und Aceton löst. Die Substanz ist als ungesättigter Aldehyd luftempfindlich.

Anwendungen

4-Pentenal lässt sich einfach mit Sauerstoff in einem Blasensäulenreaktor zu 4-Pentensäure oxidieren.

Mithilfe von Rhodiumkatalysatoren kann 4-Pentenal in einer Ethylenatmosphäre unter milden Bedingungen praktisch quantitativ zu Cyclopentanon cyclisiert werden.

Bei der zweifachen Hydroformylierung von 4-Pentenal mit Synthesegas (CO/H2-Gemisch) an Rhodiumkatalysatoren bildet sich mit hoher Selektivität Adipaldehyd (1,6-Hexandial)

Hexandial ist eine vielseitige Ausgangsverbindung, aus der durch Oxidation Adipinsäure, durch Reduktion 1,6-Hexandiol, über das entsprechende Aldoxim und Adiponitril das Diamin 1,6-Hexandiamin und durch Tischtschenko-Reaktion ε-Caprolacton zugänglich sind, die als Monomere für Polyamide und Polyester von großer industrieller Bedeutung sind.

Einzelnachweise

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 Datenblatt 4-Pentenal bei Alfa Aesar, abgerufen am 1. Februar 2021 (PDF) (JavaScript erforderlich).
  2. 1 2 Carl L. Yaws: Thermophysical Properties of Chemicals and Hydrocarbons, 2nd Edition. Elsevier Inc., Oxford, UK 2015, ISBN 978-0-323-28659-6, S. 51.
  3. 1 2 3 William M. Haynes: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 93th Edition. CRC Press, Boca Raton, FL, U.S.A. 2012, ISBN 978-1-4398-8050-0, S. 3–440.
  4. 1 2 Patent US4288613: Cyclopentanone synthesis. Angemeldet am 3. Dezember 1979, veröffentlicht am 8. September 1981, Anmelder: Iowa State University Research Foundation, Inc., Erfinder: R.C. Larock.‌
  5. ↑ L.A. Brooks, H.R. Snyder: 4-Penten-1-ol In: Organic Syntheses. 25, 1945, S. 84, doi:10.15227/orgsyn.025.0084; Coll. Vol. 3, 1955, S. 698 (PDF).
  6. ↑ R. Ratcliffe, R. Rodehorst: Improved procedure for oxidation with the chromium trioxide-pyridine complex. In: J. Org. Chem. Band 35, Nr. 11, 1970, S. 4000–4002, doi:10.1021/jo00836a108.
  7. ↑ K. Barry Sharpless, K. Akashi: Oxidation of alcohols to aldehydes by reagents derived from chromyl chloride. In: J. Amer. Chem. Soc. Band 97, Nr. 20, 1975, S. 5927–5928, doi:10.1021/ja00853a055.
  8. 1 2 Patent WO2011020878A2: Verfahren zur Herstellung von 4-Pentensäure. Angemeldet am 19. August 2010, veröffentlicht am 24. Februar 2011, Anmelder: BASF SE, Erfinder: J.H. Teles, M. Schelper, K. Gumlich, M. Chabanas, C. Müller, A. Meier.‌
  9. 1 2 M.-J. Tenorio, R.V. Chaudhari, B. Subramaniam: Rh-catalyzed hydroformylation of 1,3-butadiene and pent-4-enal to adipaldehyde in CO2-expanded media. In: Ind. Eng. Chem. Res. Band 58, Nr. 50, 2019, S. 22526–22533, doi:10.1021/acs.iecr.9b05184.
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  14. 1 2 Stefan Günther: Synthese von Polymeren ausgehend vom nachwachsenden Rohstoff Glycerin, Dissertation. Universität Hamburg 2012 (uni-hamburg.de [PDF]).
  15. ↑ Externe Identifikatoren von bzw. Datenbank-Links zu Acetaldehyddiallylacetal: CAS-Nummer: 20682-69-3, PubChem: 225379, ChemSpider: 195917, Wikidata: Q82012882.
  16. ↑ Patent EP0287956A2: Verfahren zur Herstellung von 5-Formylvaleriansäureestern oder den entsprechenden Acetalen. Angemeldet am 14. April 1988, veröffentlicht am 26. Oktober 1988, Anmelder: BASF AG, Erfinder: F. Merger, W. Bertleff, J. Liebe.‌
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  18. ↑ J. Mormul, M. Mulzer, T. Rosendahl, F. Rominger, M. Limbach, P. Hofmann: Synthesis of adipic aldehyde by n-selective hydroformylation of 4-pentenal. In: Organometallics. Band 34, Nr. 16, 2015, S. 4102–4108, doi:10.1021/acs.organomet.5b00538.
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