Propionitril

Strukturformel
Allgemeines
Name	Propionitril
Andere Namen	Ethylcyanid Propionsäurenitril Propansäurenitril Cyanoethan
Summenformel	C3H5N
Kurzbeschreibung	farblose Flüssigkeit mit etherischem Geruch[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 107-12-0 EG-Nummer 203-464-4 ECHA-InfoCard 100.003.151 PubChem 7854 Wikidata Q414458
Eigenschaften
Molare Masse	55,08 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	0,78 g·cm−3 (bei 20 °C)[1]
Schmelzpunkt	−103 °C[1]
Siedepunkt	97 °C[1]
Dampfdruck	49 hPa (20 °C)[1]
Löslichkeit	leicht löslich in Wasser (103 g·l−1 bei 25 °C)[1] mischbar mit Ethanol, Dimethylformamid und Diethylether[2]
Brechungsindex	1,3655 (20 °C)[3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1] Gefahr H- und P-Sätze H: 225​‐​300​‐​310​‐​331​‐​319 P: 210​‐​280​‐​303+361+353​‐​301+330+331​‐​310​‐​361+364​‐​304+340​‐​305+351+338[1]
Toxikologische Daten	39 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)[4] 40–56 mg·kg−1 (LD50, Kaninchen, transdermal)[5]
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	15,5 kJ/mol[6]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Propionitril (systematischer Name Propannitril) ist eine chemische Verbindung aus der Gruppe der Nitrile. Der Trivialname leitet sich von der Propionsäure ab.

Die erste Synthese von Propionitril (und damit des ersten Nitrils überhaupt) wurde 1834 von Théophile-Jules Pelouze beschrieben, der die Verbindung durch Reaktion von Kaliumcyanid mit Kaliumethylsulfat^{[S 1]} gewann. Die Reaktion von Dialkylsulfaten mit Alkalimetallcyaniden ist dabei eine allgemeine Synthesemethode für aliphatische Nitrile. In allen Fällen ist das einzige Alkylierungsprodukt das entsprechende Alkylcyanid ohne Isonitril-Verunreinigung.^[7] Die Verbindung kann auch durch Erhitzen von Bariumethylsulfat^{[S 2]} und Kaliumcyanid mit anschließender Destillation oder durch Dehydratisierung von Propionsäure + Ammoniak oder Propionamid hergestellt werden.^[4][8]

Industriell wird Propionitril entweder durch Hydrierung von Acrylnitril oder durch die Gasphasenreaktion von Propanal oder Propanol mit Ammoniak gewonnen. Es fällt auch als Nebenprodukt bei der Elektrohydrodimerisierung (EHD-Verfahren) von Acrylnitril zu Adiponitril an.^[2] Ein weiterer Syntheseweg zum Propionitril ist die Hydrocyanierung von Ethylen unter Nickel-Katalyse.^[9]

Allgemein lassen sich Nitrile wie Propionitril über die Kolbe-Nitrilsynthese herstellen, bei der in diesem Fall Ethanhalogenide (–Cl, –Br, –I) oder Ethyltoluol-4-sulfonat^{[S 3]} mit Alkalimetallcyaniden in polaren, aprotischen Lösungsmitteln (DMSO, Aceton) zur Reaktion gebracht werden.^[10][11] Da es sich bei dem eingesetzten Cyanid um ein ambidentes Nucleophil handelt, entsteht zusätzlich auch das isomere Isonitril. Das Verhältnis von Nitril zu Isonitril ist dabei von dem Reaktionstyp und den Reaktionsbedingungen abhängig.^[10]

Propionitril ist eine farblose, leicht flüchtige, in Wasser leicht lösliche Flüssigkeit mit einem charakteristischen Geruch. Sie ist leicht entzündlich und die Dämpfe bilden mit der Luft explosive Gemische (3,1–14 %). Bei hohen Temperaturen zersetzt sich Propionitril unter anderem zu Blausäure und zu diversen Stickoxiden.^[1]

Propionitril eignet sich gut für die Weiterreaktion über Hydrolyse zu Propionamid und weiter zur Propionsäure.^[12] Reduktion beziehungsweise Hydrierungm, beispielsweise mit einem Ruthenium-Katalysator, führt zu Propylamin.^[13]

Die Verbindung wird auch als Zwischenprodukt zur Herstellung anderer organischer Verbindungen verwendet, zum Beispiel bei der Synthese der Arzneimittel Flopropion (über die Houben-Hoesch-Reaktion) und Ketoprofen.^[2]

Es wird auch als Lösungsmittel und in der organischen Synthese als Bindemittel für Harze eingesetzt.^[4]

1. ↑ ^{a b c d e f g h i} Eintrag zu Propionitril in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 10. November 2021. (JavaScript erforderlich)
2. ↑ ^{a b c} Peter Pollak, Gérard Romeder, Ferdinand Hagedorn, Heinz-Peter Gelbke: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH Verlag & Co. KGaA, Weinheim, Germany 2000, ISBN 978-3-527-30673-2, Nitriles, S. a17_363, doi:10.1002/14356007.a17_363. 
3. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Physical Constants of Organic Compounds, S. 3-440.
4. ↑ ^{a b c} Patty's Toxicology, 6 Volume Set. Wiley, 2012, ISBN 978-0-470-41081-3, S. 967 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
5. ↑ Datenblatt Propionitril bei Merck, abgerufen am 19. Januar 2011.
6. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-23.
7. ↑ O. Reutov, A. L. Kurts: Ambident anions. Springer US, 1983, ISBN 978-0-306-10975-1, S. 211 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
8. ↑ Nitrogen and Phosphorus Solvents. Elsevier Science, 2013, ISBN 978-1-4832-9020-1, S. 355 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
9. ↑ Laura Bini, Christian Müller, Dieter Vogt: Mechanistic Studies on Hydrocyanation Reactions. In: ChemCatChem. Band 2, Nr. 6, 14. Juni 2010, S. 590–608, doi:10.1002/cctc.201000034. 
10. ↑ ^{a b} L. Friedman, Harold Shechter: Preparation of Nitriles from Halides and Sodium Cyanide. An Advantageous Nucleophilic Displacement in Dimethyl Sulfoxide 1a. In: The Journal of Organic Chemistry. Band 25, Nr. 6, 1960, S. 877–879, doi:10.1021/jo01076a001. 
11. ↑ N. L. Allinger, et al.: Organische Chemie. [Hauptbd.] Walter de Gruyter, 2011, ISBN 978-3-11-082970-9, S. 604 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
12. ↑ Linxin Yin, Yuhan Du, Peigao Duan, Krzysztof Kapusta: Hydrolysis of Nitrile Compounds in Near-Critical Water. In: Production of N-containing Chemicals and Materials from Biomass. Band 12. Springer Nature Singapore, Singapore 2023, ISBN 978-981-9945-79-5, S. 3–19, doi:10.1007/978-981-99-4580-1_1. 
13. ↑ Katharina Obert, Daniel Roth, Martin Ehrig, Andreas Schönweiz, Daniel Assenbaum, Harald Lange, Peter Wasserscheid: Selectivity enhancement in the catalytic hydrogenation of propionitrile using ionic liquid multiphase reaction systems. In: Applied Catalysis A: General. Band 356, Nr. 1, März 2009, S. 43–51, doi:10.1016/j.apcata.2008.12.016. 

1. ↑ Externe Identifikatoren von bzw. Datenbank-Links zu Kaliumethylsulfat: CAS-Nummer: 563-17-7, PubChem: 23680282, Wikidata: Q81989079.
2. ↑ Externe Identifikatoren von bzw. Datenbank-Links zu Bariumethylsulfat: CAS-Nummer: 6509-22-4, EG-Nummer: 229-401-0, ECHA-InfoCard: 100.026.729, PubChem: 51051600, Wikidata: Q72444797.
3. ↑ Externe Identifikatoren von bzw. Datenbank-Links zu Ethyltosylat: CAS-Nummer: 80-40-0, EG-Nummer: 201-276-7, ECHA-InfoCard: 100.001.161, PubChem: 6638, ChemSpider: 6386, Wikidata: Q27253524.