Acetaldehyd

Sicherheitshinweise

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP)

Gefahr

H- und P-Sätze

Flüssigkeit und Dampf extrem entzündbar.
Verursacht schwere Augenreizung.
Kann die Atemwege reizen.
Kann vermutlich Krebs erzeugen (Expositionsweg angeben, sofern schlüssig belegt ist, dass diese Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht).

Von Hitze, heissen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellenarten fernhalten. Nicht rauchen.
Einatmen von Staub / Rauch / Gas / Nebel / Dampf / Aerosol vermeiden.
Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.

EU-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP)


Hoch- entzündlich	Gesundheits- schädlich
(F+)	(Xn)

R- und S-Sätze

Hochentzündlich.
Reizt die Augen und die Atmungsorgane.
Verdacht auf krebserzeugende Wirkung.

Darf nicht in die Hände von Kindern gelangen. (Text nur erforderlich bei Abgabe an nichtgewerbliche Endverbraucher)
Von Zündquellen fernhalten – Nicht rauchen.
Maßnahmen gegen elektrostatische Aufladung treffen.
Bei der Arbeit geeignete Schutzhandschuhe und Schutzkleidung tragen.

MAK

DFG: 50 ml/m³ bzw. 91 mg/m³
Schweiz: 50 ml/m³ bzw. 90 mg/m³

Toxikologische Daten

134 ppm/30min (TC_Lo, Mensch, inh.)
13.300 ppm/4h (LC₅₀, Ratte, inh.)
900 mg/kg (LD₅₀, Maus, oral)
661 mg/kg (LD₅₀, Ratte, oral)

Acetaldehyd [aˈt͡seːt|aldehyːt], auch Acetylaldehyd, nach IUPAC Ethanal genannt, ist ein Aldehyd, genauer ein Alkanal mit zwei Kohlenstoffatomen; somit vom Ethan abgeleitet. Acetaldehyd besitzt die Halbstrukturformel CH₃-CHO.

Im menschlichen Körper entsteht Acetaldehyd als Zwischenprodukt beim Abbau von Ethanol durch die Alkoholdehydrogenase. Acetaldehyd ist neben anderen Stoffen für den Kater am nächsten Morgen verantwortlich. Acetaldehyd wird im Regelfall schnell zu Acetat verstoffwechselt. Nach einer Einnahme von Disulfiram oder Coprin (Wirkstoff im Faltentintling) wird die Verstoffwechselung von Acetaldehyd gehemmt und es kommt zu einer Anreicherung im Körper, die mit (meist leichten) Vergiftungssymptomen einhergeht (Antabus- bzw. Coprinus-Syndrom). Bei der Verschwelung bzw. Verbrennung von Tabak entsteht es als Neben-/Pyrolyseprodukt und gelangt so aus dem Tabakrauch über die Lungenbläschen ins Blut. Außerdem wurde Acetaldehyd in pflanzlichen Extrakten, ätherischen Ölen, geröstetem Kaffee> und Mineralwasser (insbesondere bei in Plastik abgepackten Eigenmarken diverser Discounter) nachgewiesen. Manche Laubbäume, wie z.B. Ahorn und Pappeln, geben Acetaldehyd beim Übergang von Licht zu Dunkelheit ab.

Biochemisch gesehen ist Acetaldehyd ebenfalls ein häufiges Zwischenprodukt. So wandeln Hefezellen das in der Glykolyse entstandene Pyruvat in zwei Schritten zu Ethanol um, indem das Pyruvat zuerst mit Hilfe der Pyruvat-Decarboxylase, einem Enzym der Klasse der Lyasen, in Acetaldehyd umgewandelt und anschließend mit Hilfe der Alkoholdehydrogenase, einem Enzym der Klasse der Oxidoreduktasen, in Ethanol umgewandelt wird.

Strukturformel

Allgemeines
Name	Acetaldehyd
Andere Namen	Ethanal (IUPAC) Äthanal (veraltet)
Summenformel	C₂H₄O
CAS-Nummer	75-07-0
PubChem	177
ECHA-InfoCard	100.000.761
Kurzbeschreibung	farblose Flüssigkeit oder farbloses Gas mit stechendem Geruch
Eigenschaften
Molare Masse	44,1 g/mol
Aggregatzustand	flüssig oder gasförmig
Dichte	0,784 g/cm³ (20 °C) 0,7904–0,7928 g/cm³ (10 °C)
Schmelzpunkt	−123 °C
Siedepunkt	20 °C
Dampfdruck	1006 hPa (20 °C)
pK_s-Wert	13,57 (25 °C)
Löslichkeit	mischbar mit Wasser
Dipolmoment	2,750(6) D (9,2 · 10⁻³⁰ C · m)
Brechungsindex	1,3316 (20 °C)
Thermodynamische Eigenschaften
ΔH_f⁰	−192,2 kJ/mol (flüssig) −166,2 kJ/mol (gasförmig)

Geschichte

Acetaldehyd wurde wahrscheinlich erstmals im Jahre 1781 von Carl Wilhelm Scheele beim Versuch der Oxidation von Ethanol mit Braunstein in Gegenwart von Schwefelsäure synthetisiert. Die Charakterisierung gelang jedoch erst Justus Liebig in Zusammenarbeit mit Johann Wolfgang Döbereiner im Jahre 1835. Er benannte die Verbindung Aldehyd (von lat. alcoholus dehydrogenatus). Acetaldehyd kann somit als der historisch erste Vertreter der Stoffklasse der Aldehyde angesehen werden, während Formaldehyd (Methanal) der einfachste Vertreter der Klasse ist.

Herstellung

Historisch wurde Acetaldehyd durch Oxidation von Ethanol mit einer Reihe von Oxidationsmitteln, beispielsweise Braunstein/Schwefelsäure (Scheele) oder Chromsäure (Liebig), nach folgender Gleichung erhalten:

${\mathrm {CH_{3}CH_{2}OH\ +\ [O]\ {\xrightarrow {Ox.}}\ \ CH_{3}CHO\ +\ H_{2}O}}$

Zur großtechnischen Synthese wird im Rahmen des Wacker-Hoechst-Verfahrens Acetaldehyd durch katalytische Wasseraddition an Ethen bei gleichzeitiger Luftoxidation über Festbettkatalysatoren hergestellt. Formal ergibt sich folgende Gleichung:

${\mathrm {2\;C_{2}H_{4}+O_{2}\rightarrow 2\;CH_{3}CHO}}$

In den 1970er Jahren stieg die weltweite Produktionskapazität für Acetaldehyd auf über 2 Millionen Tonnen pro Jahr an. Auf Grund der Entwicklung neuer Synthesewege, welche nicht Acetaldehyd als Edukt benötigen, sinkt derzeit jedoch der Bedarf.

Eigenschaften

Acetaldehyd ist eine farblose, sehr leicht flüchtige und leicht entzündliche Flüssigkeit, die mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar ist; dabei bildet sich in einer Gleichgewichtsreaktion das Aldehydhydrat. Anders als bei Formaldehyd liegt das Gleichgewicht jedoch nur zu etwas über 50 % auf der Seite des Hydrats.

Acetaldehyd muss kühl gelagert werden, da es schon bei 20 °C siedet und explosive Dampf-Luft-Gemische bildet. Diese Dämpfe können sich aufgrund des extrem niedrigen Zündpunkts von 140 °C an heißen Heizflächen entzünden. Der Flammpunkt von Acetaldehyd liegt bei −39 °C und seine UN-Nummer ist 1089.

Acetaldehyd oligomerisiert leicht säurekatalysiert zu Aldoladditionsprodukten.

Das „Dimer“ (CH₃CHO)₂ ist das sogenannte Aldol.
Das Trimer (CH₃CHO)₃ hat eine cyclische Acetalstruktur (2,4,6-Trimethyl-1,3,5-trioxan). Es handelt sich um eine Flüssigkeit (Sdp. 124 °C) mit dem Trivialnamen Paraldehyd.
Das Tetramer (CH₃CHO)₄ hat ebenfalls cyclische Acetalstruktur (2,4,6,8-Tetramethyl-1,3,5,7-tetroxocan). Es handelt sich um einen Feststoff (sublimiert bei 112 °C), auch Metaldehyd genannt. Es wird als Trockenbrennstoff und wegen seiner Giftigkeit auch als Schneckengift (Schneckenkorn) verwendet.
Zumeist enthält Trockenbrennstoff auch höhere Oligomere des Acetaldehyds, wie z.B. Pentamere (CH₃CHO)₅ und Hexamere (CH₃CHO)₆.

Die Oligomere mit Acetalstruktur können leicht wieder durch Säuren gespalten werden.

Tautomerie

Acetaldehyd besitzt ein instabiles Tautomer, den Vinylalkohol oder Ethenol. Dieses einfachste Enol isomerisiert in freiem Zustand unter Normalbedingungen sofort zu Acetaldehyd, sofern es nicht – etwa als Eisencarbonyl- oder Platin-Komplex Pt(acac)(η²-C₂H₃OH)Cl – stabilisiert wird.

Tautomeres Gleichgewicht zwischen Ethanal (Acetaldehyd, links) und Ethenol (Vinylalkohol, rechts)

Wirkungen in der Leber und am Herzen

Die schädlichen Wirkungen des Acetaldehyds in Leber und Herz sind vielfältig. Es bildet Proteinaddukte, die die sogenannte Kupffer-Zellen (Makrophagen der Leber) aktivieren. Diese sezernieren verstärkt Stoffe, die andere Zellen der Leber, die Itozellen, so verändern, dass diese daraufhin verstärkt Kollagen bilden. Das begünstigt die Ausbildung einer Leberzirrhose. Außerdem führt Acetaldehyd über die Aktivierung der NADPH-Oxidase (NOX2) zur vermehrten Bildung von Sauerstoffradikalen, welche die Membranen der Zellen schädigen, so dass diese zugrunde gehen. Davon betroffen sind auch die Mitochondrien der Kardiomyozyten, was zunächst die Fähigkeit der Herzmuskelzellen zur Kontraktion beeinträchtigt und diese im weiteren Verlauf zerstört, so dass es zu einer irreparablen Schädigung des Muskels und schließlich zur chronischen Herzinsuffizienz kommt.

Verwendung

Acetaldehyd ist ein wichtiger Ausgangsstoff in der chemischen Industrie. Acetaldehyd dient beispielsweise zur Herstellung von Essigsäure, Essigsäureanhydrid, Butadien, Acrolein und Pentaerythrit.

Basierend auf einem Artikel in:

Wikipedia.de