Nitrotoluole

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Die Nitrotoluole bilden eine Stoffgruppe in der Chemie und sind aromatische Verbindungen mit einer Methylgruppe (–CH3) und einer Nitrogruppe (–NO2) als Substituenten am Benzolring. Durch unterschiedliche Anordnung der Substituenten (ortho, meta oder para) ergeben sich drei Konstitutionsisomere mit der Summenformel C7H7NO2. Das Stoffgemisch entsteht bei der Nitrierung von Toluol, wobei 2- und 4-Nitrotoluol die Hauptprodukte sind. Nitrotoluole treten als Zwischenprodukte bei der TNT-Herstellung auf und können deshalb oft als Rüstungsaltlast im Boden und Grundwasser nachgewiesen werden.

Nitrotoluole
Name 2-Nitrotoluol 3-Nitrotoluol 4-Nitrotoluol
Andere Namen o-Nitrotoluol,
1-Methyl-2-nitrobenzol,
ONT, 2-NT
m-Nitrotoluol,
1-Methyl-3-nitrobenzol
 
p-Nitrotoluol,
1-Methyl-4-nitrobenzol
 
Strukturformel Struktur von O-Nitrotoluol Struktur von M-Nitrotoluol Struktur von P-Nitrotoluol
CAS-Nummer 88-72-2 99-08-1 99-99-0
PubChem 6944 7422 7473
Summenformel C7H7NO2
Molare Masse 137,14 g·mol−1
Aggregatzustand flüssig fest
Kurzbeschreibung gelbe ölige Flüssigkeit
mit aromatischem Geruch[1]
gelbe Flüssigkeit
mit charakteristischem Geruch[2]
gelbliche Kristalle[3]
 
Schmelzpunkt −4 °C[1] 16 °C[2] 52 °C[3]
Siedepunkt 222 °C[1] 232 °C[2] 238 °C[3]
Löslichkeit praktisch unlöslich in Wasser,
löslich in Aceton, Benzol, Ethanol, Ether und Chloroform
GHS-
Kennzeichnung
Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol
Gefahr[1]
Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol
Achtung[2]
Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol
Gefahr[3]
H- und P-Sätze 302​‐​340​‐​350​‐​361f​‐​411 302​‐​373​‐​411 301+311+331​‐​373​‐​411
keine EUH-Sätze keine EUH-Sätze keine EUH-Sätze
201​‐​202​‐​264​‐​273​‐​301+312​‐​308+313 260​‐​264​‐​270​‐​273
301+312​‐​314
273​‐​280​‐​301+310
302+352+312​‐​304+340+311​‐​314
MAK-Wert Schweiz: 2 ml·m−3 bzw. 11 mg·m−3[4]

Bei der elektrophilen aromatischen Substitution von Toluol mit Salpetersäure ist der +I-Effekt der Methylgruppe für die Stellung des Zweitsubstituenten ausschlaggebend. Als Hauptprodukte entstehen 2-Nitrotoluol (ortho) mit 65 % und 4-Nitrotoluol (para) mit 30 %, 3-Nitrotoluol (meta) dagegen nur zu 5 %.[5]

Nitrierung von Toluol zu Nitrotoluol
Nitrierung von Toluol zu Nitrotoluol

Das 3-Nitrotoluol ist aus 3-Nitro-4-aminotoluol zugänglich, indem man die Aminogruppe diazotiert und das entstandene Diazoniumsalz reduktiv mit Ethanol umsetzt (Dediazonierung).[6]

Die Siedepunkte der drei Isomere liegen nah beieinander, während sich die Schmelzpunkte deutlich unterscheiden. Das 4-Nitrotoluol, das die höchste Symmetrie aufweist, besitzt den höchsten Schmelzpunkt.

Die Nitrotoluole sind Zwischenprodukte bei der Herstellung von Toluidinen, bei der organischen Synthese von Pestiziden, Arznei-, Farb- und Kunststoffen.

2- und 4-Nitrotoluol sind Zwischenprodukte bei der TNT-Herstellung, sie werden zunächst zu 2,4-Dinitrotoluol weiternitriert. 2- und 4-Nitrotoluol werden außerdem Plastiksprengstoffen als Markierungsstoff zugesetzt.[7]

Generell sind die Nitrobenzoesäuren aus den Nitrotoluolen durch Oxidation der Methylgruppe zugänglich. So wird z. B. 4-Nitrotoluol durch Natriumdichromat in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure zur 4-Nitrobenzoesäure oxidiert.[8]

Darstellung von 4-Nitrobenzoesäure
Darstellung von 4-Nitrobenzoesäure

Sicherheitshinweise

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Die Nitrotoluole können explosive Dämpfe bilden, greifen Gummi und Kunststoffe an und sind krebserregend.

Commons: Nitrotoluole – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

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  1. a b c d Eintrag zu 2-Nitrotoluol in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 29. Januar 2024. (JavaScript erforderlich)
  2. a b c d Eintrag zu 3-Nitrotoluol in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 29. Januar 2024. (JavaScript erforderlich)
  3. a b c d Eintrag zu 4-Nitrotoluol in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 29. Januar 2024. (JavaScript erforderlich)
  4. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach Nitrotoluol (3- und 4-Isomer)), abgerufen am 4. März 2020.
  5. Beyer / Walter: Lehrbuch der Organischen Chemie; 19. Auflage; S. Hirzel Verlag; Stuttgart 1981; ISBN 3-7776-0356-2; S. 456.
  6. H. T. Clarke, E. R. Taylor: m-Nitrotoluene In: Organic Syntheses. 3, 1923, S. 91, doi:10.15227/orgsyn.003.0091; Coll. Vol. 1, 1941, S. 415 (PDF).
  7. Jehuda Yinon: Forensic and Environmental Detection of Explosives. John Wiley & Sons, 1999, ISBN 978-0-471-98371-2, S. 167 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  8. O. Kamm, A. O. Matthews: p-Nitrobenzoic acid In: Organic Syntheses. 2, 1922, S. 53, doi:10.15227/orgsyn.002.0053; Coll. Vol. 1, 1941, S. 392 (PDF).