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Brenzcatechin

Dihydroxiphenol, Benzolderivat, chemische Verbindung

Brenzcatechin (1,2-Dihydroxybenzol) ist ein zweiwertiges Phenol, ein aromatischer Alkohol. Es besitzt zwei benachbarte, sich in sogenannter ortho-Position befindende Hydroxygruppen an einem Benzolring.

Strukturformel
Strukturformel von Brenzcatechin
Allgemeines
Name Brenzcatechin
Andere Namen
  • 1,2-Dihydroxybenzol
  • Benzol-1,2-diol
  • Pyrocatechin
  • Pyrocatechol, kurz Catechol (Katechol)
  • o-Dihydroxybenzol
  • weniger gebräuchlich: FSM-diol
Summenformel C6H6O2
Kurzbeschreibung

farblose Kristalle[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 120-80-9
EG-Nummer 204-427-5
ECHA-InfoCard 100.004.025
PubChem 289
Wikidata Q282440
Eigenschaften
Molare Masse 110,11 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

1,34 g·cm−3 [1]

Schmelzpunkt

105 °C[1]

Siedepunkt

245 °C[1]

Dampfdruck

20 Pa (20 °C)[1]

Löslichkeit
  • gut in Wasser (451 g·l−1 bei 20 °C)[1]
  • löslich in vielen organischen Lösungsmitteln und Alkalien[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[3] ggf. erweitert[1]
06 – Giftig oder sehr giftig 08 – Gesundheitsgefährdend 05 – Ätzend

Gefahr

H- und P-Sätze H: 301+311​‐​332​‐​315​‐​317​‐​318​‐​341
P: 280​‐​301+310​‐​305+351+338​‐​312 [1]
MAK

Schweiz: 5 ml·m−3 bzw. 23 mg·m−3[4]

Toxikologische Daten

260 mg·kg−1 (LD50Ratteoral)[5]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Die englische Bezeichnung ist Catechol (Kurzform von Pyrocatechol), nach IUPAC wird es auch 1,2-Dihydroxybenzen oder Benzen-1,2-diol genannt.

Außer Brenzcatechin (1,2-Dihydroxybenzol) existieren zwei weitere stellungsisomere Formen, nämlich das Resorcin (1,3-Dihydroxybenzol) und das Hydrochinon (1,4-Dihydroxybenzol).

Geschichte und VorkommenBearbeiten

Der Trivialname der chemischen Verbindung geht auf die Gerber-Akazie (Acacia catechu) zurück. Aus deren Pflanzensaft, der Catechin enthält, wurde sie erstmals 1839 von dem Chemiker K. Reinsch durch trockene Destillation, sogenanntes Brenzen (altertümliche Bezeichnung für Pyrolyse), isoliert. Außerdem sind für Brenzcatechin die Bezeichnungen Pyrocatechin und Pyrocatechol geläufig.

Brenzcatechin ist im Pflanzenreich verbreitet und kann durch Pyrolyse (Brenzreaktion) natürlicher Rohstoffe wie Holz, Kohle und Lignin erhalten werden. Es ist mehrheitlich in Baumharz und Buchenholzteer, früher wurde es auch aus den Schwelwässern[6] der Braunkohle gewonnen.[7]

Gewinnung und DarstellungBearbeiten

Brenzcatechin lässt sich mit Hilfe einer Alkalischmelze[8] von o-Chlorphenol oder o-Phenolsulfonsäure darstellen.

Auch durch Hydrolyse von 2-Chlorphenol mit Natronlauge bei höherer Temperatur in Gegenwart von Kupfersulfat, auch in Gegenwart von Bariumhydroxid und Kupfer(I)-chlorid[7] oder durch den oxidativen Abbau von Salicylaldehyd mit Wasserstoffperoxid und Natronlauge (Dakin-Reaktion).[9] Ebenso ist eine Etherspaltung von Guajacol mit Bromwasserstoff möglich.

EigenschaftenBearbeiten

Brenzcatechin bildet farblose Kristalle, die mit Wasserdampf leicht flüchtig sind. An der Luft und bei Lichteinfall wird es instabil und oxidiert zu 1,2-Benzochinon (Autoxidation).

Die wässrige Lösung, ist farblos, wird aber bei pH-Werten über 7 in Gegenwart von Sauerstoff schnell durch Oxidation braun. In neutraler Lösung ergibt die Kombination mit Eisen(III)-chlorid eine Grünfärbung. Diese Reaktion kann zur Unterscheidung der Dihydroxybenzole dienen: Resorcin gibt eine violette Färbung, Hydrochinon eine Blaufärbung, die nach kurzer Zeit wieder verschwindet, da das Hydrochinon vom Eisen(III)-chlorid zum p-Benzochinon oxidiert wird, das keine Farbreaktion zeigt.[10] Mit Blei(II)-acetat bildet sich dagegen ein farbloser Niederschlag. Eine blaugrüne Färbung gibt die Reaktion von Brenzcatechin mit „Vanadinschwefelsäure“ → Mandelin-Reagenz.[11][12] Ebenfalls eine blaugrüne Färbung gibt die Reaktion mit Chlorkalk.[12] Brenzcatechin ist ein starkes Reduktionsmittel, das Fehlingsche Lösung, Benedicts Reagenz und ammoniakalische Silbernitratlösung zu reduzieren vermag.

VerwendungBearbeiten

Die Verwendungsmöglichkeiten von Brenzcatechin liegen in der Fototechnik als Entwickler. Zum Einsatz kommt es als Antioxidations- und Desinfektionsmittel. In der organischen Synthese spielt es eine Rolle als Ausgangsmaterial für Farbstoffe, Riechstoffe und Arzneimittel sowie als Schutzgruppe für Carbonylverbindungen. Etwa 50 % des synthetischen hergestellten Brenzcatechins wird zur Herstellung von Pestiziden verwendet, wobei der Rest als Vorstufe zu Chemikalien zur Herstellung von Parfüms und Arzneimitteln dient.[13]

Das Hydroborierungsmittel Catecholboran[14] ist ein Derivat von Brenzcatechin. Methylierungen ergeben Guajacol (Monomethylether) und Veratrol (Dimethylether):

NaturstoffeBearbeiten

Vom Brenzcatechin und seinen Methylethern Guajacol und Veratrol leiten sich zahlreiche Naturstoffe ab, darunter das bekannte Vanillin. Die vorgenannten drei Basisverbindungen entstehen durch Decarboxylierung aus den entsprechenden Säuren: z. B. Veratrol aus Veratrumsäure. Veratrumaldehyd wird wiederum aus Veratrol mittels Vilsmeier-Formylierung dargestellt.[15]

–CH2OH –CHO –COOH
 
Brenzcatechin
 
Protocatechualkohol
 
Protocatechualdehyd
 
Protocatechusäure
 
Guajacol
 
Vanillylalkohol
 
Vanillin
 
Vanillinsäure
 
Guajacol
 
Isovanillylalkohol
 
Isovanillin
 
Isovanillinsäure
 
Veratrol
 
Veratrylalkohol
 
Veratrumaldehyd
 
Veratrumsäure

NachweisBearbeiten

Zum qualitativ-analytischen Nachweis entsteht bei der Bromierung mit Kaliumbromid und Brom[16] das Tetrabromderivat mit einem Schmelzpunkt von 192 °C.[17]

SicherheitshinweiseBearbeiten

Die Dihydroxybenzole reizen Augen, Haut und Atemwege. Sie sind gesundheitsschädlich bei Berührung mit der Haut und beim Verschlucken. Brenzcatechin ist giftig für Wasserorganismen und daher als umweltgefährlich in Wassergefährdungsklasse 2 eingestuft.[1] Auf Vorschlag der französischen Chemikalienbehörde wurde 2015 und 2016 die chemikalienrechtliche Einstufung von Brenzcatechin überarbeitet. Der Ausschuss für Risikobewertung (RAC) der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) hat am 16. September 2016 die Einstufung für Brenzcatechin wie folgt entschieden: Brenzcatechin wird als krebserzeugend Carc 1B, Muta 2 sowie Acute Tox 3 für orale und dermale Gabe eingestuft. Die Warnhinweise wurden festgelegt auf H301, H311, H341 und H350. Die Einstufungen als Skin Irrit 2 und Eye Irrit 2 wurden mit den entsprechenden Warnhinweisen H315 und H319 beibehalten.[18] Diese Einstufung des RAC muss noch von der EU-Kommission in geltendes Recht umgesetzt werden aber sie stellt mit der Veröffentlichung den Stand des Wissens dar, der von Unternehmen und Behörden berücksichtigt werden muss.

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. a b c d e f g h i Eintrag zu Brenzcatechin in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 6. Dezember 2015 (JavaScript erforderlich).
  2. Eintrag zu Brenzcatechin. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 10. Dezember 2014.
  3. Eintrag zu Pyrocatechol im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
  4. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (SUVA): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte für Brenzcatechin, abgerufen am 2. November 2015.
  5. Eintrag zu Brenzcatechin. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 2. August 2018.
  6. Schwelwasser auf universal_lexikon.deacademic.com, abgerufen am 1. August 2016.
  7. a b Hans R. Schweizer: Künstliche Organische Farbstoffe und Ihre Zwischenprodukte, Springer-Verlag, 13. März 2013, ISBN 978-3-642-87245-7, S. 142.
  8. Alkalischmelze auf spektrum.de, abgerufen 1. August 2016.
  9. Brenzcatechin auf spektrum.de, abgerufen 1. August 2016.
  10. Uni Regensburg: Versuchsanleitung zum Nachweis von Dihydroxybenzolen (Peter Keusch).
  11. K. F. Mandelin, St. Petersburg: Über Vanadinschwefelsäure, ein neues Reagens für Alkoloide, E. Wienecke, 1883.
  12. a b Joseph Schomacker: Beitrag zum forensisch-chemischen Nachweise des Resorcin und Brenzcatechin im Thierkörper (PDF; 1,3 MB), Dissertation, 1886, Universität Dorpat.
  13. Fiegel, Helmut et al.: Phenol Derivatives, In: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 15 Juni 2000, doi:10.1002/14356007.a19_313.
  14. Externe Identifikatoren von bzw. Datenbank-Links zu Catecholboran: CAS-Nummer: 274-07-7, EG-Nummer: 205-991-5, ECHA-InfoCard: 100.005.447, PubChem: 6327445, Wikidata: Q730606.
  15. Autorengemeinschaft: Organikum, 19. Auflage, Johann Ambrosius Barth, Leipzig · Berlin · Heidelberg 1993, ISBN 3-335-00343-8, S. 345.
  16. Autorengemeinschaft: Organikum, 19. Auflage, Johann Ambrosius Barth, Leipzig · Berlin · Heidelberg 1993, ISBN 3-335-00343-8, S. 331.
  17. Autorengemeinschaft: Organikum, 19. Auflage, Johann Ambrosius Barth, Leipzig · Berlin · Heidelberg 1993, ISBN 3-335-00343-8, S. 653.
  18. RAC-Entscheidung vom 16. September 2016