Acetamid

Acetamid ist das Amid der Essigsäure. Acetamid wird als Lösungsmittel verwendet.

Gewinnung und Darstellung

Acetamid wird durch Erhitzen von Ammoniumacetat unter Dehydratisierung hergestellt:<ref name="Römpp Online">Vorlage:RömppOnline</ref>

<math>\mathrm{CH_3COONH_4 \longrightarrow CH_3{-}CO{-}NH_2 + H_2O}</math>

Es kann unter anderem auch durch Umsetzung von Acetylchlorid und Ammoniak erzeugt werden:<ref name="Römpp Online" /> In ähnlicher Weise reagieren auch Acetanhydrid oder Alkylacetate mit Ammoniak.<ref name="Ullmann">C. Le Berre, P. Serp, P. Kalck, G.P. Torrence: Acetic Acid. In: Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2013; Vorlage:DOI.</ref>

<math>\mathrm{H_3C{-}CO{-}Cl + NH_3 \longrightarrow CH_3{-}CO{-}NH_2 + HCl}</math>

Die direkte Reaktion von Keten mit Ammoniak ergibt ebenfalls Acetamid.<ref>S. Hauptmann, J. Graefe, H. Remane: Lehrbuch der organischen Chemie, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1980, S. 382.</ref>

<math>\mathrm{H_2C{=}C{=}O + NH_3 \longrightarrow CH_3{-}CO{-}NH_2}</math>

Acetonitril kann in Gegenwart von sauren oder basischen Katalysatoren zum Acetamid hydrolysiert werden.<ref name="Ullmann" />

<math>\mathrm{CH_3{-}C{\equiv}N + H_2O \rightarrow CH_3{-}CO{-}NH_2}</math>

Eigenschaften

Acetamid bildet farblose, hygroskopische, hexagonale Kristalle, die bei 81 °C schmelzen. Die molare Schmelzenthalpie beträgt 15,6 kJ·mol⁻¹.<ref name="Emons">Emons, H.H.; Naumann, R.; Jahn, K.; Flammersheim, H.J.: Thermal properties of acetamide in the temperature range from 298 K to 400 K. In: Thermochim. Acta 104 (1986) 127–137, Vorlage:DOI.</ref> Es existiert noch eine zweite metastabile polymorphe Kristallform, die bei 69 °C mit einer Schmelzenthalpie von etwa 12,7 kJ·mol⁻¹ schmilzt.<ref name="Emons" /> Die stabile Form kristallisiert in einem trigonalen Kristallgitter und wird durch eine Kristallisation aus Lösungen in organischen Lösungsmitteln wie Ethylacetat gewonnen.<ref name="Kerridge">Kerridge, D.H.: The chemistry of molten acetamide and acetamide complexes. In: Chem. Soc. Rev. 17 (1988) 181–227, Vorlage:DOI.</ref> Die in einem orthorhombischen Gitter kristallisierende metastabile Form resultiert aus einer Kristallisation aus der Schmelze.<ref name="Kerridge" /> Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log₁₀(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 5,3711, B = 2413,323 und C = −45.444 im Temperaturbereich von 338 bis 495 K.<ref name="Stull">Stull, D.R.: Vapor Pressure of Pure Substances. Organic and Inorganic Compounds. In: Ind. Eng. Chem. 39 (1947) 517–540, Vorlage:DOI.</ref> Die mittlere molare Verdampfungsenthalpie beträgt in diesem Temperaturbereich 60,9 kJ·mol⁻¹.<ref name="Stull" /> Flüssiges Acetamid kann Säure-Base-Reaktionen eingehen. Hier kann ein Autoprotolysegleichgewicht formuliert werden. Bei 94 °C beträgt der pK_a-Wert 10,49.<ref name="Kerridge" />

<math>\mathrm{2\,CH_3{-}CO{-}NH_2 \rightleftharpoons CH_3{-}CO{-}NH^{+}_3 + CH_3{-}CO{-}NH^{-}}</math>

Es zersetzt sich oberhalb von 220 °C in die Hauptprodukte Essigsäure, Ammoniak und Acetonitril, wobei Wasser und nitrose Gase als Nebenprodukte auftreten können.<ref name="Kerridge" /><ref name="Römpp Online" />

<math>\mathrm{2\,CH_3{-}CO{-}NH_2 \rightarrow CH_3{-}COOH + CH_3{-}C{\equiv}N +NH_3}</math>

Verwendung

Es dient hauptsächlich als Lösungsmittel, da sich in ihm (im geschmolzenen Zustand) viele Substanzen gut lösen.<ref name="Römpp Online" /> Außerdem findet es Anwendung in der Herstellung von Methylamin. Weiterhin wird es als Weichmacherzusatz in der Leder-, Tuch- und Papierindustrie sowie als Vulkanisationsbeschleuniger für synthetischen Kautschuk eingesetzt.<ref name="Römpp Online" /><ref name="ABC Chemie">Brockhaus ABC Chemie, VEB F. A. Brockhaus Verlag Leipzig 1965, S. 144.</ref> Der stabile 1:1-Komplex mit Bromwasserstoff wird für die Bromierung säureempfindlicher Stoffe verwendet.<ref name="Römpp Online" />

Biologische Bedeutung

Die Kristalle sind brennbar. Beim Verbrennen bilden sich toxische Dämpfe (Stickoxide). Der Stoff reagiert mit Säuren und starken Oxidationsmitteln.

Der Stoff wird inhalativ aufgenommen und reizt die Haut bzw. Augen. Eine Einwirkung von Acetamid ist an Rötungen und Schmerzen zu erkennen. Bei Tierversuchen traten Geburtsschäden auf. Es besteht der Verdacht, dass Acetamid beim Menschen krebserzeugend ist.

Acetamid als Mineral

Datei:Acetamide.jpg

Farblose bis gelbliche Acetamid-Kristalle auf Matrix aus Shamokin, Northumberland County, Pennsylvania

Acetamid konnte 1974 als natürliches Bildungsprodukt in der Kohlegrube bei Tscherwonohrad in der Ukraine gefunden werden. Es wurde daher von der International Mineralogical Association (IMA) als eigenständiges Mineral anerkannt (interne Register-Nr. IMA1974-039). Diese führt es gemäß der Systematik der Minerale nach Strunz (9. Auflage) als Salz organischer Säuren in der Mineralklasse der „Organischen Verbindungen“ unter der System-Nr. „10.AA.20“.<ref>Vorlage:Internetquelle</ref> Die Einstufung als Salz organischer Säuren entspricht allerdings nicht der chemischen Zusammensetzung, da Acetamid ein ungeladenes Molekül ist. Die im englischsprachigen Raum ebenfalls geläufige Systematik der Minerale nach Dana führt das Mineral unter der System-Nr. „50.04.07.01“ (Unterabteilung: Salze organischer Säuren mit verschiedenen Formeln).

Acetamid kristallisiert im trigonalen Kristallsystem mit der kristallchemischen Zusammensetzung CH₃CONH₂,<ref name="StrunzNickel" /> hat eine Mohshärte von 1 bis 1,5 und entwickelt überwiegend farblose, prismatische Kristalle bis etwa fünf Millimeter Länge und glas- bis fettglänzenden Oberflächen, aber auch Stalaktiten und körnige Mineral-Aggregate.

Es kommt jedoch auch in einer metastabilen Form mit einer orthorhombischen Kristallstruktur mit der Vorlage:Raumgruppe vor.<ref name="DOI10.1107/S0365110X65002128">W. C. Hamilton: The crystal structure of orthorhombic acetamide. In: Acta Crystallographica. 18, S. 866, Vorlage:DOI.</ref>

Acetamid bildet sich bei einer Temperatur zwischen 50 °C und 150 °C in ammoniakreichen Bereichen brennender Kohlehalden (Kohlebrand). Aufgrund seiner Flüchtigkeit und Löslichkeit ist das Mineral nicht beständig und kann daher nur bei trockenem Wetter gefunden werden.<ref name="Handbookofmineralogy">Acetamid. (PDF; 66 kB) In: Handbook of Mineralogy.</ref>

Bisher ist nur die Typlokalität Tscherwonohrad als Fundort für Acetamid bekannt.<ref name="Mindat">Mindat: Acetamide (englisch).</ref>

Literatur

B. I. Srebrodol'skii: Acetamide – a new mineral. In: Zapiski Vserossiyskogo Mineralogicheskogo Obshchestva. (1975): 104(3), S. 326–328; In: American Mineralogist. (1976): 61, S. 338.
M. Windholz, S. Budavari, R.F. Blumetti, E.S. Otterbein (Hrsg.): The Merck Index. 10. Auflage. Merck & Co., Rahway (NJ, USA) 1983.
B. I. Srebrodol'skii: Phases of mineral formation on spoil heaps of coal mines. Doklady Acad. Nauk SSSR: 290 (1986): 1730174.
Frederic Senti, David Harker: The Crystal Structure of Rhombohedral Acetamide. In: J. Am. Chem. Soc., 62 (8), 1940, S. 2008–2019; Vorlage:DOI.
W. A. Denne, R. W. H. Small: A Refinement of the Structure of Rhombohedral Acetamide. In: Acta Crystallographica, B27, 1971, S. 1094–1098; Vorlage:DOI.

Einzelnachweise

Vorlage:Normdaten