Morpholin

Vorlage:Infobox Chemikalie

Morpholin ist eine heterocyclische, bei Raumtemperatur flüssige organische Verbindung mit der Summenformel C₄H₉NO. Der gesättigte Sechsring enthält sowohl eine Ether-Gruppe als auch eine sekundäre Amin-Gruppe; nach dem Hantzsch-Widman-System ist es somit ein hydriertes (und daher gesättigtes) Oxazin bzw. ein Oxazinan.

Gewinnung und Darstellung

Zur großtechnischen Herstellung von Morpholin setzt man Diethylenglycol mit Ammoniak bei Temperaturen von 130–240 °C und Drücken von 150–240 bar in Gegenwart von Nickel-, Kupfer- und Cobaltoxid-Katalysatoren, welche auf Aluminiumoxid (Al₂O₃) geträgert sind, um.<ref name="VERFAHREN">Vorlage:Patent</ref>

Umsetzung von Diethylenglykol mit Ammoniak zu Morpholin und Wasser in Gegenwart eines auf Aluminiumoxid geträgerten Nickel- und Kupferoxid-Katalysators

Die komplette Reaktion verläuft dabei in der flüssigen Phase in einem kontinuierlichen Rohr- oder Rohrbündelreaktor. Der Katalysator wird als Festbett angeordnet und die Umsetzung bevorzugt in der Rieselfahrweise durchgeführt. Die Reinigung und Aufarbeitung des Produkts erfolgt durch mehrstufige Destillation in Rektifikationskolonnen.<ref name="VERFAHREN" />

Außerdem kann Morpholin aus Diethanolamin<ref name=Roempp>Vorlage:RömppOnline</ref> oder aus Bis(2-chlorethyl)ether gewonnen werden. Diese Verfahren haben allerdings keine großtechnische Bedeutung.<ref name="Hauptmann">Siegfried Hauptmann: Organische Chemie, Verlag Harry Deutsch, Thun 1985, ISBN 3-87144-902-4, S. 602.</ref>

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Morpholin ist eine brennbare, hygroskopische, farblose Flüssigkeit mit aminartigem Geruch.<ref name=Roempp /> Mit Wasser reagiert es leicht basisch. Der Siedepunkt bei Normaldruck liegt bei 128,95 °C.<ref name="Sovova">Sovova, M.; Boublik, T.: Liquid-vapor equilibrium. Part C. Vapor-liquid equilibrium in the water(1)-morpholine(2) system at the pressures of 50 and 75 kPa in Collect. Czech. Chem. Commun. 51 (1986) 1899.</ref> Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend ln(P) = A−(B/(T+C)) (P in kPa, T in K) mit A = 14,5733, B = 3384,26 und C = −61,453 im Temperaturbereich von 308 bis 393 K.<ref name="Lee">Ming-Jer Lee, Chang-Ching Su, Ho-mu Lin: Vapor Pressures of Morpholine, Diethyl Methylmalonate, and Five Glycol Ethers at Temperatures up to 473.15 K in J. Chem. Eng. Data 50 (2005) 1535–1538, doi:10.1021/je049627d.</ref>

Sicherheitstechnische Kenngrößen

Morpholin bildet leicht entzündliche Dampf-Luft-Gemische. Die Verbindung hat einen Flammpunkt von 31 °C.<ref name="GESTIS" /><ref name="Brandes">E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen. Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase. Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft, Bremerhaven 2003.</ref> Der Explosionsbereich liegt zwischen 1,8 Vol.‑% (64 g/m³) als untere Explosionsgrenze (UEG) und 15,2 Vol.‑% (550 g/m³) als obere Explosionsgrenze (OEG).<ref name="GESTIS" /><ref name="Brandes" /> Die Grenzspaltweite wurde mit 0,92 mm bestimmt.<ref name="GESTIS" /><ref name="Brandes" /> Es resultiert damit eine Zuordnung in die Explosionsgruppe IIA.<ref name="Brandes" /> Die Zündtemperatur beträgt 275 °C.<ref name="GESTIS" /> Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T3.

Sicherheitshinweise

Morpholin ist gesundheitsschädlich beim Einatmen, Verschlucken und Berührung mit der Haut. Es verursacht Verätzungen. Einatmen von Morpholin führt zu Lungenödemen und nachfolgenden Leber- und Nierenschäden. Mit nitrosierenden Verbindungen (z. B. Nitriten, Stickoxiden) können sich Nitrosamine bilden, welche krebserregend wirken können.

Morpholin hat eine LD₅₀ von 500 mg·kg⁻¹ (dermal, Kaninchen), sowie 1910 mg·kg⁻¹ (oral, Ratte).

Verwendung

Zusatz zu Wasser- und Dampfsystemen als Korrosionsinhibitor und zur Anpassung des pH-Wertes<ref name=Roempp />
Herstellung von Vulkanisationshilfsmitteln für die Kautschuk- und Gummiindustrie
Zusatz bei der Betonverarbeitung
Zusatz zu Wachsen, die zur Behandlung der Oberflächen von frischem Obst angewendet werden. Diese Verwendung ist in den EU-Staaten nicht zugelassen, aber z. B. in den USA, Kanada und Südamerika.<ref>Europäisches Parlament: Betrifft: Einfuhrverbot für chilenische Äpfel, Parlamentarische Anfrage des Abgeordneten Filip Kaczmarek vom 24. Januar 2011.</ref>
Herstellung der Arzneistoffe Bufexamac, Dextromoramid, Doxapram, Emorfazon, Fenclofenac, Folescutol, Fomocain, Molindon,<ref group="S">Vorlage:Substanzinfo</ref> Moracizin, Morinamid,<ref group="S">Vorlage:Substanzinfo</ref> Naproxen, Sulmetocin,<ref group="S">Vorlage:Substanzinfo</ref> Timolol und Trimetozin<ref name="Kleemann">Axel Kleemann, Jürgen Engel, Bernd Kutscher und Dieter Reichert: Pharmaceutical Substances, 4. Auflage (2000) 2 Bände erschienen im Thieme-Verlag Stuttgart, ISBN 978-1-58890-031-9; seit 2003 online mit halbjährlichen Ergänzungen und Aktualisierungen.</ref> sowie dem PI3K-Inhibitor GDC-0941<ref>Vorlage:Literatur</ref>
In der organischen Synthese als schwache Aminbase<ref name=Roempp />
Speziell zur Synthese von Phenylessigsäurederivaten nach dem Willgerodt-Kindler-Verfahren
Bei der Synthese von Enaminen, die ihrerseits wichte Synthesebausteine sind
Eine Klasse von Fungiziden (Aldimorph, Dodemorph, Fenpropimorph, Tridemorph) hat Morpholin als gemeinsames Strukturmotiv<ref>Vorlage:Literatur</ref>

Einzelnachweise

Externe Links zu erwähnten Verbindungen