Quelltext der Seite N-Methyl-2-pyrrolidon

{{SEITENTITEL:''N''-Methyl-2-pyrrolidon}}
{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel       = [[Datei:1-methylpyrrolidin-2-one 200.svg|Strukturformel von ''N''-Methyl-2-pyrrolidon]]
| Name                 = ''N''-Methyl-2-pyrrolidon
| Andere Namen         = * 1-Methyl-2-pyrrolidon
* 1-Methylpyrrolidin-2-on ([[IUPAC-Nomenklatur|IUPAC]])
* ''N''-Methylbutyrolactam
* ''N''-Methyl-γ-lactam
* ''N''-Methyl-2-pyrrolidinon
* {{INCI|Name=METHYL PYRROLIDONE |ID=35322 |Abruf=2021-11-01}}
| Summenformel         = C<sub>5</sub>H<sub>9</sub>NO
| CAS                  = {{CASRN|872-50-4}}
| EG-Nummer            = 212-828-1
| ECHA-ID              = 100.011.662
| PubChem              = 13387
| ChemSpider           = 12814
| DrugBank             = DB12521
| Beschreibung         = [[Hygroskopie|hygroskopische]], photosensitive, farblose Flüssigkeit mit aminartigem Geruch<ref name="GESTIS" />
| Molare Masse         = 99,13 g·[[mol]]<sup>−1</sup>
| Aggregat             = flüssig
| Dichte               = 1,03 g·cm<sup>−3</sup> (20&nbsp;°C)<ref name="GESTIS"/>
| Schmelzpunkt         = −24 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="GESTIS"/>
| Siedepunkt           = 203 °C<ref name="GESTIS"/>
| Dampfdruck           = *0,32 h[[Pascal (Einheit)|Pa]] (20 °C)<ref name="GESTIS"/>
* 0,7 hPa (30,6 °C)<ref name="GESTIS" />
* 1,33 hPa (40 °C)<ref name="GESTIS" />
* 2,5 hPa (50 °C)<ref name="GESTIS" />
| Löslichkeit          = mischbar mit Wasser, [[Ethanol]], [[Aceton]], [[Diethylether]], [[Essigsäureethylester]], [[Chloroform]], [[Benzol]]<ref name="Sigma"/>
| Brechungsindex       = 1,470 (20 °C)<ref name="Sigma" />
| CLH                  = {{CLH-ECHA|ID=100.011.662|Name=1-methyl-2-pyrrolidone|Abruf=2016-02-01}}
| Quelle GHS-Kz        = <ref name="GESTIS">{{GESTIS|Name=N-Methyl-2-pyrrolidon|ZVG=13700|CAS=872-50-4|Abruf=2025-01-10}}</ref>
| GHS-Piktogramme      = {{GHS-Piktogramme|08|07}}
| GHS-Signalwort       = Gefahr
| H                    = {{H-Sätze|315|319|335|360D}}
| EUH                  = {{EUH-Sätze|-}}
| P                    = {{P-Sätze|202|261|264|302+352|305+351+338|308+313}}
| Quelle P             = <ref name="GESTIS" />
| REACH                = {{REACH|ECHA-ID=100.011.662|Zulassungspflicht=|Artikel57=c|Abruf=2015-01-06}}
| MAK                  = * [[Deutsche Forschungsgemeinschaft|DFG]]: 20&nbsp;ml·m<sup>−3</sup> bzw. 82&nbsp;mg·m<sup>−3</sup><ref name="GESTIS" />
* Schweiz: 20&nbsp;ml·m<sup>−3</sup> bzw. 80&nbsp;mg·m<sup>−3</sup><ref>{{SUVA-MAK |Name=N-Methyl-2-pyrrolidon |CAS-Nummer=872-50-4 |Abruf=2019-09-19}}</ref>
| ToxDaten             = {{ToxDaten |Typ=LD50 |Organismus=Ratte |Applikationsart=oral |Wert=3914 mg·kg<sup>−1</sup> |Bezeichnung= |Quelle=<ref>W. Bartsch, G. Sponer, K. Dietmann, G. Fuchs: ''Acute toxicity of various solvents in the mouse and rat. LD50 of ethanol, diethylacetamide, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, glycerine, N-methylpyrrolidone, polyethylene glycol 400, 1,2-propanediol and Tween 20.'' In: ''Arzneimittel-Forschung.'' Band 26, Nummer 8, 1976, S.&nbsp;1581–1583, PMID 1036956.</ref> }}
}}

'''''N''-Methyl-2-pyrrolidon''' ('''NMP''') ist eine [[chemische Verbindung]]. Sie kann als Lactam der ''N''-Methylaminobuttersäure gesehen werden und ist somit ein [[Lactam|γ-Lactam]].

== Gewinnung und Darstellung ==
''N''-Methyl-2-pyrrolidon wird großtechnisch durch Reaktion von [[γ-Butyrolacton]] mit [[Methylamin]] bei Temperaturen von 250–400&nbsp;°C und Drücken von 60–120&nbsp;bar  in [[Adiabatische Zustandsänderung|adiabatisch]] betriebenen Rohrreaktoren hergestellt:<ref name="ULLMANN">Albrecht Ludwig Harreus, R. Backes, J.‐O. Eichler, R. Feuerhake, C. Jäkel, U. Mahn, R. Pinkos, R. Vogelsang: ''2‐Pyrrolidone.'' In: ''[[Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry]].'' Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA., 15. Oktober 2011, S.&nbsp;3, {{DOI|10.1002/14356007.a22_457.pub2}}.</ref>

[[Datei:Industrial synthesis of N-methyl-2-pyrrolidone.svg|rahmenlos|hochkant=2.2|zentriert|Industrielle Synthese von N-Methyl-2-pyrrolidon durch Reaktion von γ-Butyrolacton mit Methylamin]]

Die Reaktion verläuft [[Exotherme Reaktion|exotherm]]. Das Produktgemisch wird im Anschluss entspannt und mittels [[Destillation]] aufgetrennt. Die [[Ausbeute (Chemie)|Ausbeute]] an ''N''-Methyl-2-pyrrolidon beträgt für gewöhnlich mehr als 97 %.<ref name="ULLMANN" />

Der Ausgangsstoff [[γ-Butyrolacton]] wird selbst praktisch ausschließlich aus [[1,4-Butandiol]] produziert, welches wiederum durch zahlreiche Prozesse aus [[Fossiler Rohstoff|fossilen]] oder [[Nachwachsender Rohstoff|nachwachsenden Rohstoffen]] erzeugt werden kann.

== Eigenschaften ==
=== Physikalische Eigenschaften ===
''N''-Methyl-2-pyrrolidon ist eine lichtempfindliche, hygroskopische, farblose bis gelbliche Flüssigkeit mit schwach aminartigem Geruch, welche mischbar mit Wasser ist.<ref name="GESTIS" /> Die [[Viskosität]] bei 25&nbsp;°C beträgt 1,65&nbsp;mPa·s, die Oberflächenspannung 40,7&nbsp;mN/m.<ref name="Sigma">{{Sigma-Aldrich|SIAL|328634|Name=1-Methyl-2-pyrrolidinone|Abruf=2011-06-16}}</ref> Unter Normaldruck siedet die Verbindung bei 203&nbsp;°C. Die [[Dampfdruck]]funktion ergibt sich nach [[Antoine-Gleichung|Antoine]] entsprechend log<sub>10</sub>(''P'') = A−(B/(''T''+C)) (''P'' in kPa, ''T'' in K) mit A = 7,4, B = 2570 und C = 0 im Temperaturbereich von 361&nbsp;K bis 477&nbsp;K.<ref name="Brandes">E. Brandes, W. Möller: ''Sicherheitstechnische Kenngrößen – Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase.'' Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft GmbH, Bremerhaven 2003.</ref>

[[Datei:Vapour pressure methylpyrrolidone.svg|333px|Dampfdruckfunktion von NMP]]

Die Dichte von NMP sinkt mit steigender Temperatur. Die Funktion der Temperaturabhängigkeit kann mit einer quadratischen Gleichung nach ρ=α+β·T+γ·T<sup>2</sup> mit α = 1,26202, β = −7,0026·10<sup>−4</sup> , γ = −2,8771·10<sup>−7</sup> und T = Temperatur in Kelvin beschrieben werden.<ref name="Kneisl"/>

{| class="wikitable centered" style="text-align:center; font-size:90%"
|+ Dichte von NMP<ref name="Kneisl">P. Kneisl, J. W. Zondlo: ''Vapor pressure, liquid density, and the latent heat of vaporization as functions of temperature for four dipolar aprotic solvents.'' In: ''[[Journal of Chemical & Engineering Data]].'' 32, 1987, S. 11–13, {{DOI|10.1021/je00047a003}}.</ref>
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" | [[Temperatur]] in °C || 25 || 32 || 40 || 60 || 80 || 100
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" | [[Dichte]] in g·cm<sup>−3</sup> || 1,0278 || 1,0215 || 1,0144 || 0,9968 || 0,9790 || 0,9606
|}

Die spezifische [[Wärmekapazität]] steigt mit der Temperatur.<ref name="Ullmann" />
{| class="wikitable centered" style="text-align:center; font-size:90%"
|+ Spezifische Wärmekapazität von NMP<ref name="Ullmann">R.B.; Harreus, R. Backes, J.-O. Eichler, R. Feuerhake, C. Jäckel, U. Mahn, R. Pinkos, R. Vogelsang: ''2-Pyrrolidone'', in: ''[[Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie]]'', Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2011; {{DOI|10.1002/14356007.pub2}}.</ref>
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" | [[Temperatur]] in °C || 0 || 25 || 50 || 100 
|-
| class="hintergrundfarbe5" align="left" | [[Spezifische Wärmekapazität]] in kJ·kg<sup>−1</sup>·K<sup>−1</sup> || 1,70 || 1,78 || 1,86 || 2,03 
|}

Wichtige thermodynamische Größen werden in der folgenden Tabelle gegeben:
{| class="wikitable centered" 
|+Zusammenstellung der wichtigsten thermodynamischen Eigenschaften
|- class="hintergrundfarbe6"
!width = "30%"| Eigenschaft
!width = "10%"| Typ
!width = "30%"| Wert [Einheit]
!width = "30%"| Bemerkungen
|-
| [[Standardbildungsenthalpie]] 
| Δ<sub>f</sub>H<sup>0</sup><sub>liquid</sub><br />Δ<sub>f</sub>H<sup>0</sup><sub>gas</sub>
| −265,73&nbsp;kJ·mol<sup>−1</sup><ref name="Steele">Steele, W.V.; Chirico, R.D.; Nguyen, A.; Hossenlopp, I.A.; Smith, N.K.: ''Determination of ideal-gas enthalpies of formation for key compounds'' in Am. Inst. Chem. Eng. Symp. Ser. (AIChE Symp. Ser.), 1990, 138–154.</ref><br /> −210,85&nbsp;kJ·mol<sup>−1</sup> <ref name="Steele"/>
| als Flüssigkeit<br />als Gas
|-
| [[Verbrennungsenthalpie]]
| Δ<sub>c</sub>H<sup>0</sup><sub>liquid</sub>
| −2988,05&nbsp;kJ·mol<sup>−1</sup><ref name="Steele"/>
| als Flüssigkeit
|-
| [[Kritischer Punkt (Thermodynamik)|Kritische Temperatur]] 
| T<sub>c</sub>
| 721,7&nbsp;K<ref name="Gude">Gude, M.T.; Teja, A.S.: ''The Critical Properties of Several n-Alkanals, Tetralin and NMP'' in Experimental Results for DIPPR 1990-91 Projects on Phase Equilibria and Pure Component Properties, 1994, 1994, DIPPR Data Series No. 2, S.&nbsp;174–83.</ref><ref name="Teja"/>
| 
|-
| [[Kritischer Druck]] 
| p<sub>c</sub>
| 45,2&nbsp;bar<ref name="Gude"/>
| 
|-
| [[Kritischer Punkt (Thermodynamik)|Kritische Dichte]] 
| ρ<sub>c</sub>
| 3,22&nbsp;mol·l<sup>−1</sup><ref name="Teja">Teja, A.S.; Anselme, M.J., The critical properties of thermally stable and unstable fluids. II. 1986 results, AIChE Symp. Ser., 1990, 86, 279, 122–127.</ref>
| 
|-
| [[Schmelzenthalpie]] 
| Δ<sub>f</sub>H
| 18,1&nbsp;kJ·mol<sup>−1</sup><ref name="Lisicki">Lisicki, Z.; Jamróz, M.E.: ''(Solid + liquid) equilibria in (polynuclear aromatic+ tertiary amide) systems'' in [[J. Chem. Thermodyn.]] 32 (2000)  1335–1353, {{DOI|10.1006/jcht.2000.0685}}.</ref>
| beim Schmelzpunkt
|-
| [[Verdampfungsenthalpie]] 
| Δ<sub>V</sub>H
| 49,5&nbsp;kJ·mol<sup>−1</sup><ref name="Palczewska-Tulinska">Palczewska-Tulinska, M.; Oracz, P.: ''Vapor Pressures of 1-Methyl-2-pyrrolidone, 1-Methyl-azepan-2-one, and 1,2-Epoxy-3-chloropropane'' in [[J. Chem. Eng. Data]] 52 (2007) 2468–2471, {{DOI|10.1021/je700398k}}.</ref>
| beim Normaldrucksiedepunkt
|}

NMP hat einen [[Brechungsindex]], der dem von handelsüblichem Glas sehr nahekommt (1,4700). Folglich verschwinden Glasstäbe und Glaspipetten optisch nahezu in dieser Chemikalie.

=== Chemische Eigenschaften ===
NMP ist eine sehr schwache Base.<ref name="Ullmann" /> Bei Behandlung mit [[Chlorwasserstoff]] kann ein festes [[Hydrochloride|Hydrochlorid]] erhalten werden, welches bei 86–88&nbsp;°C schmilzt.<ref name="Römpp">{{RömppOnline|ID=RD-13-02038|Name=N-Methyl-2-pyrrolidon|Abruf=2012-02-07}}</ref> Die [[wässrige Lösung]] reagiert alkalisch.<ref name="GESTIS" /> Eine 10%ige wässrige Lösung zeigt einen [[pH-Wert]] von 7,7 bis 8,0.<ref name="Ullmann" /> Die Verbindung ist chemisch sehr stabil. Der Lactam-Ring kann nur mittels starker Säuren und Basen geöffnet werden, wobei die 4-''N''-Methylaminobuttersäure resultiert.<ref name="Ullmann" /> NMP ist nur begrenzt gegenüber [[Sauerstoff]] stabil, wobei die Oxidation an der 5-Position ansetzt und über verschiedenen Zwischenstufen das [[N-Methylsuccinimid|''N''-Methylsuccinimid]] gebildet wird.<ref name="Ullmann" /> Dieses Produkt kann unter Verwendung von [[Rutheniumtetroxid]] als [[Oxidationsmittel]] gezielt aus NMP hergestellt werden.<ref>S. Yoshifuji, Y. Arakawa, Y. Nitta: ''Ruthenium Tetroxide Oxidation of N-Alkyllactams'' in [[Chem. Pharm. Bull.]] 35 (1987) 357–363, {{DOI|10.1248/cpb.35.357}}, [https://www.jstage.jst.go.jp/article/cpb1958/35/1/35_1_357/_pdf pdf].</ref> Mit Halogenierungsmitteln, wie [[Phosgen]] oder [[Phosphorpentachlorid]] reagiert die Verbindung zum 2-Chlor-1-methylpyrrolidiniumchlorid, welches mit verschiedenen Nucleophilen, z.&nbsp;B. Aminen oder Alkoxiden weiter umgesetzt werden kann.<ref name="Ullmann" /><ref name="Eilingsfeld1">Eilingsfeld, H.; Seefelder, M.; Weidinger, H.: ''Amidchloride und Carbamidchloride'' in [[Angew. Chem.]] 72 (1960) 836–845, {{DOI|10.1002/ange.19600722208}}.</ref><ref name="Eilingsfeld2">Eilingsfeld, H.; Seefelder, M.; Weidinger, H.: ''Synthesen mit Amidchoriden, I. Reaktionen an der funktionellen Gruppe N.N-disubstituierter Carbonsäureamidchloride'' in [[Chem. Ber.]] 96 (1963) 2671–2690, {{DOI|10.1002/cber.19630961023}}.</ref>

[[Datei:N-Methyl-2-pyrrolidone reaction01.svg|rahmenlos|hochkant=3.2|zentriert]]

NMP wirkt bei der Synthese von Carbonsäurechloriden aus den [[Carbonsäuren]] als Katalysator.<ref name="Eilingsfeld1" /><ref name="Eilingsfeld2" /> Mit starken Basen wie [[Lithiumdiisopropylamid]] kann NMP in der 3-Stellung deprotoniert werden, wobei eine Amidenolatstruktur gebildet wird, die mit Alkylhalogeniden<ref>Hullot, P.; Cuvigny, T.; Larcheveque, M.; Normant, H.: ''Milieux hyperbasiques: préparation et alkylation de carbanions en α d'amides N,N-disubstitués. Application à la synthèse de la d,l-pipéritone'' in [[Can. J. Chem.]] 54 (1976) 1098–1104, {{DOI|10.1139/v76-157}}, [https://cdnsciencepub.com/doi/pdf/10.1139/v76-157 pdf].</ref> oder Arylbromiden<ref>Stewart, J.D.; Fields, S.C.; Kochhar, K.S.; Pinnick, H.W.: ''α-Arylation of pyrrolidinones'' in [[J. Org. Chem.]] 52 (1987) 2110–2113, {{DOI|10.1021/jo00386a045}}.</ref> umgesetzt werden kann.

== Verwendung ==
NMP wird wegen seiner thermischen Stabilität und hohen Polarität oft als [[Lösungsmittel]] verwendet. Es eignet sich als Lösungsmittel für [[Polymer]]e wie [[Acrylate]], [[Epoxid]]e, [[Polyurethan]]e, [[Polyvinylchlorid]], [[Polyimide]], [[Polyamidimid]], [[PVDF]], [[Polyethersulfon]] und für zahlreiche organische Synthesen.<ref name="Römpp"/> Weitere wichtige Anwendungen umfassen die [[Entlacken|Lackentfernung]] und die Herstellung von Polyurethan-Schaum ([[PU-Schaum]]). Eine wichtige technische Anwendung stellt die [[Extraktion (Verfahrenstechnik)|Extraktion]] von [[1,3-Butadien]] aus C4-Kohlenwasserstoffströmen dar. Außerdem wird es zur Absorption saurer Bestandteile bei der Gaswäsche verwendet. NMP spielt oft als Lösungsmittel bei der [[Membrantechnik|Membranherstellung]] eine Rolle.

== Sicherheitshinweise ==
=== Sicherheitstechnische Kenngrößen ===
NMP bildet oberhalb des [[Flammpunkt]]es von 86&nbsp;°C entzündliche Dampf-Luft-Gemische.<ref name="GESTIS" /> Der [[Explosionsgrenze|Explosionsbereich]] liegt zwischen 1,52&nbsp;Vol.-% (63&nbsp;g/m<sup>3</sup>) als [[Explosionsgrenze|untere Explosionsgrenze]] (UEG) und 9,5&nbsp;Vol.-% (392&nbsp;g/m<sup>3</sup>) als [[Explosionsgrenze|obere Explosionsgrenze]] (OEG).<ref name="GESTIS" /> Eine Korrelation der unteren Explosionsgrenze mit der Dampfdruckfunktion ergibt einen [[Explosionspunkt|unteren Explosionspunkt]] von 79&nbsp;°C.<ref name="GESTIS" /> Die [[Sauerstoffgrenzkonzentration]] liegt bei 200&nbsp;°C bei 8,1 Vol.-%.<ref name="Osterberg">Osterberg, P.M.; Niemeier J.K.; Welch,C.J.; Hawkins, J.M.;  Martinelli, J.R.; Johnson, T.E.; Root, T.W.; Stahl, S.S.: ''Experimental Limiting Oxygen Concentrations for Nine Organic Solvents at Temperatures and Pressures Relevant to Aerobic Oxidations in the Pharmaceutical Industry'' in [[Org. Process Res. Dev.]] 19 (2015) 1537–1542, {{DOI|10.1021/op500328f}}.</ref> Die [[Grenzspaltweite]] wurde mit 0,93&nbsp;mm bestimmt.<ref name="GESTIS" /> Es resultiert damit eine Zuordnung in die [[Explosionsgruppe]] IIA.<ref name="GESTIS" />  Die [[Zündtemperatur]] beträgt 265&nbsp;°C.<ref name="GESTIS" /><ref name="Brandes"/> Der Stoff fällt somit in die [[Temperaturklasse]] T3.
NMP zersetzt sich bei einer Temperatur über 300&nbsp;°C, wobei [[Kohlenstoffmonoxid]], [[Kohlenstoffdioxid]], [[nitrose Gase]] und [[Cyanwasserstoff]] entstehen. Die Leitfähigkeit liegt bei 2·10<sup>−6</sup>&nbsp;S/m bei 25&nbsp;°C.<ref name="GESTIS"/>

=== Gesundheitliche Risiken ===
NMP wurde am 11. Juni 2011 in der [[Liste der besonders besorgniserregenden Stoffe]] aufgenommen.<ref name="SVHC_100.011.662" /> Es gilt als fortpflanzungsgefährdend.

== Weblinks ==
{{Commonscat|N-Methylpyrrolidone|N-Methyl-2-pyrrolidon}}

== Einzelnachweise ==
<references/>

{{SORTIERUNG:MethylpyrrolidonN2}}
[[Kategorie:Butyrolactam]]
[[Kategorie:Beschränkter Stoff nach REACH-Anhang XVII]]
[[Kategorie:Beschränkter Stoff nach REACH-Anhang XVII, Eintrag 30]]
[[Kategorie:Beschränkter Stoff nach REACH-Anhang XVII, Eintrag 72]]