Dicyclopentadien

Strukturformel
endo-Dicyclopentadien (links) und exo-Dicyclopentadien (rechts)
Allgemeines
Name	Dicyclopentadien
Andere Namen	3a,4,7,7a-Tetrahydro-4,7-methanoinden Tricyclo[5.2.1.0^2,6]deca-3,8-dien TCD DCPD dimeres Cyclopentadien
Summenformel	C10H12
Kurzbeschreibung	farbloser bis gelblicher Feststoff mit campherähnlichem Geruch[1][2]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 77-73-6 EG-Nummer 201-052-9 ECHA-InfoCard 100.000.958 PubChem 6492 ChemSpider 6247 Wikidata Q419053
Eigenschaften
Molare Masse	132,20 g·mol^−1
Aggregatzustand	fest, in technischer Qualität flüssig[1]
Dichte	0,98 g·cm^−3 (endo-Form)[2]
Schmelzpunkt	33 °C (endo-Form)[1] 19 °C (exo-Form)[1]
Siedepunkt	169,8 °C (endo-Form)[3]
Dampfdruck	3 hPa (20 °C)[1]
Löslichkeit	praktisch unlöslich in Wasser[1]
Brechungsindex	1,5050 (35 °C)[4]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[5] ggf. erweitert[1] Gefahr H- und P-Sätze H: 226​‐​302​‐​330​‐​315​‐​319​‐​335​‐​411 P: 210​‐​273​‐​301+312​‐​303+361+353​‐​304+340+310​‐​305+351+338[1]
MAK	DFG: 0,5 ml·m^−3 bzw. 2,7 mg·m^−3[1] Schweiz: 0,5 ml·m^−3 bzw. 3 mg·m^−3[6]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Kommerziell erhältliches Dicyclopentadien (IUPAC-Name: Tricyclo[5.2.1.0^2,6]deca-3,8-dien) ist eine farblose bis blassgelbliche Flüssigkeit und gehört zur Gruppe der Diene. Sehr reines Dicyclopentadien ist ein Feststoff.

Es ist das Dimer von Cyclopentadien, aus dem es durch Diels-Alder-Reaktion entsteht. Aufgrund der Geometrie des Dicyclopentadien-Moleküls sind zwei stereoisomere Formen möglich: endo- und exo-Dicylopentadien. Bei der Diels-Alder-Reaktion entsteht ein Gemisch beider Formen. Die Diels-Alder-Reaktion ist zudem eine Gleichgewichtsreaktion, daher geht isomerenreines, festes Dicyclopentadien bei Raumtemperatur allmählich wieder in eine endo/exo-Mischung über und enthält dann auch wieder Spuren von Cyclopentadien und anderer Diels-Alder-Addukte.

Gewinnung

Dicyclopentadien entsteht beim Erhitzen der gesamten C5-Fraktion des Steamcrackens von Naphtha (eine Tonne Naphta enthält ca. 14 kg Dicyclopentadien). Das Erhitzen erfolgt bei Normaldruck und 30 – 100 °C über 5 – 24 Stunden. Im nächsten Schritt werden die Teile der Fraktion mit einer Siedetemperatur von 28 – 50 °C abdestilliert und man erhält Dicyclopentadien mit einer Reinheit von 85 – 90 % im unteren Teil der Fraktion.[7]

Chemische Eigenschaften

Bei 170 °C findet eine zügige Zersetzung des Dicyclopentadiens zu Cyclopentadien statt, die durch Zugabe eines Katalysators wie Eisenpulver zusätzlich begünstigt wird. Durch destillative Abtrennung des Monomers kann dieses präparativ hergestellt werden. Der Flammpunkt des Dimers liegt bei 32 °C, die Zündtemperatur bei 503 °C. In Wasser ist es unlöslich. Dicyclopentadien wird mit Butylphenol stabilisiert. Das Stoffgemisch der Dicyclopentadien-Isomeren riecht sehr unangenehm terpen- bis campherähnlich.

Physikalische Eigenschaften

Die kritische Temperatur von Dicyclopentadien beträgt 386,8 °C bei einem kritischen Druck von 3,96 MPa und einem kritischen Volumen von 445 cm^3/mol.[7]

Verwendung

Dicyclopentadien wird als Ausgangsstoff zur Herstellung anderer chemischer Verbindungen (z. B. TCD-Aminen und -Alkoholen) eingesetzt. Vollständig hydriertes Dicyclopentadien kann mit Aluminiumchlorid zu Adamantan umgelagert werden.[2] Tetrahydro-Dicyclopentadien dient als Düsentreibstoff JP-10.

Sicherheitshinweise und Risikobewertung

Ab einem Volumenanteil von 0,8 bis 6,3 Prozent in Luft bildet es explosive Gemische. Dicyclopentadien ist wassergefährdend (WGK 2). Dicyclopentadien ist gesundheitsschädlich, umweltgefährdend und leichtentzündlich.

Dicyclopentadien wurde 2015 von der EU gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 (REACH) im Rahmen der Stoffbewertung in den fortlaufenden Aktionsplan der Gemeinschaft (CoRAP) aufgenommen. Hierbei werden die Auswirkungen des Stoffs auf die menschliche Gesundheit bzw. die Umwelt neu bewertet und ggf. Folgemaßnahmen eingeleitet. Ursächlich für die Aufnahme von Dicyclopentadien waren die Besorgnisse bezüglich Exposition von Arbeitnehmern, hoher (aggregierter) Tonnage und hohes Risikoverhältnis (Risk Characterisation Ratio, RCR) sowie der möglichen Gefahr durch reproduktionstoxische Eigenschaften. Die Neubewertung fand ab 2016 statt und wurde von Frankreich durchgeführt. Anschließend wurde ein Abschlussbericht veröffentlicht.[8][9]

Weblinks

Commons: Dicyclopentadiene – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

1. Eintrag zu Dicyclopentadien in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 3. Januar 2023. (JavaScript erforderlich)
2. Eintrag zu Dicyclopentadien. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 20. März 2014.
3. Datenblatt Dicyclopentadiene bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 13. Mai 2017 (PDF).
4. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Physical Constants of Organic Compounds, S. 3-162.
5. Eintrag zu 3a,4,7,7a-tetrahydro-4,7-methanoindene im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
6. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 77-73-6 bzw. Dicyclopentadien), abgerufen am 2. November 2015.
7. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry - 7th Edition. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH, 2011, Kapitel: Cyclopentadiene and Cyclopentene.
8. Europäische Chemikalienagentur (ECHA): Substance Evaluation Conclusion and Evaluation Report.
9. Community Rolling Action Plan (CoRAP) der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA): 3a,4,7,7a-tetrahydro-4,7-methanoindene, abgerufen am 28. November 2023.