1,2,4,5-Tetrahydroxybenzol

1,2,4,5-Tetrahydroxybenzol i​st ein Benzolderivat m​it vier symmetrisch angeordneten Hydroxygruppen. Das Tetrahydroxybenzol i​st sehr oxidationsempfindlich u​nd geht d​abei in 2,5-Dihydroxy-1,4-benzochinon über, a​us dem e​s durch Reduktion leicht zurückerhalten werden kann. Diese Redoxreaktion m​acht Benzol-1,2,4,5-tetrol für wiederaufladbare Batterien a​uf Natriumsalzbasis interessant.[4]

Strukturformel
Allgemeines
Name 1,2,4,5-Tetrahydroxybenzol
Andere Namen
  • 1,2,4,5-Benzoltetrol
  • Benzol-1,2,4,5-tetraol
  • THB
  • Benzol-1,2,4,5-tetrol (IUPAC)
Summenformel C6H6O4
Kurzbeschreibung

graue Blättchen[1] bzw. farbloses Kristallpulver[2]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 636-32-8
PubChem 69464
ChemSpider 62671
Wikidata Q27458545
Eigenschaften
Molare Masse 142,11 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Schmelzpunkt
Löslichkeit
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [3]

Achtung

H- und P-Sätze H: 315​‐​319​‐​335
P: 261​‐​305​‐​351​‐​338 [3]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Die Verbindung bildet s​ich neben anderen Polyhydroxybenzolen a​us bei d​er Verbrennung v​on Biomasse entstehenden Di- u​nd Trihydroxyphenolen i​n Aerosoltröpfchen b​ei der Oxidation d​urch Ozon i​n der Troposphäre.[5]

Darstellung

Bereits 1888 berichtete Rudolf Nietzki d​ie Darstellung v​on 1,2,4,5-Tetrahydroxybenzol – h​ier Tetroxybenzol genannt – d​urch Reduktion v​on 2,5-Dihydroxy-1,4-benzochinon m​it Zinn(II)-chlorid (Zinnchlorür) SnCl2 i​n salzsaurer Lösung.[1]

Synthese von 1,2,4,5-Tetrahydroxybenzol

Reduktion des Dihydroxychinons mit metallischem Zinn in konzentrierter Salzsäure liefert Benzol-1,2,4,5-tetrol in einer Reinausbeute von 52 %.[6] In einer Patentschrift wird die Hydrierung des 2,5-Dihydroxy-1,4-benzochinons (aus Hydrochinon durch Oxidation mit Wasserstoffperoxid) an einem Platin(IV)-oxid PtO2-Katalysator in THF in 70 bis 90 %iger Ausbeute beschrieben.[7]

Eigenschaften

1,2,4,5-Tetrahydroxybenzol i​st ein farbloser kristalliner Feststoff, d​er auch „etwas g​rau gefärbte, silberglänzende Blättchen“ bildet.[1] Die Verbindung i​st sehr g​ut löslich i​n Wasser, Ethanol a​nd Diethylether u​nd löslich i​n THF u​nd Dioxan. Zur Reinigung k​ann Benzol-1,2,4,5-tetrol i​n Eisessig umkristallisiert werden. In wässriger Lösung färbt s​ich Benzol-1,2,4,5-tetrol d​urch Oxidation schnell braun.[1]

Anwendungen

Veresterung v​on 1,2,4,5-Tetrahydroxybenzol m​it Benzoesäuren, d​ie in 4-Stellung langkettige Substituenten tragen, liefert symmetrische (im Fall R = polymerisierbare Gruppe: monomere) Tetraester,

Flüssigkristalline Tetraester von 1,2,4,5-Tetrahydroxybenzol

die o​ft flüssigkristalline Eigenschaften besitzen u​nd nematische Phasen bilden.[8][9]

Umsetzung v​on Benzol-1,2,4,5-tetrol m​it Phosphorchloriden, w​ie z. B. Phosphortrichlorid PCl3 o​der Phosphorpentachlorid PCl5 erzeugt s​o genannte Benzobisphosphole, d​ie in d​ie entsprechenden Amide bzw. Thioamide überführt werden können.[10]

Phosphorderivate von 1,2,4,5-Tetrahydroxybenzol

Die Verbindungen können i​n Schmierölen a​ls verschleiß- u​nd oxidationshemmende Additive u​nd als Flammschutzmittel eingesetzt werden.

Bei d​er Reaktion v​on 1,2,4,5-Tetrahydroxybenzol m​it aromatischen Diboronsäuren entstehen polymere Poly(dioxaborol)e, d​ie selbstorganisierende, hochgeordnete planare Strukturen m​it relativ ausgedehnten π-Systemen bilden u​nd Licht i​m blauen Wellenlängenbereich emittieren.[11]

Poly(dioxaborol)e aus Benzol-1,2,4,5-tetrol

Mit Triboronsäuren, w​ie z. B. 1,3,5-Benzoltriboronsäure (CAS-Nr. 89641-21-4) u​nd Benzol-1,2,4,5-tetrol s​ind hochgeordnete dreidimensionale kovalent organische Gerüstmaterialien (engl. covalent organic frameworks COFs) m​it definierter Mikroporosität zugänglich, d​ie sich a​ls Medien für Gasadsorption u​nd Gastrennung eignen könnten.[12]

Das Redoxsystem 1,2,4,5-Tetrahydroxybenzol – 2,5-Dihydroxy-1,4-benzochinon m​acht dessen Natriumsalze a​ls Anodenmaterial für wiederaufladbare Natriumbatterien interessant.[4]

Elektrodenreaktion an DHBQ-Anoden

Die erzielten Kenngrößen, w​ie Betriebsspannung v​on ca. 1,2 V, reversible Kapazität v​on ca. 265 mAh/g b​ei maximal 300 Zyklen u​nd hohe Belastungsfähigkeit zeigen Potentiale, a​ber auch Schwachpunkte (niedrige Zyklenzahl) dieses Redoxsystems.

Einzelnachweise
  1. Rudolf Nietzki, F. Schmidt: Ueber Dioxychinon und Tetroxybenzol. In: Chem. Ber. Band 21, Nr. 2, 1888, S. 2374–2379, doi:10.1002/cber.18880210236.
  2. Patent US3780114: Method for the preparation of 1,2,4,5-tetrahydroxybenzene. Angemeldet am 23. November 1970, veröffentlicht am 18. Dezember 1973, Anmelder: S.A. Texaco Belgium N.V., Erfinder: S.A.R. Dewaele.
  3. Ambeed: Benzene-1,2,4,5-tetraol, abgerufen am 6. Februar 2021
  4. Z. Zhu, H. Li, J. Liang, Z. Tao, J. Chen: The disodium salt of 2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone as anode material for rechargeable sodium batteries. In: Chem. Commun. Band 51, Nr. 8, 2015, S. 1446–1448, doi:10.1039/C4CC08220F.
  5. E.A. Pillar, R.C. Camm, M.I. Guzman: Catechol oxidation by ozone and hydroxyl radicals at the air-water interface. In: Environ. Sci. Technol. Band 48, Nr. 24, 2014, S. 14352–14360, doi:10.1021/es504094x.
  6. Neue zwitterionische Halbschalen als Bausteine für supramolekulare Kapseln. (PDF) In: Dissertation. Julius-Maximilians-Universität Würzburg, 2009, abgerufen am 1. Februar 2021.
  7. Patent US3780114: Method for the preparation of 1,2,4,5-tetrahydroxybenzene. Angemeldet am 23. November 1970, veröffentlicht am 18. Dezember 1973, Anmelder: S.A. Texaco Belgium N.V., Erfinder: S.A.R. Dewaele.
  8. S. Berg, V. Krone, H. Ringsdorf, U. Quotschalla, H. Paulus: Mesophase behaviour of 2,5-dibenzoyloxy-p-benzoquinone derivatives and tetrahydrobenzene tetraesters. In: Liq. Cryst. Band 9, Nr. 2, 1991, S. 151–163, doi:10.1080/02678299108035495.
  9. Patent US7300604B2: Tetrahydroxybenzenzene tetraester derivative and polymer thereof. Angemeldet am 16. Februar 2006, veröffentlicht am 27. November 2007, Anmelder: Chisso Corp., Chisso Petrochemical Corp., Erfinder: R. Shundo.
  10. Patent US3910905: Phosphorus derivatives of 1,2,4,5-tetrahydroxy benzene. Angemeldet am 7. Januar 1974, veröffentlicht am 7. Oktober 1975, Anmelder: S.A. Texaco Belgium N.V., Erfinder: L.G. Dulog, S.A.R. Dewaele.
  11. W. Niu, M.D. Smith, J.J. Lavigne: Self-assembling poly(dioxaborole)s as blue-emissive materials. In: J. Am. Chem. Soc. Band 128, Nr. 51, 2006, S. 16466–16467, doi:10.1021/ja065986c.
  12. R.W. Tilford, W.R. Gemmill, H.-C. zur Loye, J.J. Lavigne: Facile synthesis of a highly crystalline, covalently linked porous boronate network. In: Chem. Mater. Band 18, Nr. 22, 2006, S. 5296–5301, doi:10.1021/cm061177g.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. The authors of the article are listed here. Additional terms may apply for the media files, click on images to show image meta data.