4-Nitrobenzoesäure

Strukturformel
Allgemeines
Name	4-Nitrobenzoesäure
Summenformel	C7H5NO4
Kurzbeschreibung	hellgrünes geruchloses kristallines Pulver[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 62-23-7 EG-Nummer 200-526-2 ECHA-InfoCard 100.000.479 PubChem 6108 ChemSpider 5882 Wikidata Q2823227
Eigenschaften
Molare Masse	167,12 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,61 g·cm−3[1]
Schmelzpunkt	239–242 °C[1]
pKS-Wert	3,42[2]
Löslichkeit	sehr schwer in Wasser (0,42 g·l−1 bei 20 °C)[1]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1] Achtung H- und P-Sätze H: 302​‐​319 P: 305+351+338 [1]
Toxikologische Daten	1960 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)[1]
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	−392,2 kJ/mol[3]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Die 4-Nitrobenzoesäure ist eine organisch chemische Verbindung und zählt zu den Aromaten. Die Struktur besteht aus einem Benzolring mit angefügter Carboxygruppe (–COOH) und Nitrogruppe (–NO₂) als Substituenten. Sie leitet sich sowohl von der Benzoesäure als auch vom Nitrobenzol ab und gehört zur Stoffgruppe der Nitrobenzoesäuren. Die 4-Nitrobenzoesäure findet vor allem Verwendung in der Analyse organischer Substanzen.

Darstellung

4-Nitrotoluol wird mit Natriumdichromat in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure zur 4-Nitrobenzoesäure oxidiert.^[4]

Eigenschaften

Die 4-Nitrobenzoesäure ist ein gelblich kristalliner Feststoff. Sie weist aufgrund des −M-Effekts der Nitrogruppe eine höhere Acidität im Vergleich zur Benzoesäure auf. Der pK_s-Wert mit 3,42 ist daher entsprechend niedriger (Benzoesäure: 4,20^[5]).

COSMO-Oberfläche der 4-Nitrobenzoesäure
(blau = negative, rot = positive Ausgleichsladung)

Die mittels DSC bestimmte Zersetzungswärme beträgt −373 kJ·mol⁻¹ bzw. −2234 kJ·kg⁻¹.^[6]

Verwendung

Die 4-Nitrobenzoesäure findet vor allem Verwendung in der Analyse organischer Substanzen durch Derivatisierung. Flüssige Substanzen oder solche mit niedrigem Schmelzpunkt werden dazu in leicht kristallisierende Derivate umgewandelt: Alkohole können beispielsweise durch die Messung der Schmelzpunkte ihrer Ester der 4-Nitrobenzoesäure oder der 3,5-Dinitrobenzoesäure identifiziert werden. Hierzu wird die zu analysierende Substanz mit 4-Nitrobenzoesäure in Gegenwart geringer Mengen Schwefelsäure umgesetzt.

Nachweis von Isopropanol als Derivat der 4-Nitrobenzoesäure:
4-Nitrobenzoesäure-2-propylester (Smp.: 100,5 °C^[5]).

Die Schmelzpunkte dieser Derivate sind in der Regel scharf. Diese Umsetzung ist auch für zahlreiche Amine geeignet.

Die Derivate der 3,5-Dinitrobenzoesäure besitzen in der Regel höhere Schmelzpunkte als die der 4-Nitrobenzoesäure.^[5] Sie werden dann bevorzugt gewählt, wenn der Schmelzpunkt mit der 4-Nitrobenzoesäure zu niedrig ist und keine genaue Bestimmung mehr möglich wird.

Ist die fragliche Substanz empfindlicher, so erfolgt stattdessen die direkte Umsetzung mit dem entsprechenden Säurechlorid, dem 4-Nitrobenzoylchlorid. Auf diese Weise sind z. B. auch Derivate der Aminosäuren zugänglich.

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d e f g} Eintrag zu 4-Nitrobenzoesäure in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 14. Januar 2020. (JavaScript erforderlich)
2. ↑ Beyer/Walter: Lehrbuch der Organischen Chemie, 19. Auflage, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1981, ISBN 3-7776-0356-2, S. 511.
3. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-34.
4. ↑ O. Kamm, A. O. Matthews: p-Nitrobenzoic acid In: Organic Syntheses. 2, 1922, S. 53, doi:10.15227/orgsyn.002.0053; Coll. Vol. 1, 1941, S. 392 (PDF).
5. ↑ ^{a b c} CRC Handbook of Tables for Organic Compound Identification, Third Edition, 1984, ISBN 0-8493-0303-6.
6. ↑ Grewer, T.; Klais, O.: Exotherme Zersetzung - Untersuchungen der charakteristischen Stoffeigenschaften,VDI-Verlag, Schriftenreihe "Humanisierung des Arbeitslebens", Band 84, Düsseldorf 1988, ISBN 3-18-400855-X, S. 9.

Weblinks

• Eintrag zu 4-Nitrobenzoesäure. In: P. J. Linstrom, W. G. Mallard (Hrsg.): NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD, abgerufen am 20. Dezember 2013.