4-Nitrobenzoesäure

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.

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​‐​315​‐​319​‐​341​‐​351​‐​361fd P: 202​‐​264​‐​301+312​‐​302+352​‐​305+351+338​‐​308+313[1]
MAK	Schweiz: 3 mg·m−3[3]
Toxikologische Daten	1960 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)[1]
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	−392,2 kJ/mol[4]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Darstellung

4-Nitrotoluol wird mit Natriumdichromat in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure zur 4-Nitrobenzoesäure oxidiert.^[5]

Darstellung von 4-Nitrobenzoesäure

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^[6]).

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.^[7]

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^[6])

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.^[6] 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.

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.