Naphthalin

Naphthalin ⓘ

Bezeichnungen
Bevorzugter IUPAC-Name Naphthalin
Systematische IUPAC-Bezeichnung Bicyclo[4.4.0]deca-1,3,5,7,9-pentaene
Andere Bezeichnungen Weißer Teer, Kampferteer, Teerkampfer, Naphthalin, Naphthalin, Antimite, Albocarbon, Hexalene, Mottenkugeln, Mottenflocken
Kennzeichnungen
CAS-Nummer	91-20-3
3D-Modell (JSmol)	Interaktives Bild
Beilstein-Referenz	1421310
ChEBI	CHEBI:16482
ChEMBL	ChEMBL16293
ChemSpider	906
EC-Nummer	214-552-7
Gmelin-Referenz	3347
KEGG	C00829
PubChem CID	931
RTECS-Nummer	QJ0525000
UNII	2166IN72UN
InChI InChI=1S/C10H8/c1-2-6-10-8-4-3-7-9(10)5-1/h1-8H  Schlüssel: UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N  InChI=1/C10H8/c1-2-6-10-8-4-3-7-9(10)5-1/h1-8H Schlüssel: UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYAC
SMILES c1c2ccccc2ccc1
Eigenschaften
Chemische Formel	C10H8
Molekulare Masse	128.174 g-mol-1
Erscheinungsbild	Weiße feste Kristalle/Flocken
Geruch	Starker Geruch nach Steinkohlenteer
Dichte	1,145 g/cm3 (15,5 °C) 1,0253 g/cm3 (20 °C) 0,9625 g/cm3 (100 °C)
Schmelzpunkt	78,2 °C (172,8 °F; 351,3 K) 80,26 °C (176,47 °F; 353,41 K) bei 760 mmHg
Siedepunkt	217,97 °C (424,35 °F; 491,12 K) bei 760 mmHg
Löslichkeit in Wasser	19 mg/L (10 °C) 31,6 mg/L (25 °C) 43,9 mg/L (34,5 °C) 80,9 mg/L (50 °C) 238,1 mg/L (73,4 °C)
Löslichkeit	Löslich in Alkoholen, flüssigem Ammoniak, Carbonsäuren, C6H6, SO2, CCl4, CS2, Toluol, Anilin
Löslichkeit in Ethanol	5 g/100 g (0 °C) 11,3 g/100 g (25 °C) 19,5 g/100 g (40 °C) 179 g/100 g (70 °C)
Löslichkeit in Essigsäure	6,8 g/100 g (6,75 °C) 13,1 g/100 g (21,5 °C) 31,1 g/100 g (42,5 °C) 111 g/100 g (60 °C)
Löslichkeit in Chloroform	19,5 g/100 g (0 °C) 35,5 g/100 g (25 °C) 49,5 g/100 g (40 °C) 87,2 g/100 g (70 °C)
Löslichkeit in Hexan	5,5 g/100 g (0 °C) 17,5 g/100 g (25 °C) 30,8 g/100 g (40 °C) 78,8 g/100 g (70 °C)
Löslichkeit in Buttersäure	13,6 g/100 g (6,75 °C) 22,1 g/100 g (21,5 °C) 131,6 g/100 g (60 °C)
log P	3.34
Dampfdruck	8,64 Pa (20 °C) 23,6 Pa (30 °C) 0,93 kPa (80 °C) 2,5 kPa (100 °C)
Henry'sches Gesetz Konstante (kH)	0,42438 L-atm/mol
Magnetische Suszeptibilität (χ)	-91,9-10-6 cm3/mol
Wärmeleitfähigkeit	98 kPa: 0,1219 W/m-K (372,22 K) 0,1174 W/m-K (400,22 K) 0,1152 W/m-K (418,37 K) 0,1052 W/m-K (479,72 K)
Brechungsindex (nD)	1.5898
Viskosität	0,964 cP (80 °C) 0,761 cP (100 °C) 0,217 cP (150 °C)
Struktur
Kristallstruktur	Monoklin
Raumgruppe	P21/b
Punktgruppe	C5 2h
Gitterkonstante	a = 8,235 Å, b = 6,003 Å, c = 8,658 Å α = 90°, β = 122.92°, γ = 90°
Thermochemie
Wärmekapazität (C)	165,72 J/mol-K
Std. molare Entropie (So298)	167,39 J/mol-K
Std. Bildungsenthalpie Bildung (ΔfH⦵298)	78,53 kJ/mol
Gibbssche freie Energie (ΔfG˚)	201,585 kJ/mol
Std. Bildungsenthalpie Verbrennung (ΔcH⦵298)	-5156,3 kJ/mol
Gefahren
Sicherheit und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz (OHS/OSH):
Hauptgefahren	Entzündlich, sensibilisierend, möglicherweise krebserregend. Staub kann mit Luft explosive Gemische bilden.
GHS-Kennzeichnung:
Piktogramme
Signalwort	Gefahr
Gefahrenhinweise	H228, H302, H351, H410
Sicherheitshinweise	P210, P273, P281, P501
NFPA 704 (Feuerdiamant)	2 2 0
Flammpunkt	80 °C (176 °F; 353 K)
Selbstentzündung temperatur	525 °C (977 °F; 798 K)
Explosionsgrenzen	5.9%
Schwellengrenzwert (TLV)	10 ppm (TWA), 15 ppm (STEL)
Tödliche Dosis oder Konzentration (LD, LC):
LD50 (Mittlere Dosis)	1800 mg/kg (Ratte, oral) 490 mg/kg (Ratte, intravenös) 1200 mg/kg (Meerschweinchen, oral) 533 mg/kg (Maus, oral)
NIOSH (US-Grenzwerte für die Gesundheit):
PEL (Zulässig)	TWA 10 ppm (50 mg/m3)
REL (Empfohlen)	TWA 10 ppm (50 mg/m3) ST 15 ppm (75 mg/m3)
IDLH (Unmittelbare Gefahr)	250 ppm
Sofern nicht anders angegeben, gelten die Daten für Materialien im Standardzustand (bei 25 °C [77 °F], 100 kPa).  verifizieren (was ist  ?) Infobox Referenzen

Naphthalin ist eine organische Verbindung mit der Formel C
₁₀H
₈. Es ist der einfachste polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoff und ein weißer kristalliner Feststoff mit einem charakteristischen Geruch, der bereits bei Konzentrationen von 0,08 ppm nachweisbar ist. Als aromatischer Kohlenwasserstoff besteht die Struktur von Naphthalin aus einem verschmolzenen Paar Benzolringe. Am bekanntesten ist es als Hauptbestandteil der traditionellen Mottenkugeln. ⓘ

Naphthalin [naftaˈliːn] (von altgriechisch νάφθα naphtha ‚Erdöl‘; Name nach IUPAC Naphthalen) ist ein farbloser Feststoff mit der Summenformel C₁₀H₈, der schon bei Raumtemperatur sublimiert. Es ist ein bicyclischer aromatischer Kohlenwasserstoff mit charakteristischem Geruch nach Mottenpulver/Teer. Naphthalin ist gesundheitsschädlich und umweltgefährlich. ⓘ

Naphthalin ⓘ

Geschichte

In den frühen 1820er Jahren wurde in zwei verschiedenen Berichten ein weißer Feststoff mit stechendem Geruch beschrieben, der aus der Destillation von Steinkohlenteer gewonnen wurde. Im Jahr 1821 zitierte John Kidd diese beiden Berichte und beschrieb anschließend viele Eigenschaften dieser Substanz und die Mittel zu ihrer Herstellung. Er schlug den Namen Naphthalin vor, da es von einer Art Naphtha abgeleitet war (ein weit gefasster Begriff, der alle flüchtigen, entflammbaren flüssigen Kohlenwasserstoffgemische, einschließlich Kohlenteer, umfasst). Die chemische Formel von Naphthalin wurde 1826 von Michael Faraday bestimmt. Die Struktur von zwei verschmolzenen Benzolringen wurde 1866 von Emil Erlenmeyer vorgeschlagen und drei Jahre später von Carl Gräbe bestätigt. ⓘ

1819 wurde Naphthalin von den britischen Chemikern William Thomas Brande (1788–1866), Alexander Garden († 1829) und John Kidd unabhängig voneinander aus Steinkohlenteer isoliert. Der Name stammt von Kidd. 1826 fand Michael Faraday die Summenformel. 1866 wurde von Emil Erlenmeyer zum ersten Mal die Naphthalinformel aufgestellt. Traditionell wird Naphthalin auch zu den polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) gezählt. Das Naphthalinmolekül besteht aus zwei anellierten Benzolringen, sein chemisches Verhalten ähnelt dem der anderen PAK. ⓘ

Physikalische Eigenschaften

Bicyclo[6.2.0]decapentaen ⓘ

Ein Naphthalinmolekül kann als Verschmelzung eines Paares von Benzolringen betrachtet werden. (In der organischen Chemie sind Ringe verschmolzen, wenn sie zwei oder mehr Atome gemeinsam haben.) Als solches wird Naphthalin als benzoider polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoff (PAK) eingestuft. ⓘ

Die acht Kohlenstoffatome, die nicht von den beiden Ringen geteilt werden, tragen jeweils ein Wasserstoffatom. Für die Zwecke der IUPAC-Standardnomenklatur für abgeleitete Verbindungen werden diese acht Atome am Umfang des Moleküls von 1 bis 8 nummeriert, beginnend mit einem Kohlenstoffatom, das an ein gemeinsames Kohlenstoffatom angrenzt. Die gemeinsamen Kohlenstoffatome werden mit 4a (zwischen 4 und 5) und 8a (zwischen 8 und 1) bezeichnet. ⓘ

Geometrie des Moleküls

Das Molekül ist planar, wie Benzol. Im Gegensatz zu Benzol sind die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen in Naphthalin nicht gleich lang. Die Bindungen C1-C2, C3-C4, C5-C6 und C7-C8 sind etwa 1,37 Å (137 pm) lang, während die anderen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen etwa 1,42 Å (142 pm) lang sind. Dieser durch Röntgenbeugung festgestellte Unterschied steht im Einklang mit dem Modell der Valenzbindungen in Naphthalin und insbesondere mit dem Theorem der Kreuzkonjugation. Dieses Theorem würde Naphthalin als eine aromatische Benzoleinheit beschreiben, die an ein Dien gebunden ist, aber nicht weitgehend mit diesem konjugiert ist (zumindest im Grundzustand), was mit zwei seiner drei Resonanzstrukturen vereinbar ist. ⓘ

Aufgrund dieser Resonanz weist das Molekül eine zweiseitige Symmetrie auf, und zwar sowohl in der Ebene des gemeinsamen Kohlenstoffpaares als auch in der Ebene, die die Bindungen C2-C3 und C6-C7 halbiert, und in der Ebene der Kohlenstoffatome. Es gibt also zwei Gruppen von äquivalenten Wasserstoffatomen: die Alpha-Positionen mit den Nummern 1, 4, 5 und 8 und die Beta-Positionen mit den Nummern 2, 3, 6 und 7. Für monosubstituierte Naphthaline sind dann zwei Isomere möglich, entsprechend der Substitution an einer alpha- oder beta-Position. Bicyclo[6.2.0]decapentaen ist ein strukturelles Isomer mit einem kondensierten 4-8-Ringsystem und Azulen ein weiteres mit einem kondensierten 5-7-Ringsystem. ⓘ

Die Punktgruppensymmetrie von Naphthalin ist D_2h. ⓘ

Elektrische Leitfähigkeit

Reines kristallines Naphthalin ist bei Raumtemperatur ein mäßiger Isolator mit einem spezifischen Widerstand von etwa 10¹² Ω m. Beim Schmelzen sinkt der spezifische Widerstand um mehr als das Tausendfache auf etwa 4 × 10⁸ Ω m. Sowohl in der Flüssigkeit als auch im Festkörper ist der spezifische Widerstand temperaturabhängig als ρ = ρ₀ exp(E/(k T)), wobei ρ₀ (Ω m) und E (eV) konstante Parameter, k die Boltzmann-Konstante (8,617×10-5 eV/K) und T die absolute Temperatur (K) sind. Der Parameter E ist 0,73 in dem Festkörper. Unterhalb von 100 K weist der Festkörper jedoch halbleitenden Charakter auf. ⓘ

Chemische Eigenschaften

Reaktionen mit Elektrophilen

Bei elektrophilen aromatischen Substitutionsreaktionen reagiert Naphthalin leichter als Benzol. So erfolgt beispielsweise die Chlorierung und Bromierung von Naphthalin ohne Katalysator zu 1-Chlornaphthalin bzw. 1-Bromnaphthalin. Während sowohl Benzol als auch Naphthalin durch Friedel-Crafts-Reaktionen alkyliert werden können, lässt sich Naphthalin auch leicht durch Reaktion mit Alkenen oder Alkoholen unter Verwendung von Schwefel- oder Phosphorsäurekatalysatoren alkylieren. ⓘ

Regiochemisch gesehen greifen die Elektrophile an der Alpha-Position an. Die Selektivität der alpha-Substitution gegenüber der beta-Substitution lässt sich anhand der Resonanzstrukturen des Zwischenprodukts erklären: Für das Zwischenprodukt der alpha-Substitution können sieben Resonanzstrukturen gezeichnet werden, von denen vier einen aromatischen Ring erhalten. Bei der Beta-Substitution weist das Zwischenprodukt nur sechs Resonanzstrukturen auf, von denen nur zwei aromatisch sind. Bei der Sulfonierung entsteht das "alpha"-Produkt Naphthalin-1-sulfonsäure als kinetisches Produkt, aber Naphthalin-2-sulfonsäure als thermodynamisches Produkt. Das 1-Isomer bildet sich vorwiegend bei 25 °C, das 2-Isomer bei 160 °C. Die Sulfonierung zur 1- und 2-Sulfonsäure erfolgt leicht:

H
₂SO
₄ + C
₁₀H
₈ → C
₁₀H
₇-SO
₃H + H
₂O

Durch weitere Sulfonierung erhält man Di-, Tri- und Tetrasulfonsäuren. ⓘ

Lithiierung

Analog zur Synthese von Phenyllithium erfolgt die Umwandlung von 1-Bromonathalen in 1-Lithionaphthalin durch Lithium-Halogen-Austausch:

C₁₀H₇Br + BuLi → C₁₀H₇Li + BuBr

Das resultierende Lithionaphthalin erfährt eine zweite Lithiierung, im Gegensatz zum Verhalten von Phenyllithium. Diese 1,8-Dilithio-Derivate sind Vorstufen für eine Vielzahl von Perinaphthalin-Derivaten. ⓘ

Reduktion und Oxidation

Mit Alkalimetallen bildet Naphthalin die dunkelblau-grünen radikalischen Anionensalze wie Natriumnaphthalin, Na⁺C₁₀H-
₈. Die Naphthalinanionen sind starke Reduktionsmittel. ⓘ

Naphthalin kann unter hohem Druck in Gegenwart von Metallkatalysatoren hydriert werden, wobei 1,2,3,4-Tetrahydronaphthalin (C
₁₀H
₁₂), auch bekannt als Tetralin. Durch weitere Hydrierung erhält man Decahydronaphthalin oder Decalin (C
₁₀H
₁₈). ⓘ

Oxidation mit O
₂ in Gegenwart von Vanadiumpentoxid als Katalysator ergibt Phthalsäureanhydrid:

C₁₀H₈ + 4,5 O₂ → C₆H₄(CO)₂O + 2 CO₂ + 2 H₂O

Diese Reaktion ist die Grundlage für die Hauptverwendung von Naphthalin. Die Oxidation kann auch mit herkömmlichen stöchiometrischen Chromat- oder Permanganat-Reagenzien durchgeführt werden. ⓘ

Herstellung

Naphthalin ⓘ

Das meiste Naphthalin wird aus Steinkohlenteer gewonnen. Von den 1960er bis in die 1990er Jahre wurden bei der Erdölraffination auch erhebliche Mengen an Naphthalin aus schweren Erdölfraktionen hergestellt, aber heute macht das aus Erdöl gewonnene Naphthalin nur noch einen geringen Teil der Naphthalinproduktion aus. ⓘ

Naphthalin ist der am häufigsten vorkommende Einzelbestandteil von Steinkohlenteer. Obwohl die Zusammensetzung von Steinkohlenteer je nach der Kohle, aus der er hergestellt wird, variiert, enthält typischer Steinkohlenteer etwa 10 % Naphthalin nach Gewicht. In der industriellen Praxis wird bei der Destillation von Steinkohlenteer ein Öl gewonnen, das neben zwölf anderen aromatischen Verbindungen etwa 50 % Naphthalin enthält. Dieses Öl wird nach dem Waschen mit wässrigem Natriumhydroxid zur Entfernung der sauren Bestandteile (hauptsächlich verschiedene Phenole) und mit Schwefelsäure zur Entfernung der basischen Bestandteile einer fraktionierten Destillation zur Isolierung des Naphthalins unterzogen. Das aus diesem Verfahren resultierende rohe Naphthalin besteht zu etwa 95 % seines Gewichts aus Naphthalin. Die wichtigsten Verunreinigungen sind die schwefelhaltige aromatische Verbindung Benzothiophen (< 2%), Indan (0,2%), Inden (< 2%) und Methylnaphthalin (< 2%). Aus Erdöl gewonnenes Naphthalin ist in der Regel reiner als das aus Steinkohlenteer gewonnene Naphthalin. Bei Bedarf kann rohes Naphthalin durch Umkristallisation aus einer Vielzahl von Lösungsmitteln weiter gereinigt werden, so dass 99 Gew.-% Naphthalin, d.h. 80 °C (Schmelzpunkt), erhalten werden. Jährlich werden ca. 1,3 Mio. Tonnen hergestellt. ⓘ

In Nordamerika sind die Steinkohlenteerproduzenten Koppers Inc., Ruetgers Canada Inc. und Recochem Inc. und der wichtigste Erdölproduzent ist Monument Chemical Inc. In Westeuropa sind die bekannten Hersteller Koppers, Ruetgers und Deza. In Osteuropa wird Naphthalin von einer Reihe integrierter Metallurgiekomplexe (Severstal, Evraz, Mechel, MMK) in Russland, den speziellen Naphthalin- und Phenolherstellern INKOR, Yenakievsky Metallurgy Plant in der Ukraine und ArcelorMittal Temirtau in Kasachstan hergestellt. ⓘ

Andere Quellen und Vorkommen

Abgesehen von Steinkohlenteer werden Spuren von Naphthalin von Magnolien und einigen Hirscharten sowie von der Formosan-Termite produziert, die es möglicherweise als Abwehrmittel gegen Ameisen, Giftpilze und Nematodenwürmer" einsetzt. Einige Stämme des endophytischen Pilzes Muscodor albus produzieren neben einer Reihe von flüchtigen organischen Verbindungen auch Naphthalin, während Muscodor vitigenus fast ausschließlich Naphthalin produziert. ⓘ

Spuren von Naphthalin werden von Magnolien und einigen Hirscharten produziert. Außerdem wurde der Stoff bei einer Termitenart nachgewiesen, die es offenbar als Abwehrstoff gegen natürliche Feinde wie Ameisen und giftige Pilze verwendet. ⓘ

Naphthalin im interstellaren Medium

Naphthalin wurde versuchsweise im interstellaren Medium in Richtung des Sterns Cernis 52 im Sternbild Perseus nachgewiesen. Mehr als 20 % des Kohlenstoffs im Universum sind möglicherweise mit polyaromatischen Kohlenwasserstoffen, einschließlich Naphthalin, verbunden. ⓘ

Protonierte Kationen von Naphthalin (C
₁₀H⁺
₉) sind die Quelle für einen Teil des Spektrums der nicht identifizierten Infrarotemissionen (UIRs). Protoniertes Naphthalin unterscheidet sich von neutralem Naphthalin (z. B. das in Mottenkugeln verwendete) durch ein zusätzliches Wasserstoffatom. Die UIRs von "Naphthalin-Kation" (C
₁₀H⁺
₉) sind von Astronomen beobachtet worden. Diese Forschung wurde als "Mottenkugeln im Weltraum" bekannt gemacht. ⓘ

Verwendungen

Naphthalin wird hauptsächlich als Vorprodukt für andere Chemikalien verwendet. Die größte Einzelverwendung von Naphthalin ist die industrielle Herstellung von Phthalsäureanhydrid, obwohl mehr Phthalsäureanhydrid aus o-Xylol hergestellt wird. Viele Azofarbstoffe werden aus Naphthalin hergestellt, ebenso wie das Insektizid 1-Naphthyl-N-methylcarbamat (Carbaryl). Weitere nützliche Agrarchemikalien sind Naphthoxyessigsäuren. ⓘ

Nadoxolol ist ein Betablocker. ⓘ

Durch Hydrierung von Naphthalin erhält man Tetralin, das als Wasserstoffdonor-Lösungsmittel verwendet wird. ⓘ

Die Alkylierung von Naphthalin mit Propylen ergibt eine Mischung von Diisopropylnaphthalinen, die als nichtflüchtige Flüssigkeiten in Druckfarben verwendet werden. ⓘ

Naphthalinsulfonsäuren und -sulfonate

Viele Naphthalinsulfonsäuren und -sulfonate sind nützlich. Alkylnaphthalinsulfonate sind Tenside, Aminonaphthalinsulfonsäuren, mit Ethern und Sulfonsäuren substituierte Naphthaline, sind Zwischenprodukte bei der Herstellung vieler synthetischer Farbstoffe. Die hydrierten Naphthaline Tetrahydronaphthalin (Tetralin) und Decahydronaphthalin (Decalin) werden als schwerflüchtige Lösungsmittel verwendet. Naphthalinsulfonsäuren werden auch bei der Synthese von 1-Naphthol und 2-Naphthol verwendet, den Vorläufern für verschiedene Farbstoffe, Pigmente, Chemikalien für die Gummiverarbeitung und andere Chemikalien und Arzneimittel. ⓘ

Naphthalinsulfonsäuren werden zur Herstellung von Naphthalinsulfonat-Polymerweichmachern (Dispergiermittel) verwendet, die bei der Herstellung von Beton und Gipskartonplatten (Wandplatten oder Trockenbauwände) eingesetzt werden. Sie werden auch als Dispergiermittel in synthetischen und natürlichen Kautschuken, als Gerbstoffe (Syntane) in der Lederindustrie, in landwirtschaftlichen Formulierungen (Dispergiermittel für Pestizide), in Farbstoffen und als Dispergiermittel in Bleibatterieplatten verwendet. ⓘ

Naphthalinsulfonat-Polymere werden durch Behandlung von Naphthalinsulfonsäure mit Formaldehyd und anschließender Neutralisation mit Natriumhydroxid oder Calciumhydroxid hergestellt. Diese Produkte werden im Handel als Fließmittel für die Herstellung von hochfestem Beton verkauft. ⓘ

Verwendungen im Labor

Geschmolzenes Naphthalin ist ein ausgezeichnetes Lösemittel für schwer lösliche aromatische Verbindungen. In vielen Fällen ist es effizienter als andere hochsiedende Lösungsmittel wie Dichlorbenzol, Benzonitril, Nitrobenzol und Duroen. Die Reaktion von C₆₀ mit Anthracen lässt sich bequem im Rückfluss von Naphthalin durchführen, um das 1:1-Diels-Alder-Addukt zu erhalten. Die Aromatisierung von Hydroporphyrinen wurde mit einer Lösung von DDQ in Naphthalin erreicht. ⓘ

Netzmittel und Tensid

Alkylnaphthalinsulfonate (ANS) werden in vielen industriellen Anwendungen als nichttransparente Netzmittel eingesetzt, die kolloidale Systeme in wässrigen Medien wirksam dispergieren. Die wichtigsten kommerziellen Anwendungen finden sich in der Agrarchemie, die ANS für benetzbare Pulver- und benetzbare Granulatformulierungen (trocken fließfähig) einsetzt, und in der Textil- und Stoffindustrie, die sich die benetzenden und entschäumenden Eigenschaften von ANS für Bleich- und Färbevorgänge zunutze macht. ⓘ

Als Begasungsmittel

Naphthalin wurde als Haushaltsbegasungsmittel verwendet. Früher war es der Hauptbestandteil von Mottenkugeln, obwohl seine Verwendung weitgehend zugunsten von Alternativen wie 1,4-Dichlorbenzol ersetzt wurde. In einem versiegelten Behälter, der Naphthalin-Pellets enthält, bilden sich Naphthalin-Dämpfe in einem Ausmaß, das sowohl für die erwachsenen Motten als auch für die Larven vieler Motten, die Textilien angreifen, giftig ist. Weitere Verwendungszwecke von Naphthalin als Begasungsmittel sind die Verwendung im Boden als Schädlingsbekämpfungsmittel, in Dachböden zur Abwehr von Tieren und Insekten und in Museumsschränken zum Schutz des Inhalts vor Schädlingsbefall. ⓘ

Naphthalin ist ein Repellent für Opossums. ⓘ

Andere Verwendungen

Es wird für pyrotechnische Spezialeffekte wie die Erzeugung von schwarzem Rauch und simulierten Explosionen verwendet. Es wird zur Erzeugung künstlicher Poren bei der Herstellung von Schleifscheiben mit hoher Porosität verwendet. In der Vergangenheit wurde Naphthalin oral verabreicht, um parasitäre Würmer im Viehbestand abzutöten. Naphthalin und seine Alkylhomologe sind die Hauptbestandteile von Kreosot. Naphthalin wird in der Technik zur Untersuchung der Wärmeübertragung durch Massensublimation verwendet. ⓘ

Es wurde als alternatives Treibmittel für Kaltgas-Satellitentriebwerke vorgeschlagen. ⓘ

Gesundheitliche Auswirkungen

Die Exposition gegenüber großen Mengen Naphthalin kann zu einer Schädigung oder Zerstörung der roten Blutkörperchen führen, vor allem bei Menschen mit dem erblich bedingten Mangel an Glukose-6-Phosphat-Dehydrogenase (G6PD), unter dem über 400 Millionen Menschen leiden. Menschen, insbesondere Kinder, haben nach dem Verzehr von naphthalinhaltigen Mottenkugeln oder Deodorantblöcken eine so genannte hämolytische Anämie entwickelt. Zu den Symptomen gehören Müdigkeit, Appetitlosigkeit, Unruhe und blasse Haut. Die Exposition gegenüber großen Mengen Naphthalin kann zu Verwirrung, Übelkeit, Erbrechen, Durchfall, Blut im Urin und Gelbsucht (Gelbfärbung der Haut aufgrund einer Funktionsstörung der Leber) führen. ⓘ

Das US-amerikanische National Toxicology Program (NTP) führte ein Experiment durch, bei dem männliche und weibliche Ratten und Mäuse zwei Jahre lang werktags Naphthalindämpfen ausgesetzt wurden. Sowohl bei männlichen als auch bei weiblichen Ratten gab es Anzeichen für eine Karzinogenese mit einem erhöhten Auftreten von Adenomen und Neuroblastomen in der Nase. Bei weiblichen Mäusen gab es Anzeichen für eine Karzinogenese, die auf einer erhöhten Inzidenz von alveolären und bronchiolären Adenomen in der Lunge beruhte, während bei männlichen Mäusen keine Anzeichen für eine Karzinogenese festgestellt wurden. ⓘ

Die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC) stuft Naphthalin als möglicherweise krebserregend für Mensch und Tier (Gruppe 2B) ein. Die IARC weist auch darauf hin, dass eine akute Exposition bei Menschen, Ratten, Kaninchen und Mäusen Katarakte verursacht und dass bei Kindern und Säuglingen nach oraler oder inhalativer Exposition oder nach mütterlicher Exposition während der Schwangerschaft eine hämolytische Anämie (siehe oben) auftreten kann. Gemäß der kalifornischen Proposition 65 ist Naphthalin als "dem Staat bekannt als krebserregend" aufgeführt. Es wurde ein wahrscheinlicher Mechanismus für die krebserregende Wirkung von Mottenkugeln und einigen Arten von naphthalinhaltigen Lufterfrischern identifiziert. ⓘ

Verordnung

Die US-Regierungsbehörden haben Grenzwerte für die Naphthalin-Exposition am Arbeitsplatz festgelegt. Die Occupational Safety and Health Administration hat einen zulässigen Grenzwert von 10 ppm (50 mg/m³) über einen zeitgewichteten Acht-Stunden-Mittelwert festgelegt. Das National Institute for Occupational Safety and Health hat einen empfohlenen Grenzwert von 10 ppm (50 mg/m³) über einen zeitgewichteten Acht-Stunden-Durchschnitt sowie einen Kurzzeitgrenzwert von 15 ppm (75 mg/m³) festgelegt. Die Mindestgeruchsschwelle für Naphthalin liegt bei 0,084 ppm für den Menschen. ⓘ

Mottenkugeln und andere Produkte, die Naphthalin enthalten, sind in der EU seit 2008 verboten. ⓘ

In China ist die Verwendung von Naphthalin in Mottenkugeln verboten. Als Gründe für das Verbot werden die Gefährdung der menschlichen Gesundheit und die allgemeine Verwendung von natürlichem Kampfer genannt. ⓘ

Derivate

Nummerierung der Substituentenpositionen im Naphthalin ⓘ

Name	Summen­Formel	Molmasse [g/mol]	Schmelz­punkt. [°C]	Siede­punkt [°C]	Dichte [g/cm3]	Brechungs­index ⓘ
1-Naphthoesäure	C11H8O2	172,18	157	300	–	–
2-Naphthoesäure	C11H8O2	172,18	182	–	1,08	–
1-Naphthoesäurechlorid	C11H7ClO	190,63	16–19	190 (35 Torr)	1,265	1,6552
1-Naphthol	C10H8O	144,17	94–96	278	1,224	–
1-Naphthaldehyd	C11H8O	156,18	1–2	160 (15 Torr)	–	–
1-Nitronaphthalin	C10H7NO2	173,17	53–57	340	1,22	–
1-Fluornaphthalin	C10H7F	146,16	−19	215	1,323	1,593
2-Fluornaphthalin	C10H7F	146,16	61	211,5	–	–
1-Chlornaphthalin	C10H7Cl	162,62	−6	259	1,194	1,632
2-Chlornaphthalin	C10H7Cl	162,62	59,5	256	1,138	–
1-Bromnaphthalin	C10H7Br	207,07	−2	279	1,489	1,670
2-Isopropylnaphthalin	C13H14	170,255	14	268	0,975	–

Gewinnung und Darstellung

Naphthalin wird aus der Mittelölfraktion des Steinkohlenteers (bis zu 11 %), sowie Braunkohlen- und Holzteer, Crackgasöl oder auch aus Kohle, wenn diese verkokt wird, gewonnen. Im Steinkohleteer ist es mengenmäßig die größte Komponente. Es kommt auch in Petroleum und anderen fossilen Energieträgern vor und entsteht auch bei der Verbrennung von Holz oder Tabak. Naphthalin wird von Gaswerksstandorten und Holzimprägnierwerken emittiert, des Weiteren entsteht es auch auf Mülldeponien. ⓘ

1987 wurde ungefähr eine Million Tonnen Naphthalin produziert. Westeuropa ist mit 250.000 Tonnen der Hauptproduzent von Naphthalin, dann folgen Osteuropa (200.000 Tonnen), Japan (200.000 Tonnen) und die USA (125.000 Tonnen). ⓘ

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

In Wasser ist Naphthalin weitgehend unlöslich, bei Raumtemperatur lösen sich nur 0,032 g Naphthalin in einem Liter Wasser. In kurzkettigen Alkoholen ist es schlecht, in unpolaren Lösungsmitteln wie Benzol (1,130 g/l), Kohlenstoffsulfid, Ether, Toluol (910 g/l), Xylol (783 g/l), und Chloroform dagegen gut löslich. Naphthalin bildet weiße Kristallblättchen aus, die bei 80 °C zu einer farblosen Flüssigkeit schmelzen, welche bei 218 °C siedet. Es besitzt einen charakteristischen, intensiv aromatischen teerähnlichen Geruch; die Geruchsschwelle liegt je nach Person bei 0,14 bis 125 mg/m³. Naphthalin hat einen brennenden Geschmack. Die Dämpfe sind brennbar, der Flammpunkt liegt bei 80 °C und die Zündtemperatur bei 540 °C. Die Dichte beträgt 1,14 g/cm³, daher sinkt Naphthalin in Wasser. ⓘ

Chemische Eigenschaften

Stäbchenmodell

Kalottenmodell

Naphthalin verbrennt mit leuchtender, rußender Flamme. Es reagiert heftig mit Oxidationsmitteln wie Chromtrioxid und Stickstoffoxiden. Das chemische Verhalten weist große Ähnlichkeit mit dem von Benzol auf, jedoch ist es aufgrund der Molekülstruktur reaktiver als Benzol, aber weniger reaktiv als tricyclische Aromaten, wie beispielsweise Anthracen. Das Naphthalinmolekül weist 10 π-Elektronen auf. Es geht wie Benzol elektrophile Substitutionsreaktionen ein. Azulen, auch ein aromatischer Kohlenwasserstoff, ist ein Isomer des Naphthalins, es besteht aus einem Fünfer- und einem Siebener-Kohlenstoffring; aufgrund einer dipolaren Struktur ist es jedoch tiefblau und deutlich reaktiver als Naphthalin. ⓘ

Naphthalin kann unter gemäßigten Bedingungen zu Tetralin (C₁₀H₁₂) hydriert werden. Die weitere Hydrierung unter drastischeren Bedingungen führt zum Decalin (C₁₀H₁₈). ⓘ

Naphthalin bildet durch Reduktion mit Alkalimetallen in aprotischen Lösemitteln (z. B. Tetrahydrofuran, 1,2-Dimethoxyethan) Alkalinaphthalide. Mit Natrium ergibt sich ein tiefgrünes Salz. Es handelt sich um ein Radikalanion das ein ESR-Signal bei g = 2,0 hat. Das Reduktionspotential beträgt −2,5 V (gegen Standard-Wasserstoffelektrode (SHE)). Ursache der grünen Farbe sind Absorptionsbanden bei 463 und 735 nm. ⓘ

Das Anion ist eine starke Base, mit protischen Lösemittel reagiert es zu Dihydronaphthalin: $\mathrm {2\ NaC_{10}H_{8}+2\ H_{2}O\longrightarrow C_{10}H_{10}+C_{10}H_{8}+2\ NaOH}$ ⓘ

Mit konzentrierter Salpetersäure bildet Naphthalin je nach den gewählten Reaktionsbedingungen 1-Nitronaphthalin oder 2-Nitronaphthalin. ⓘ

Nachweis

Die Oxidation mit Chromaten und Permanganaten oder großtechnisch mit Sauerstoff an einem Katalysator ergibt Phthalsäure. Naphthalin kann UV-spektroskopisch oder per Hochleistungsflüssigkeitschromatographie nachgewiesen werden. ⓘ

Die Emissionsmessung von Naphthalin kann mittels GC/MS erfolgen. Die Immissionsmessung erfolgt mit hochauflösender Massenspektrometrie (HRMS). ⓘ

Mittels Biomonitoring ist Naphthalin aufgrund seiner Flüchtigkeit nur mit eingeschränkter Zuverlässigkeit bestimmbar. ⓘ

Biologische Bedeutung

In den Mikrosomen der menschlichen Leberzellen wird Naphthalin von Cytochrom P450 metabolisiert. Die Oxidation führt über die kurzlebige Epoxid-Zwischenstufe zu den primären Metaboliten:

• trans-1,2-Dihydro-1,2-naphthalindiol („Dihydrodiol“)
• 1-Naphthol und
• 2-Naphthol

Der Cytochrom-Untertyp CYP1A2 erzeugt dabei vor allem das Dihydrodiol und 1-Naphthol, während der Untertyp CYP3A4 im Wesentlichen 2-Naphthol produziert. Als sekundäre Metaboliten entstehen aus 2-Naphthol direkt 2,6- und 1,7-Dihydroxynaphthalin. Dagegen werden Dihydrodiol und 1-Naphthol nicht weiter in den Mikrosomen abgebaut. ⓘ

Sicherheitshinweise

Naphthalin führt auf der Haut zu starken Reizungen und zur Dermatitis. Naphthalin kann die roten Blutzellen schädigen. Beim Einatmen kann es zu Schleimhautreizungen, Kopfschmerzen und Übelkeit, Erbrechen und Verwirrtheitszuständen führen. Bei Einnahme führt es zu Magen-Darm-Störungen, Atemlähmung, Krämpfen und Tremor. Es ist trotz seiner geringen Löslichkeit in Wasser stark wassergefährdend (WGK 3). Eine Schädigung der Augenhornhaut, der Leber und Nieren ist möglich. Zwischen einem Luftvolumenanteil von 0,9 bis 5,9 % bildet es explosive Gemische. Eine krebserregende Wirkung wird vermutet. ⓘ

In Deutschland wurde der Arbeitsplatzgrenzwert von Naphthalin im Jahr 2011 um den Faktor 100 auf 0,5 mg/m³ gesenkt. ⓘ

Naphthalin wurde 2014 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 Naphthalin waren die Besorgnisse bezüglich Exposition von Arbeitnehmern, hoher (aggregierter) Tonnage und hohes Risikoverhältnis (Risk Characterisation Ratio, RCR). Die Neubewertung fand ab 2016 statt und wurde vom Vereinigten Königreich durchgeführt. Anschließend wurde ein Abschlussbericht veröffentlicht. ⓘ