Kaliummethanolat

Strukturformel
Methanolation  Kaliumion
Allgemeines
Name	Kaliummethanolat
Andere Namen	Kaliummethylat
Summenformel	CH3KO
Kurzbeschreibung	weißes bis gelbliches geruchloses kristallines Pulver<ref name="GESTIS">Eintrag zu Kaliummethanolat in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref>
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 212-736-1 ECHA-InfoCard 100.011.579 PubChem 23664618 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	70,13 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,7 g·cm−3 bei 20 °C<ref name="Evonik">Evonik Industries, GPS Safety Summary, Potassium Methylate, abgerufen am 12. August 2015.</ref>
Schmelzpunkt	359 °C<ref name="Evonik" />
pKS-Wert	15,5<ref name="sids"/>
Löslichkeit	löslich in Methanol und Ethanol, in Fetten und Estern<ref name="sids">Vorlage:SIDS</ref> zersetzt sich beim Kontakt mit Wasser<ref name="Evonik" />
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),<ref name="CLP_100.011.579">Eintrag zu Potassium methanolate in der Datenbank ECHA CHEM der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA)Vorlage:Abrufdatum Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.</ref> ggf. erweitert<ref name="GESTIS" /> Gefahr H- und P-Sätze H: 228​‐​251​‐​290​‐​302​‐​314 EUH: 014 P: 210​‐​280​‐​305+351+338​‐​310​‐​370+378​‐​402+404​‐​406<ref name="GESTIS" />
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Kaliummethanolat ist das Alkoholat des Methanols mit dem Gegenion Kalium und findet Verwendung als starke Base und als Katalysator für Umesterungen, insbesondere bei der Herstellung von Biodiesel.

Darstellung

Die Synthese von Kaliummethanolat im Labormaßstab erfolgt durch die stark exotherme Reaktion von metallischem Kalium mit Methanol unter Freisetzung äquimolarer Mengen von Wasserstoff.<ref>A.R. Ronzio, W.B. Cook: 4-Amino-2,6-dimethylpyrimidine In: Organic Syntheses. 24, 1944, S. 6, doi:10.15227/orgsyn.024.0006; Coll. Vol. 3, 1955, S. 71 (PDF).</ref>

Kaliummethanolat aus Kalium und Methanol

Kaliummethanolat aus Kalium und Methanol

Von nachgeordneter Bedeutung für die Herstellung von Kaliummethanolat ist die Reaktion von Metallhydriden, wie z. B. Kaliumhydrid mit Methanol.

Kaliummethanolat aus Kaliumhydrid und Methanol

Kaliummethanolat aus Kaliumhydrid und Methanol

Die exotherme Reaktion von Kaliumhydroxid mit Methanol führt – unter Vermeidung der Entstehung von leicht entzündlichem Wasserstoffgas – in einer Gleichgewichtsreaktion zu Kaliummethanolat und Wasser, das in einem kontinuierlichen Prozess fortwährend dem Gleichgewicht entzogen werden muss.<ref>Chimtek Engineering: Potassium Methylate Production Technology, abgerufen am 12. August 2015.</ref>

Kaliummethanolat aus Kaliumhydroxid und Methanol

Kaliummethanolat aus Kaliumhydroxid und Methanol

Auch wegen der ausgeprägten Hygroskopie von Kaliumhydroxid, das ca. 10 % Wasser enthält, ist die vollständige Entfernung des Wassers für den Reaktionsumsatz kritisch.<ref name="Ruwwe">J. Ruwwe: Metal alkoxides as catalysts for the biodiesel production. In: Chim. Oggi Chem. Today. Band 26, Nr. 1, 2008, S. 26–28 (Online [PDF]). </ref> Vorteilhaft ist die signifikant höhere Auflösungsgeschwindigkeit von Kaliumhydroxid in Methanol im Vergleich zu Natriumhydroxid. Großtechnisch wird Kaliummethanolat durch Zersetzung des bei der Chloralkali-Elektrolyse von Kaliumchlorid nach dem Amalgam-Verfahren entstehenden Kaliumamalgams mit Methanol. Verunreinigungen des anfallenden Kaliummethanolats in Methanol mit metallischem Quecksilber können durch Ultrafiltration beseitigt werden.<ref>Patent EP2656905: Entquickung von Lösungen durch Ultrafiltration. Angemeldet am 10. April 2013, veröffentlicht am 30. Oktober 2013, Anmelder: Evonik Degussa GmbH, Erfinder: M. Horn, B. Helpap, M. Thiel, M. Neumann.‌</ref> Durch Abdestillieren des Methanols wird festes Kaliummethanolat erhalten.

Wegen ihrer einfacheren Darstellung und besseren Handhabbarkeit werden bevorzugt die kontinuierlich dem Amalgam-Prozess entzogenen Lösungen von Kaliummethanolat in Konzentrationen von 25 bis 32 Gewichtsprozent für chemische Zwecke eingesetzt.

Evonik Industries als einer der größeren Hersteller von Alkalimetallalkoxiden verfügt über Kapazitäten von mehreren tausend Jahrestonnen Kaliummethanolat-Lösungen am Standort Lülsdorf/Niederkassel. BASF betreibt eine Anlage zur Herstellung von Kaliummethanolat in Ludwigshafen.

Die Verdrängung des Amalgam-Verfahrens durch das ökologisch und ökonomisch überlegene Membranverfahren zur Herstellung der Massechemikalien Natronlauge und Kalilauge stellt zukünftig dieses Standardherstellverfahren für die Herstellung von Alkalimetallalkoholaten in Frage.<ref>ICF International: Study on EU Implementation of the Minamata Convention on Mercury, abgerufen am 12. August 2015.</ref>

Eigenschaften

Kaliummethanolat ist ein weißes bis gelbliches, hygroskopisches, geruchloses kristallines Pulver, das mit Wasser heftig zu Kaliumhydroxid und Methanol reagiert. Die erhaltenen wässrigen Lösungen sind stark basisch und wirken korrosiv und ätzend. Die Substanz ist als entzündlicher Feststoff klassifiziert mit einer Selbstentzündungstemperatur von 70 °C.<ref name="Evonik" />

Die Angaben zur Human- und Ökotoxizität von Kaliummethanolat beruhen auf den Eigenschaften der Zersetzungsprodukte Kalilauge und Methanol bei der Hydrolyse im wässrigen Medium.<ref name="sids"/>

Verwendung

Die Carbonylierung von Methanol mit Kohlenmonoxid zum Methylformiat wird von starken Basen, wie z. B. Kaliummethanolat katalysiert.<ref>B.N. Pattanaik: The advances in processes and catalysts for the production of methyl formate by methanol carbonylation – a review. In: IJCPT. Band 3, Nr. 2, 2013, S. 55–70. </ref><ref>Patent US20140148614: Process for preparing methyl formate by reaction of methanol with carbon monoxide in the presence of a catalyst system comprising alkali metal formate and alkali metal alkoxide. Angemeldet am 25. November 2013, veröffentlicht am 29. Mai 2014, Anmelder: BASF SE, Erfinder: D. Schneider, K.-D. Mohl, M. Schäfer, J. Paschold, J.H. Teles, S. Rittinger.‌</ref>

Das wesentliche Einsatzgebiet von Kaliummethanolat in Form seiner 25-32%igen methanolischen Lösungen ist als basischer Umesterungskatalysator in der Biodieselsynthese. Dabei werden Triglyceride pflanzlichen und tierischen Ursprungs mit Methanol in Gegenwart von Alkalimetallmethanolaten zu den entsprechenden Fettsäuremethylestern (, FAME) umgesetzt.<ref>G. Knothe, J. Krahl, J. Van Gerpen (Hrsg.): The Biodiesel Handbook, 2nd Edition. AOCS Press, 2010, ISBN 978-1-893997-62-2. </ref><ref name="Ruwwe"/> Obwohl Kaliummethanolat die Bildung von Fettseifen – hier Kaliumsalze der Fettsäuren aus den Triglyceriden – stärker fördert als das (preisgünstigere) Natriummethanolat, werden mit Kaliummethanolat höhere Ausbeuten erzielt. Als optimale Bedingungen für die Biodieselproduktion aus Canolaöl wird eine Konzentration von 1,59 Gew.% Kaliummethanolat, eine Reaktionstemperatur von 50 °C und ein Methanol-Öl-Verhältnis von 4,5:1 angegeben. Die Biodieselausbeute beträgt dabei 95,8 % bei einem Fettsäurengehalt von 0,75 Gew.%.<ref>A. Singh, B. He, J. Thompson, J. Van Gerpen: Process optimization of biodiesel production using alkaline catalysts. In: Appl.Eng.Agric. Band 22, Nr. 4, 2006, S. 597–600, doi:10.13031/2013.21213 (PDF (Memento vom 23. November 2015 im Internet Archive)). </ref>

Literatur

• N.Y. Turova, E.P. Turevskaya, V.G. Kessler, M.I. Yanovskaya (Hrsg.): The Chemistry of Metal Alkoxides. Springer US, 2002, ISBN 978-0-7923-7521-0, doi:10.1007/b113856. 

Einzelnachweise

<references/>