Magst du Marzipan? Es gibt viele Menschen, vielleicht auch dich, die Marzipan lecker finden und andere, die Marzipan verabscheuen (Abb. 1). Marzipan hat einen ganz eigenen Geschmack und Geruch und das liegt hauptsächlich an einem ganz bestimmten Stoff, dem Benzaldehyd. In diesem Artikel lernst du den Stoff Benzaldehyd genauer kennen.
CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung;
Benzaldehyd – ein intensiv riechender Aromat
Benzaldehyd ist der einfachste aromatische Aldehyd. Aufgebaut ist das Benzaldehyd-Molekül somit aus einem Benzenring, bei dem ein Wasserstoffatom durch eine Aldehyd-Gruppe ersetzt ist (Abb. 2). Die Summenformel von Benzaldehyd lautet daher \(\ce{C_6H_5CHO}\). Als funktionelle Gruppe ist die Aldehyd-Gruppe im Benzaldehyd-Molekül prägend für einige Eigenschaften, die wir auf der makroskopischen Ebene beobachten können.
Eigenschaften
Bittermandel-Aroma
Benzaldehyd ist eine klare, farblose oder leicht gelbe und ölige Flüssigkeit (Abb. 3). Der Aldehyd riecht sehr intensiv nach Marzipan oder Bittermandeln. Aus diesem Grund wird Benzaldehyd auch häufig als Aroma- oder Duftstoff eingesetzt.
Oxidierbar zu Benzoesäure
Benzaldehyd ist ein Stoff, der leicht oxidierbar ist, also leicht Elektronen abgibt. Wird flüssiger Benzaldehyd beispielsweise in kleiner Menge in eine Petrischale gegeben und stehen gelassen (Abb. 4.1), reagiert es ohne Wärmzufuhr oder ähnlichem mit dem Sauerstoff aus der Luft. Bereits nach einigen Stunden kann man kleine Kristalle in der Petrischale entdecken (Abb. 4.2, Abb. 4.3). Es ist ein neuer Stoff entstanden. Bei diesem Stoff handelt es sich um Benzoesäure (Abb. 4.4).
Ungiftig in kleineren Mengen
Für uns Menschen ist Benzaldehyd in kleineren Mengen nicht giftig, weil es auch in unserem Körper zunächst zu Benzoesäure \(\ce{(C_6H_5COOH)}\) reagiert und dann nach weiteren Stoffwechselschritten letztlich als Hippursäure \(\ce{(C_9H_9NO_3)}\) ausgeschieden werden kann. In größeren Mengen ist Benzaldehyd gesundheitsschädlich.
Löslich in organischen Lösungsmitteln
Benzaldehyd ist zudem in organischen Lösungsmitteln (z.B. Ethanol, Ether oder Aceton) gut löslich, in Wasser hingegen eher nicht. Die gute Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln ist auf den unpolaren Benzenring des Benzaldehyd-Moleküls zurückzuführen.
Wildkirsch-Aroma mit Ethanol
Wird Benzaldehyd in Ethanol verdünnt, entwickelt sich ein nach Wildkirsche riechendes Aroma, welches u.a. in Rotwein zum Tragen kommt. Benzaldehyd ist daher auch ein Weinaroma.
Weitere Eigenschaften
Weitere Informationen zu den Eigenschaften von Benzaldehyd findest du in Abb. 5.
| Aggregatzustand bei Zimmertemperatur | flüssig |
|---|---|
| Molare Masse | \(\ce{106,13\,\frac{g}{mol}}\) |
| Siedepunkt | \(\ce{179°\,C}\) |
| Schmelzpunkt | \(\ce{-26°\,C}\) |
| Dichte | \(\ce{1,04\,\frac{g}{cm^3}}\) |
| Brechungsindex | \(\ce{1,55}\) |
Vorkommen
Natürlicherweise entsteht Benzaldehyd beim enzymatischen Abbau des Stoffes Amygdalin. Neben Benzaldehyd entstehen bei dieser Reaktion auch noch Glucose und Blausäure. Der Stoff Amygdalin ist unter anderem in dem Kern von Kernobst, wie Aprikosen, Pflaumen, Äpfeln oder Pfirsichen, zu finden. Zudem ist Amygdalin in Bittermandeln enthalten. Aus Bittermandeln wurde der Stoff Benzaldehyd das erste Mal im Jahr 1803 extrahiert. Der Verzehr von rohen Bittermandeln ist in größeren Mengen gefährlich, weil auch in unserem Magen der Stoff Amygdalin enzymatisch abgebaut und dabei neben Benzaldehyd und Glucose auch die giftige Blausäure gebildet wird.
Verwendung
Für Benzaldehyd gibt es eine ganze Bandbreite von Einsatzgebieten, wie z.B.
- als Weinaroma,
- als Duftstoff in Parfüms für blumige Note (z.B. Duft nach Maiglöckchen oder Flieder),
- als Ausgangsstoff zur Herstellung des Duftstoffs Zimtaldehyd, welcher durch Reaktion von Benzaldehyd und Aceton ensteht (Abb. 6.1.),
- als Zwischenprodukt bei der Herstellung von bestimmten Farbstoffen,
- als Zwischenprodukt bei der Medikamenten-Herstellung,
- als Ausgangsstoff zur Herstellung von Nitrobenzaldehyd (Abb. 6.2-6.4), welches bei der Nitrierung von Benzaldehyd ensteht und ein wichtiges Zwischenprodukt bei der Indigo-Synthese (blauer Jeansfarbstoff) ist.
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Herstellung
Der Ausgangsstoff zur Herstellung von Benzaldehyd im Labor ist Toluol. Dieses reagiert durch radikalische Chlorierung zu Benzalchlorid (Abb. 7). Durch Zugabe von konzentrierter Schwefelsäure hydrolysiert das Benzalchlorid zu Benzaldehyd (Abb. 8). In diesem Schritt findet die nucleophile Substitution eines Chlorid-Ions \(\ce{(Cl^{-})}\) statt. Anstelle von Chlor kann auch Brom eingesetzt werden, sodass das Toluol im ersten Schritt bromiert wird. Weitere Reaktionsschritte sind identisch. Im letzten Schritt entsteht dann nicht \(\ce{HCl}\), sondern \(\ce{HBr}\).
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In der technischen Umsetzung erfolgt jedoch meist eine direkte Oxidation von Toluol zu Benzaldehyd. Die größte Herausforderung hierbei ist, die Weiteroxidation des entstehenden Benzaldehyds zur Benzoesäure zu verhindern. Dazu werden u.a. selektive Oxidationsmittel (z.B. Mangandioxid \(\ce{(MnO_2)}\)) verwendet. Diese wirken meist als Katalysatoren und sorgen dafür, dass hauptsächlich das gewünschte Produkt, in diesem Fall Benzaldehyd, gebildet wird und unerwünschte Nebenreaktionen oder Weiterreaktionen verhindert werden.
Reaktionen
Neben der schon angesprochenen Oxidation von Benzaldehyd-Molekülen zu Benzoesäure-Molekülen, gibt es weitere typische Reaktionen. Wird ein Benzaldehyd-Molekül reduziert, so entsteht ein Molekül Benzylalkohol \(\ce{(C_6H_5CH_2OH)}\). Außerdem kann aufgrund der vorhandenen Aldehyd-Gruppe die Silberspiegelprobe (Tollens-Probe) (Abb. 9.1) und auch die Schiffsche-Probe (Abb. 9.2) mit Benzaldehyd-Molekülen durchgeführt werden. Weitere Informationen zu diesen beiden Nachweisreaktionen für Aldehyde findest du in dem Artikel…. .
Eine weitere typische Reaktion für Aldehyde ist die nucleophile Addition, welche auch Benzaldehyd eingeht. Da Benzaldheyd zugleich ein Derivat des Benzols ist, geht das Benzaldehyd-Molekül auch Reaktionen ein, die für Aromaten typisch sind, wie z.B. elektrophile Substitutionen.
Zusammenfassung
Benzaldehyd ist der einfachste aromatische Aldehyd, der stark nach Marzipan riecht. Er wird vor allem als Duft- und Aromastoff eingesetzt und kommt in Bittermandeln und Kernen von Kernobst vor. Die chemische Formel von Benzaldehyd ist \(\ce{C_6H_5CHO}\). Aufgrund seines molekularen Baus weist Benzaldehyd auf der makroskopischen Ebene sowohl typische Eigenschaften der Aldehyde als auch der Aromaten auf.