Höhere Alkane

Höhere Alkane finden sich im Erdöl, das Alkane bis etwa Kettenlänge 78 enthält, bei sehr wachsartigen Vorkommen auch bis 200.^[1] Außerdem sind sie in Ozokerit (Kettenlänge etwa 23, Tricosan, bis über 30)^[2] und dem Mineral Evenkit (Kettenlänge etwa 19, Nonadecan, bis 28, Octacosan)^[3] enthalten. Extraterrestrisch wurden höhere Alkane in kohligen Chondriten nachgewiesen, beispielsweise dem Murchison-Meteoriten (Kettenlänge etwa 12, Dodecan, bis 26, Hexacosan).^[4]

In der belebten Natur sind höhere Alkane wichtige Bestandteile des Cuticula-Wachses bei einigen Pflanzen^[5] und in der Wachsschicht auf dem Exoskelett von Insekten.^[6]

Höhere Alkane kommen häufig in Wehrsekreten und Semiochemikalien von Insekten vor. Undecan ist ein ein Alarmpheromon bei Arten der Gattungen Wegameisen (Lasius) und Waldameisen (Formica).^[7] Auch bei der Ameise Camponotus obscuripes macht es den Hauptanteil des Alarmpheromons aus.^[8] In einigen Fällen dienen höhere Alkane wohl als Lösungsmittel für von Insekten eingesetzte Verbindungen, beispielsweise bei der Baumwanze Erthesina fullo, bei der die Hauptkomponenten des Alarmpheromons (E)-4-Oxo-2-Hexenal und Tridecan sind oder bei Leeuwenia pasanii, deren Wehrsekret aus Tridecan, Pentadecan und Tetradecylacetat besteht, sowie Gynaikothrips ficorum, deren Wehrsekret aus einem 1:1-Gemisch von Pentadecan und Hexadecylacetat besteht.^[9] In den Dufour-Drüsen von Ameisen der Gattung Messor (darunter M. minor) kommen vor allem Alkane und Alkene vor, darunter je nach Art größere Mengen an Tridecan, Pentadecan und Nonadecan.^[10] Bei der Baumwanze Cosmopepla bimaculata ist Tridecan der Hauptbestandteil des Wehrsekrets,^[11] beim Gemeinen Ohrwurm kommen größere Mengen an Tridecan und Pentadecan vor.^[12]

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  Camponotus obscuripes
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  Erthesina fullo
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  Gynaikothrips ficorum
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  Messor minor
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  Cosmopepla bimaculata

In den ätherischen Ölen aus den Blättern und Samen von Crotalaria ochroleuca kommen diverse Alkane vor, am meisten Dodecan und Tetradecan, welche in beiden Quellen je etwa 2 % ausmachen.^[13] Pentadecan kommt in den ätherischen Ölen aus der Gewürzlilie^[14] und anderen Arten der Gattung Kaempferia vor, zum Teil mit einem Anteil über 50 %.^[15] Nonan ist der Hauptbestandteil des ätherischen Öls von Pittosporum eugeniodes (Gattung Klebsamen).^[16] Nonadecan und Heneicosan sind wichtige Bestandteile von Rosenöl aus Rosa damascena.^[17] Geringe Mengen an langkettigen linearen Alkanen wurden auch in mehreren Arten der Gattung Vanilla (Gesamtgehalt etwa 0,2 bis 0,6 %)^[18] und in Walnussöl^[19] nachgewiesen.

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  Das ätherische Öl der Gewürzlilie enthält Pentadecan
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  Die Früchte von Pittosporum eugeniodes enthalten viel Nonan.
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  Das ätherische Öl von Rosa damascena enthält Nonadecan und Heneicosan
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  Die Große Spinnen-Ragwurz nutzt langkettige Alkane als Allomone
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  Die Fliegen-Ragwurz nutzt unter anderem Pentadecan als Allomon.

Einige Pflanzen aus der Gattung Ragwurzen imitieren Insektenpheromone als Allomone. Dadurch werden entsprechende Insekten angelockt und versuchen sich mit der Pflanze zu paaren, wobei die Pflanze bestäubt wird (Pseudokopulation). Dazu gehört die Fliegen-Ragwurz (Ophrys insectifera) die unter anderem Pentadecan nutzt, um Argogorytes fargeii (Gattungen Agogorytes) anzulocken,^[20] sowie die Große Spinnen-Ragwurz (Ophrys sphegodes) die insbesondere Tricosan, Pentacosan und Heptacosan nutzt, um Andrena nigroaenea (Gattung Sandbienen) anzulocken, die auch die Hauptbestandteile des Insektenpheromons sind.^[21]

Für die bei Raumtemperatur noch als Flüssigkeiten vorliegenden höheren n-Alkane sind sicherheitstechnische Kenngrößen bestimmt worden. Mit zunehmender Kettenlänge der n-Alkane und den damit abnehmenden Dampfdruck steigt der Flammpunkt. Die Aufweitung des Explosionsbereiches ergibt sich daraus, dass dieser mit zunehmender Kettenlänge erst bei höheren Temperaturen erreicht wird. Für die Zündtemperaturen ist kein Trend ableitbar.

Mit steigender Anzahl an Kohlenstoffatomen nimmt die Viskosität der Stoffe stark zu, weswegen sie in Benzin kaum vorhanden sind. Stattdessen sind Alkane bis zu einer Kettenlänge von 16 Atomen (dem Hexadecan) Hauptbestandteil von Diesel und Kerosin. Diese werden daher auch durch die Cetanzahl charakterisiert, die sich von der alten Bezeichnung Cetan für n-Hexadecan ableitet. Ursprünglich wurde Cetylalkohol (1-Hexadecanol) aus dem Walrat des Pottwals gewonnen. Es ist dort verestert mit Fettsäuren als Wachs ein wesentlicher Bestandteil. Der Name Cetan stammt damit letztlich vom lateinischen cetus (deutsch: Wal) ab. Aufgrund der bereits hohen Viskosität bei Raumtemperatur ist die Verwendung dieser Kraftstoffe bei niedrigen Temperaturen und in kalten Regionen problematisch.

Höhere Alkane ab Hexadecan sind die wichtigsten Bestandteile von Heizöl, Schweröl und vielen Schmierölen. Letztere werden häufig auch aufgrund ihrer hydrophoben Eigenschaften als Korrosionsschutz eingesetzt. Da diese Alkane auch häufig bei Raumtemperatur fest sind, werden sie im Paraffin beispielsweise zur Herstellung von Kerzen verwendet.

Alkane mit einer Kettenlänge ab etwa 35 Atomen aufwärts finden auch im Straßenbau als Bestandteil von Bitumen Verwendung. Ein Großteil dieser Alkane wird jedoch durch Cracken in niedere Alkane aufgespalten, da diese einen größeren Wert in der Weiterverarbeitung besitzen.

Sehr lange n-Alkane werden zu Forschungszwecken, z. B. als Modellsysteme für Polyethylen, synthetisch hergestellt. Dies kann z. B. durch oxidative Kupplung von α,ω-Decadiin mit Kupferacetat und anschließende chromatographische Trennung der Oligomere erfolgen. Eine andere Methode geht von 12-Chlordodecanal aus, und verdoppelt durch wiederholte Wittig-Reaktion mit dem als Acetal geschützten Edukt die Kettenlänge in mehreren Schritten. Definierte Alkane mit bis zu 390 Kohlenstoffatomen sind so gezielt synthetisiert worden.^[42]