Tetrazol

Je nach Lage der Doppelbindungen unterscheidet man die isomeren Strukturen 1H-, 2H- und 5H-Tetrazol. 1H- und 2H-Tetrazol bilden ein Tautomeriegleichgewicht, das im kristallinen Feststoff auf der Seite des 1H-Tetrazols liegt.^[6][7][8] In der Gasphase dominiert das 2H-Tautomer.^[7][9][10] In unpolaren Lösungsmitteln liegen das 1H- und das 2H-Tautomer in vergleichbarer Menge vor. In polaren Lösungsmitteln dominiert wiederum das 1-H-Tautomer.^[9] Sowohl das 1H-Tetrazol (links) als auch das 2H-Tetrazol (Mitte) können als 6π-Heteroaromaten aufgefasst werden. 5H-Tetrazol (rechts) ist eine nichtaromatische Struktur und energetisch eher ungünstig.^[9]

1H-Tetrazol entsteht durch Reaktion von Blausäure mit Stickstoffwasserstoffsäure.^[1] Bei dieser Reaktion handelt es sich um eine 1,3-dipolare Cycloaddition. Die Verbindung kann auch durch die Deaminierung von kommerziell erhältlichem 5-Aminotetrazol, welches leicht aus Aminoguanidin hergestellt werden kann, gewonnen werden.^[11][12]

Eine weitere Synthese gelingt durch die Umsetzung von Natriumazid, Ammoniumchlorid und Triethylorthoformiat in Eisessig.^[13]

1H-Tetrazol ist ein kristalliner Feststoff, der in zwei polymorphen Formen auftritt. Die beiden Kristallformen stehen enantiotrop zueinander. Unterhalb der Umwandlungstemperatur von −31 °C liegt die Form II vor. Oberhalb der Umwandlungstemperatur ist die Form I die thermodynamisch stabile Kristallform. Diese zeigt einen Schmelzpunkt bei 157 °C.^[3] Die Schmelzenthalpie beträgt 18,4 kJ·mol^−1[14], die Umwandlungsenthalpie am Fest-fest-Phasenübergang 14,0 J·mol⁻¹.^[3] Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach August entsprechend ln(P) = −A/T+B (P in Pa, T in K) mit A = 10560 ±168 und B = 31,148 ±0,458 im Temperaturbereich von 333 K bis 404 K.^[3] Aus der Dampfdruckfunktion lässt sich eine molare Sublimationsenthalpie von 87,8 kJ·mol⁻¹ ableiten.^[3] Die Verbindung ist mit einer Standardbildungsenthalpie von Δ_fH_solid = 236 kJ·mol⁻¹ bzw. Δ_fH_gas = 320 kJ·mol⁻¹ stark endotherm.^[15][16] Die Standardverbrennungsenthalpie Δ_cH_solid beträgt −915,5 kJ·mol⁻¹.^[15][16] Die wässrige Lösung von 1H-Tetrazol reagiert schwach sauer und hat etwa die gleiche Acidität wie Essigsäure.^[1][4] Es konnten eine Reihe von Salzen wie das Lithium-, Natrium-, Kalium-, Rubidium-, Cäsium-, Strontium-, Ammonium- und Hydraziniumsalz hergestellt und charakterisiert werden.^[13] Mit einer Schlagenergie <4 J ist die Verbindung extrem schlagempfindlich. Gegenüber Reibung wurde bis 360 N keine Empfindlichkeit festgestellt.^[13]

Von den Derivaten des 1H-Tetrazols haben Tetrazoliumsalze besondere Bedeutung in der Biochemie. Die Bedeutung der Tetrazole in der Pharmazie liegt in der Bioisosterie zur Carboxygruppe. In 5-Position substituierte 1H-Tetrazole haben ähnliche physikalische Eigenschaften wie ihre Carboxy-Analoga, zeigen aber eine höhere Stabilität gegenüber der Metabolisierung. Bekannte Pharmazeutika sind zum Beispiel das Losartan oder auch das Pentamethylentetrazol oder auch Pentetrazol, ein Analeptikum.

1H-Tetrazol ist von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) im Sinne des Sprengstoffgesetzes als explosionsgefährlicher Stoff in der Stoffgruppe A eingestuft.^[17]