Αιθένιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Αιθένιο
Ethylene-CRC-MW-dimensions-2D.png
Ethylene-CRC-MW-3D-balls.png
Ethylene-3D-vdW.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Αιθένιο
Άλλες ονομασίες Αιθυλένιο
Διμεθυλένιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C2H4
Μοριακή μάζα 28,05 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος		 CH2=CH2
Συντομογραφίες ViH
Αριθμός CAS 74-85-1
SMILES C=C
InChI 1/C2H4/c1-2/h1-2H2
Αριθμός EINECS 200-815-3
Αριθμός RTECS KH3800000
ChemSpider ID 6085
Δομή
Διπολική ροπή 0 D
Μήκος δεσμού C-H: 108,7 pm
C-C: 133,9 pm
Είδος δεσμού C-H: ελαφρά πολωμένος ομοιοπολικός δεσμός
σ (1s-2sp2)
C-C: ομοιοπολικός δεσμός
σ (2sp2-2sp2)
π (2p-2p)
Πόλωση δεσμού C-H: 3%
Γωνία δεσμού HCC: 121,3°
Μοριακή γεωμετρία επίπεδη (D2h)
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης -169,2 °C
Σημείο βρασμού -88,6 °C
Κρίσιμη θερμοκρασία 9,4 °C
Κρίσιμη πίεση 49,9383173 atm
Πυκνότητα 1,178 kg/m3 (15 °C)
Διαλυτότητα
στο νερό		 2,9 g/m3
Τάση ατμών 40 atm (-1,5 °C)
Εμφάνιση Άχρωμο αέριο
Χημικες ιδιότητες
pKa 44
Θερμότητα πλήρους
καύσης		 1314 kJ/mole
Ελάχιστη θερμοκρασία
ανάφλεξης		 -136 °C
Σημείο αυτανάφλεξης 542,8 °C
Επικινδυνότητα
Hazard F.svg
Εξαιρετικά εύφλεκτο (F+)
Κίνδυνοι κατά
NFPA 704
NFPA 704.svg
4
3
2
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά
Commons logo
Τα Κοινά έχουν πολυμέσα σχετικά με το θέμα

Το Αιθένιο (Äthen, Ethen) ή αιθυλένιο (Äthylen, Ethylen) ή διμεθυλένιο (C2H4, CH2=CH2) είναι άχρωμο, άγευστο και άοσμο αέριο, το πρώτο μέλος στην ομόλογη σειρά των αλκενίων. Λόγω της ποικιλομορφίας των προϊόντων της πετροχημικής βιομηχανίας που μπορούν να προκύψουν από αυτό θεωρείται ο σημαντικότερος (βασικός) γι' αυτήν υδρογονάνθρακας. Χρησιμεύει ως κύρια βιομηχανική πρώτη ύλη, από την εποχή που το πετρέλαιο έγινε η βασική στρατηγική πρώτη ύλη. Το αντίστοιχο προηγούμενο, αιθίνιο, προερχόταν από την αλυσίδα CaCO3 → CaC2 → ΗC≡CH.
Επιπλέον, το αιθένιο αποτελεί φυτική ορμόνη, προκαλώντας την έναρξη της ωρίμανσης στους καρπούς των φυτών[1]. Το αιθένιο είναι η πρώτη σε παραγωγή χημική ουσία στον κόσμο. Το αιθυλένιο δεν είναι τοξικό, αλλά μπορεί να αποβεί επικίνδυνο σε υψηλές συγκεντρώσεις, στις οποίες προκαλεί ασφυξία, απλά γιατί μειώνει τη συγκέντρωση του οξυγόνου. Είναι πολύ εύφλεκτο.[2]

Πίνακας περιεχομένων

Ονοματολογία [Επεξεργασία]

Η ονομασία «αιθένιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «αιθ-» δηλώνει την παρουσία δύο (2) ατόμων άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-εν-» δείχνει την παρουσία ενός (1) διπλού δεσμού μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει χαρακτηριστικές ομάδες, δηλαδή ότι είναι υδρογονάνθρακας.

Ιστορία [Επεξεργασία]

Από το 1795 το αιθένιο αναφερόταν ως «ελαιογόνο αέριο» (olefiant gas), δηλαδή αέριο που δημιουργεί έλαιο, εννοώντας το 1,2-διχλωραιθάνιο (ClCH2CH2Cl), που ονομαζόταν τότε «έλαιο της Ολλανδίας» (oil of the Dutch) και το οποίο παράγεται από το αιθένιο με προσθήκη χλωρίου (Cl2) (βλέπετε την ενότητα §5.5, με Cl όπου X). Το αιθένιο πρωτοσυντέθηκε το 1795 από συνεταιρισμό τεσσάρων Ολλανδών χημικών.
Στα μέσα του 19ου αιώνα η ελληνικής προέλευσης κατάληξη «-ένη» (που σημαίνει «θυγατέρα» χρησιμοποιούνταν ευρύτατα για αναφέρει την προέλευση ενός μορίου από ένα άλλο. Έτσι, θεωρώντας ότι το C2H4 προέρχεται από τη ρίζα (C2H5-), που λέγεται «αιθύλιο», ονόμασαν το νέο παράγωγο «αιθυλένιο», τουλάχιστον από το 1852.
Το 1866, ο Γερμανός χημικός Άουγκουστ Βίλχελμ φον Χόφμαν πρότεινε ένα σύστημα ονοματολογίας των υδρογονανθράκων με τις καταλήξεις «-άνιο», «-ένιο», «-ίνιο», «-όνιο», «-ούνιο» για να χρησιμεύουν στο να δηλώνουν την αφαίρεση 0, 2, 4, 6, 8 και πάνω ατόμων υδρογόνου από το αντίστοιχο αλκάνιο. Σύμφωνα μ' αυτό το σύστημα το «αιθυλένιο» έγινε «αιθένιο». Το σύστημα του Χόφμαν αποτέλεσε εν μέρει τη βάση για το σύστημα IUPAC, με αποτέλεσμα το «αιθένιο» να κατοχυρωθεί ως το συστηματικό όνομα της ένωσης. Ωστόσο και το όνομα «αιθυλένιο» διατήρησε ευρύτατη βιβλιογραφική χρήση ως τις μέρες μας.

Δομή [Επεξεργασία]

Τροχιακή περιγραφή ένωσης μεταξύ αιθενίου και ενός μετάλλου μετάπτωσης.

Αυτός ο υδρογονάνθρακας έχει μόριο που αποτελείται από τέσσερα (4) άτομα υδρογόνου ενωμένα με ένα ζεύγος ατόμων άνθρακα που συνδέονται μεταξύ τους με ένα διπλό δεσμό. Όλα αυτά τα έξι (6) συνολικά άτομα είναι ομοεπίπεδα. Η γωνία \mathrm{\widehat{H C H}} είναι 119°, δηλαδή πολύ κοντά στις 120° που προβλέπονται για τον sp2 υβριδισμό των ατόμων άνθρακα, που συνδέονται με διπλό δεσμό. Η περιστροφή του δεσμού C=C απαιτεί (σχετικά) υψηλή ποσότητα ενέργειας, γιατί απαιτεί την (προσωρινή) διάσπαση του π-δεσμού.

Ο π-δεσμός στο μόριο του αιθενίου είναι υπεύθυνος για τη χρήσιμη δραστικότητά του. Η περιοχή του διπλού δεσμού χαρακτηρίζεται από (σχετικά) υψηλή ηλεκτρονιακή πυκνότητα, που επομένως είναι ευάλωτη σε επιδράσεις ηλεκτρονιόφιλων. Πολλές αντιδράσεις του αιθενίου καταλύνται από διάφορα μέταλλα μετάπτωσης, που σχηματίζουν προσωρινά σύμπλοκα με τα π και π* τροχιακά του αιθενίου.

Δεσμοί[3]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp2-1s 108,7 pm 3% C- H+
C=C σ 2sp2-2sp2 133,9 pm
C=C π 2p-2p 133,9 pm
Κατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριο
C -0,06
H +0,03

Παραγωγή [Επεξεργασία]

Βιομηχανικές μέθοδοι [Επεξεργασία]

Η παγκόσμια παραγωγή αιθενίου ήταν 107 εκατομμύρια τόννοι το 2005[4] και 109 εκατομμύρια τόννοι το 2006[5]. Μέχρι το 2010 το αιθένιο παράγονταν από τουλάχιστον 117 εταιρίες σε 55 χώρες[6]. Για να φθάσει την ακόμη μεγαλύτερη ζήτηση, υπάρχει απότομη αύξηση στην κατασκευή νέων εγκαταστάσεων παραγωγής σε παγκόσμιο επίπεδο, ιδιαίτερα στις χώρες του Περσικού Κόλπου και στην Κίνα[6].

Πυρόλυση αλκανίων [Επεξεργασία]

Με πυρόλυση αλκανίων παράγονται μίγματα που περιέχουν και αιθένιο. Π.χ.[7]:

\mathrm{\mathrm{CH_3(CH_2)_5CH_3 \xrightarrow[\kappa \alpha \tau \alpha \lambda \acute{\upsilon} \tau \eta \varsigma]{\triangle} CH_3(CH_2)_3CH_3 + CH_2=CH_2 }}

Με καταλυτική αφυδρογόνωση αιθανίου [Επεξεργασία]

Με καταλυτική αφυδρογόνωση αιθανίου, παράγεται αιθένιο[8]:

\mathrm{\mathrm{ CH_3CH_3 \xrightarrow[\triangle]{Pt} CH_2=CH_2 + H_2 }}

Με οξειδωτικό «ζευγάρωμα» μεθανίου [Επεξεργασία]

Με οξειδωτικό «ζευγάρωμα» μεθανίου παράγεται αιθένιο [9][10][11]:

\mathrm{2CH_4 + O_2 \xrightarrow{750-950^oC} CH_2=CH_2 + 2H_2O + 67 \; kcal}

Σύγχρονες πετροχημικές μονάδες παραγωγής αιθενίου [Επεξεργασία]

Το αιθένιο παράγεται γενικά από την πετροχημική βιομηχανία με πυρόλυση από ατμό[12]. Σύμφωνα με τη διεργασία αυτή (ατμός και) αέριοι (προερχόμενοι από το φυσικό αέριο και τα υγραέρια) και ελαφριοί υγροί υδρογονάνθρακες (προερχόμενοι από το πετρέλαιο, συνήθως μέχρι και με επτά (7) άτομα άνθρακα) θερμαίνονται στους 750–950 °C, οπότε αρχίζουν να διασπούνται τυχαία σε διάφορες ελεύθερες ρίζες που, ως εξαιρετικά δραστικές, εμπλέκονται σε πολυάριθμες αντιδράσεις που (διακόπτονται) με ακαριαία ψύξη. Αυτή η διεργασία (σπότομης θέρμανσης-ψύξης) διασπά τους μεγαλύτερης μοριακής μάζας υδρογονάνθρακες σε μικρότερου μοριακού βάρους, σε ένα μίγμα που περιλαμβάνει τόσο αλκάνια, όσο και ακόρεστους υδρογονάνθρακες. Το αιθένιο διαχωρίζεται απ' αυτό το μίγμα με συνεχόμενη συμπίεση και απόσταξη. Με παρόμοιες διεργαίες τα διυλιστήρια πυρολύουν τους υψηλής μοριακής μάζας υδρογονάνθρακες σε μεσαίας και μικρής μοριακής μάζας, πάνω από ζεολίτες καταλύτες. Τα βαρύτερα κλάσματα, όπως η νάφθα και τα ορυκτέλαια χρειάζονται τουλάχιστον δύο ψυκτικούς πύργους σε συνδυασμό με καμίνους πυρόλυσης για να ανακυκλώνουν την παραγόμενη βενζίνη και το νερό. Όταν πυρολύεται ένα μίγμα από αιθάνιο και προπάνιο, μόνο ένας ψυκτικός πύργος νερού απαιτείται[13].

Οι περιοχές μιας μονάδας παραγωγής αιθενίου είναι οι ακόλουθες:

  1. Κάμινος πυρόλυσης με ατμό.
  2. Πρωτεύον και δευτερεύον εναλλάκτης θερμότητας με ψυκτικό πύργο.
  3. Σύστημα διάλυσης με ατμό και ανακύκλωσης μεταξύ του καμίνου και των ψυκτικών πύργων.
  4. Πρωτεύον συμπιεστής των παραγώμενων αερίων τριών (3) σταδίων.
  5. Παγίδα όξινων αερίων για την απομάκρυνση του υδρόθειου και του διοξειδίου του άνθρακα[14].
  6. Δευτερεύον συμπιεστής ενός (1) ή δύο (2) σταδίων.
  7. Ξηραντήρας των αερίων που παρέμειναν.
  8. Κρυογενική μεταχείρηση: Διαχωρίζει το αέριο μίγμα που απέμεινε σε δύο (2) πύργους:
  1. C1 διαχωριστής: Απομακρύνει το υδρογόνο με ψύξη στους −162 °C. Η συγκεκριμένη θερμοκρασία επιλέχθηκε για να κατακρατείται το μεθάνιο υγρό, γεγονός κρίσιμο για την οικονομική βιοσιμότητα της βιομηχανικής μονάδας. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως παραπροϊόν, να οδηγηθεί πίσω στην υπομονάδα #1 ή να οδηγηθεί για οξειδωτικό ζευγάρωμα (βλέπετε αντίδραση ενότητας §2.1.3)
  2. C2 διαχωριστής: Το αέριο μίγμα που οδηγείται σ' αυτόν αποτελείται από όλα τα C2 αέρια (δηλαδή αιθάνιο, αιθένιο και αιθίνιο που παρήχθηκαν από την πυρόλυση. Χρειάζεται προσοχή το γεγονός ότι το αιθίνιο που περιέχει είναι εκρηκτικό σε πιέσεις πάνω από 200 kPa).[15] Αν η μερική πίεση του αιθινίου αναμένεται να υπερβεί αυτές της τιμές, τότε ρεύμα των αερίων C2 υφίσταται μερική καταλυτική υδρογόνωση (με χρήση του υδρογόνου που παίρνεται παραπάνω), οπότε μέρος του αιθινίου μετατρέπεται σε αιθένιο (βλέπετε την αντίδραση στην ενότητα 2.2.3). Μετά το αέριο μίγμα οδηγείται σε διαχωριστή C2, από την οροφή του οποίου συλλέγεται το αιθένιο και από το μέσο του το αιθάνιο που οδηγείται πίσω στην υπομονάδα #1 (αν είναι ανεπιθύμητο).
  3. C3 διαχωριστής: Το κατώτερο αέριο στρώμα του διαχωριστή C2 οδηγείται στο διαχωριστή C3, από τον οποίο αποσπούνται τα αέρια C3, αυτά δηλαδή με τρία (3) άτομα άνθρακα, δηλαδή οι ενώσεις προπάνιο, προπένιο, προπίνιο, προπαδιένιο και κυκλοπροπάνιο. Από τα διαχωριζόμενα αυτά αέρια συνήθως κρατιέται το προπένιο ως χρήσιμο παραπροϊόν, ενώ τα υπόλοιπα (ιδίως το προπάνιο) επιστρέφουν (αν δεν κρατηθούν κι αυτά) στην υπομονάδα #1.
  4. C4 διαχωριστής: Με όμοια διαδικασία διαχωρίζονται τα αέρια C4, δηλαδή αυτά με τέσσερα (4) άτομα άνθρακα, από τα τελευταία, C5, δηλαδή με πέντε (5) άτομα άνθρακα, ή και βαρύτερα που απομένουν. Και πάλι όσα θεωρούνται χρήσιμα κρατιούνται και τα υπόλοιπα επιστρέφουν στην υπομονάδα #1[13].
  • Επειδή η παραγωγή αιθενίου είναι συνολικά εξώθερμη, συνήθως φροντίζεται ώστε να δεσμεύεται η παραγόμενη θερμότητα ώστε να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή υψηλής πίεσης ατμού, που χρησιμοποιείται με τη σειρά του για να οδηγηθεί στις τουρμπίνες και να συμπιέσει το πυρολυώμενο μίγμα. Μέρος από το παραγώμενο προπένιο ή και το αιθένιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ψυκτικό αέριο στους ψυκτικούς πύργους. Μια τέτοια μονάδα όσο λειτουργεί δεν χρειάζεται να εισάγει εξωτερικά ατμό στο σύστημα. Ακόμη, μια τυπική τέτοια παγκόσμιου επιπέδου παραγωγής μονάδα με παραγωγή περίπου 3 εκατομμύρια τόννους αιθενίου το χρόνο απαιτεί ένα συμπιεστή πυρολυόμενων αερίων ισχύος 34 MW, ένα συμπιεστή προπενίου ισχύος 22 MW και ένα συμπιεστή αιθενίου ισχύος 11 MW.

Εργαστηριακές μέθοδοι [Επεξεργασία]

Με αφυδάτωση αιθανόλης [Επεξεργασία]

Με ενδομοριακή αφυδάτωση αιθανόλης παράγεται αιθένιο. Η αντίδραση ευνοείται σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες, >150 °C. Σε χαμηλότερες ευνοείται η διαμοριακή αφυδάτωση που δίνει διαιθυλαιθέρα, ενώ χωρίς καθόλου θέρμανση παράγεται o όξινος θειικός αιθυλεστέρας (CH3CH2OSO3H), που αποτελεί την ενδιάμεση ένωση για τις αφυδατώσεις.[16]:

\mathrm{ CH_3CH_2OH \xrightarrow[>150^oC]{\pi .H_2SO_4} CH_2=CH_2 + H_2O }

  • Πριν την καθιέρωση του πετρελαίου ως βασικής στρατηγικής πρώτης ύλης χρησιμοποιήθηκε και για βιομηχανική παραγωγή αιθενίου.

Με απόσπαση υδραλογόνου από αιθυλαλογονίδιο [Επεξεργασία]

Με απόσπαση υδραλογόνου (HX) από αιθυλοαλογονίδιο παράγεται αιθένιο[17]:

\mathrm{ CH_3CH_2X + NaOH \xrightarrow[\triangle]{ROH} CH_2=CH_2 + NaX + H_2O }

Με απόσπαση αλογόνου από 1,2-διαλαιθάνιο [Επεξεργασία]

Με απόσπαση αλογόνου (X2) από 1,2-διαλαιθάνιο παράγεται αιθένιο[18]:

\mathrm{ XCH_2CH_2X + Zn \xrightarrow{} CH_2=CH_2 + ZnX_2 }

Με μερική καταλυτική υδρογόνωση αιθινίου [Επεξεργασία]

Με μερική καταλυτική υδρογόνωση αιθινίου παράγεται αιθένιο[19]

\mathrm{ HC \equiv CH + H_2 \xrightarrow{Ni\;\acute{\eta}\; Pd \;\acute{\eta}\; Pt} CH_2=CH_2 }


Με θέρμανση τεταρτοταγών αμμωνιοβάσεων [Επεξεργασία]

Με θέρμανση τεταρτοταγών αμμωνιοβάσεων (μέθοδος Hoffmann) παράγεται και αιθένιο. Π.χ.[20]:

\mathrm{\mathrm{ [RCH_2CH_2N^+(CH_3)_2CH_2CH_3]OH^- \xrightarrow{\triangle} CH_2=CH_2 + RCH_2CH_2N(CH_3)_2 + H_2O}}

Με επίδραση φωσφοροϋλιδίων σε καρβονυλικές ενώσεις [Επεξεργασία]

Με επίδραση φωσφοροϋλιδίων σε μεθανάλη (μέθοδος Wittig) παράγεται αιθένιο. Π.χ.[21]:

\mathrm{\mathrm{ Ph_3P^+-^-CH_2 + HCHO \xrightarrow{} CH_2=CH_2 + Ph_3PO }}

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα [Επεξεργασία]

Τέλεια καύση[22] [Επεξεργασία]

\mathrm{CH_2=CH_2 + 3O_2 \xrightarrow{\triangle} 2CO_2 + 2H_2O + 1314 \; kJ}

Ενυδάτωση [Επεξεργασία]

1. Με επίδραση θειικού οξέος παράγεται αρχικά όξινος θειικός αιθυλεστέρας. Στη συνέχεια με επίδραση νερού (ενυδάτωση). Παράγεται αιθανόλη[23]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + H_2SO_4 \xrightarrow{} CH_3CH_2OSO_3H \xrightarrow{+H_2O} CH_3CH_2OH + H_2SO_4 }

2. Υδροβορίωση και στη συνέχεια επίδραση με υπεροξείδιο του υδρογόνου. Αρχικά παράγεται τριαιθυλοβοράνιο και στη συνέχεια αιθανόλη[24]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + BH_3 \xrightarrow{} CH_3CH_2BH_2 \xrightarrow{+CH_2=CH_2} (CH_3CH_2)_2BH \xrightarrow{+CH_2=CH_2}(CH_3CH_2)_3B \xrightarrow{+3H_2O_2} 3CH_3CH_2OH + H_3BO_3 }

3. Αντίδραση με οξικό υδράργυρο και έπειτα αναγωγή[25] :

\mathrm{ CH_2=CH_2 + (CH_3COO)_2Hg + H_2O \xrightarrow[-CH_3COOH]{Et_2O} CH_3COOHgCH_2CH_2OH \xrightarrow{+NaBH_4+NaOH} CH_3CH_2OH + Hg + CH_3COONa + Na[BH_3OH] }

4. Υπάρχει ακόμη η δυνατότητα αλλυλικής υδροξυλίωσης κατά Prins με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε αιθένιο απουσία νερού. Π.χ. με μεθανάλη προκύπτει 1-προπεν-2-όλη[26][27][28]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + HCHO \xrightarrow{H_2SO_4} CH_2=CHCH_2OH }

Προσθήκη υποαλογονώδους οξέως [Επεξεργασία]

Με επίδραση (προσθήκη) υποαλογονώδους οξέος (HOX) σε αιθένιο παράγεται 2-αλαιθανόλη[29]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + HOX \xrightarrow{} XCH_2CH_2OH }

  • Το HOX παράγεται συνήθως επιτόπου με την αντίδραση:

\mathrm{ 2H_2O + X_2 \xrightarrow{} 2HOX }

Καταλυτική υδρογόνωση [Επεξεργασία]

Με καταλυτική υδρογόνωση αιθενίου σχηματίζεται αιθάνιο. Π.χ.[30]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni\;\acute{\eta}\; Pd \;\acute{\eta}\; Pt} CH_3CH_3 }

Αλογόνωση [Επεξεργασία]

Με επίδραση αλογόνου (X2) (αλογόνωση) σε αιθένιο έχουμε προσθήκη στο διπλό δεσμό. Παράγεται 1,2-διαλαιθάνιο. Π.χ.[31]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + X_2 \xrightarrow{CCl_4} XCH_2CH_2X }

Υδραλογόνωση [Επεξεργασία]

Με προσθήκη υδραλογόνων (HX) (υδραλογόνωση) σε αιθένιο παράγεται αιθυλαλογονίδιο[32]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + HX \xrightarrow{} CH_3CH_2X }

Υδροκυάνωση [Επεξεργασία]

Με προσθήκη υδροκυανίου (HCN) (υδροκυάνωση) σε αιθένιο παράγεται προπανονιτρίλιο[33]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + HCN \xrightarrow{} CH_3CH_2CN }

Καταλυτική αμμωνίωση [Επεξεργασία]

1. Προσθήκη αμμωνίας (NH3). Παράγεται αιθυλαμίνη. Π.χ.[34][35][36][37][38].:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + NH_3 \xrightarrow{Ti \;\acute{\eta}\; Zr} CH_3CH_2NH_2 }

  • Τα παραπάνω μέταλλα που αναφέρονται στη θέση του καταλύτη χρησιμοποιούνται με τη μορφή συμπλόκων τους και όχι σε μεταλλική μορφή.

2. Προσθήκη πρωτοταγούς αμίνης. Παράγεται δευτεροταγής αιθαλαμίνη. Π.χ. με μεθυλαμίνη παράγεται N-μεθυλαιθαναμίνη:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + CH_3NH_2 \xrightarrow{Ti \;\acute{\eta}\; Zr} CH_3CH_2NHCH_3 }

3. Προσθήκη δευτεροταγούς αμίνης. Παράγεται τριτοταγής αιθαλαμίνη. Π.χ. με διμεθυλαμίνη παράγεται N,N-διμεθυλαιθαναμίνη:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + CH_3NHCH_3 \xrightarrow{Ti \;\acute{\eta}\; Zr} CH_3CH_2N(CH_3)_2 }

Καταλυτική φορμυλίωση [Επεξεργασία]

Με προσθήκη μεθανάλης (CO + H2) σε αιθένιο παράγεται προπανάλη. Π.χ.[13]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + CO + H_2 \xrightarrow[10 - 100 \; atm, 40^oC-100^oC]{Co \;\acute{\eta}\; Rh} CH_3CH_2CHO }

  • Τα παραπάνω μέταλλα που αναφέρονται στη θέση του καταλύτη χρησιμοποιούνται με τη μορφή συμπλόκων τους και όχι σε μεταλλική μορφή.

Προσθήκη αλδεΰδών ή κετονών κατά Prins [Επεξεργασία]

Με επίδραση περίσσειας αλδευδών ή κετονών σε αιθένιο απουσία νερού, σε χαμηλή θερμοκρασία παράγεται παράγωγο διοξανίου. Π.χ. με μεθανάλη παράγεται 1,3-διοξάνιο[39][40][41]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + 2HCHO \xrightarrow[\chi \alpha \mu \eta \lambda \acute{\eta} \; \theta \epsilon \rho \mu o \kappa \rho \alpha \sigma \acute{\iota} \alpha]{H_2SO_4} } 1 3-dioxane.svg

Διυδροξυλίωση [Επεξεργασία]

Η διυδροξυλίωση αιθενίου, αντιστοιχεί σε προσθήκη H2O2 και παράγει 1,2-αιθανοδιόλη[42]:

1. Επίδραση αραιού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου. Π.χ.:

\mathrm{ 5CH_2=CH_2 + 4KMnO_4 + 2H_2SO_4 \xrightarrow{} 5HOCH_2CH_2OH + 4MnO + 2K_2SO_4 + 2H_2O }

2. Επίδραση καρβονικού οξέος και υπεροξείδιου του υδρογόνου:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + H_2O_2 \xrightarrow{RCOOH} HOCH_2CH_2OH }

3. Μέθοδος Sharpless[43][44][45]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + OsO_4 + 2H_2O + 2KOH \xrightarrow{} HOCH_2CH_2OH + K_2[OsO_2(OH)_4] }

4. Μέθοδος Woodward[46][47]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + 2RCOOAg + I_2 \xrightarrow{} HOCH_2CH_2OH + 2AgI + 2RCOOH }

5. Υπάρχει ακόμη δυνατότητα για 1,3-διυδροξυλίωση με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε αιθένιο, παρουσία νερού. Αντίδραση Prins. Π.χ. με μεθανάλη παράγεται 1,3-προπανοδιόλη[48][49][50]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + HCHO + H_2O \xrightarrow{H_2SO_4} HOCH_2CH_2CH_2OH }

Οζονόλυση [Επεξεργασία]

Με επίδραση όζοντος (οζονόλυση) σε αιθένιο, παράγεται ασταθές οζονίδιο, που τελικά διασπάται σε μεθανάλη[51]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + \frac{2}{3}O_3 \xrightarrow[Zn]{H_2O} 2HCHO }

Επίδραση πυκνού υπερμαγγανικού καλίου [Επεξεργασία]

Με επίδραση πυκνού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4) παράγεται τελικά διοξείδιο του άνθρακα[52]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + 4KMnO_4 + 2H_2SO_4 \xrightarrow{} 2CO_2 + 4MnO_2 + 2K_2SO_4 + 4H_2O }

  • Ενδιάμεσα παράγεται μεθανικό οξύ, αλλά είναι ευαίσθητο σε τυχόν περίσσεια υπερμαγγανικού καλίου:

\mathrm{ 3CH_2=CH_2 + 8KMnO_4 + 4H_2SO_4 \xrightarrow{} 6HCOOH + 8MnO_2 + 4K_2SO_4 + 4H_2O }

Καταλυτική προσθήκη οξυγόνου [Επεξεργασία]

Κατά την καταλυτική προσθήκη οξυγόνου σε αιθένιο σχηματίζεται οξιράνιο. Π.χ.[53]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + \frac{1}{2}O_2 \xrightarrow[1-2MPa,\; 280^oC]{Ag} } Oxirane.svg

Αντίδραση Diels–Adler [Επεξεργασία]

Κατά την επίδραση «συζυγούς» αλκαδιενίου (διένιου) σε αιθένιο (διενόφιλο) έχουμε την ονομαζόμενη (αντίδραση Diels–Adler) που στην περίπτωση αυτή οδηγεί σε παραγωγή παραγώγων κυκλοεξενίου. Π.χ. με 1,3-βουταδιένιο παίρνουμε κυκλοεξένιο[54]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + CH_2=CHCH=CH_2 \xrightarrow{} } Cyclohexen - Cyclohexene.svg

Αντίδραση Pauson-Khand [Επεξεργασία]

Κατά την επίδραση αλκίνια και μονοξειδίου του άνθρακα σε αιθένιο έχουμε την ονομαζόμενη αντίδραση Pauson-Khand που στην περίπτωση αυτή οδηγεί σε παραγωγή παραγώγων κυκλοπεντενόνης. Π.χ. με αιθίνιο παράγεται 2-κυκλοπεντενόνη[55][56][57][58]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + HC \equiv CH + CO \xrightarrow{Co_2(CO)_8} } Cyclopent-2-enone.svg

Προσθήκη καρβενίων [Επεξεργασία]

Κατά την επίδραση μεθυλενίου σε αιθένιο σχηματίζονται προπένιο και κυκλοπροπάνιο[59]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} KCl + H_2O + \frac{4}{5} CH_3CH=CH_2 + \frac{1}{5}} Cyclopropane-skeletal.png

  • Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε:
1. Παρεμβολή στους τέσσερεις (4) δεσμούς CH-H: 4.
2. Προσθήκη στον (ένα διπλό) δεσμό: 1.

\mathrm{ CH_2=CH_2 + CH_2I_2 + Zn \xrightarrow{} ZnI_2 +} Cyclopropane-skeletal.png

Πολυμερισμός [Επεξεργασία]

Διακρίνονται τα ακόλουθα είδη πολυμερισμού αιθενίου, που όλα παράγουν πολυαιθυλένιο[60]:
1. Κατιονικός. Π.χ.:

\mathrm{ vCH_2=CH_2 \xrightarrow{H^+} [-CH_2-]_{2v} }

2.. Ελευθέρων ριζών. Π.χ.:

\mathrm{ vCH_2=CH_2 \xrightarrow{ROOH} [-CH_2-]_{2v} }

Φωτοχημικός διμερισμός [Επεξεργασία]

Κατά το φωτοχημικό διμερισμό αιθενίου σχηματίζεται κυκλοβουτάνιο. Π.χ.[61]:

\mathrm{2CH_2=CH_2 \xrightarrow{hv}} κυκλοβουτάνιο

Φωτοχημική προσθήκη αλδεϋδών ή κετονών [Επεξεργασία]

Με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε αιθένιο απουσία νερού σχηματίζονται και φωτοχημικά παράγωγα οξετανίου (Αντίδραση Paterno–Büchi). Π.χ. με μεθανάλη παράγεται οξετάνιο[62] [63]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + HCHO \xrightarrow{hv}} Oxetane.png

Αρυλίωση [Επεξεργασία]

Με επίδραση αρενίων (ArH) παράγεται παράγωγο γενικού τύπου ArCH2CH3. Π.χ. με βενζολίου, παρουσία καταλύτη, παράγεται αιθυλοβενζόλιο[13]:

\mathrm{ CH_2=CH_2 + PhH \xrightarrow{} PhCH_2CH_3}

  • Πρόκειται για αντίδραση προσθήκης του βενζολίου (PhH) με την έννοια Phδ--Hδ+.

Σύνοψη [Επεξεργασία]

C2H4uses.png

Κύρια βιομηχανικά παράγωγα του αιθενίου: Δεξιόστροφα, από την πάνω δεξιά γωνία: εποξυαιθάνιο, που στη συνέχεια παράγει αιθανοδιόλη-1,2, αιθυλοβενζόλιο, που στη συνέχει παράγει στυρένιο, διάφορα είδη πολυαιθυλενίων, 1,2-διχλωροαιθάνιο που παράγει στη συνέχεια βινυλοχλωρίδιο.

Το αιθένιο ως φυτική ορμόνη [Επεξεργασία]

Το αιθένιοεξυπηρετεί ως ορμόνη στα φυτά[64]. Δρα σε επίπεδο ιχνών σε όλη τη ζωή των φυτών σηματοδοτώντας την απόρριψη των φύλλων (των φυλλοβόλων), την άνθηση των ανθών και την ωρίμανση των καρπών. Σε εμπορικούς θαλάμους ωρίμανσης καρπών χρησιμοποιείται επίσης αιθένιο, προερχόμενο από καταλυτική αφυδάτωση αιθανόλης, για την τεχνητή τους ωρίμανση. Τυπικά χρησιμοποιείται ένα επίπεδο συγκέντρωσης του αερίου 500 - 2.000 [[ppm], για 24 - 48 ώρες. Πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα για τον έλεγχο της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα, που παράγεται κατά την ωρίμανση, αφού στη (σχετικά) υψηλή θερμοκρασία ωρίμανσης (20°C) παρατηρήθηκαν επίπεδα CO2 ως και 10% σε 24 ώρες[65].

Ιστορία της έρευνας του αιθενίου στη Βιολογία των Φυτών [Επεξεργασία]

Το αιθένιο είχε βρει πρακτική χρήση από τους αρχαίους Αιγυπτίους, που χάραζαν τα σύκα για να επιταχύνουν την ωρίμανσή τους (το τραύμα προκαλούσε ως ορμονική απάντηση τη σύνθεση αιθενίου για να σημαντοδοτήσει την ανάπλαση των κατεστραμμένων, από το τραύμα, ιστών). Οι αρχαίοι Κινέζοι έκαιγαν θυμίαμα (οπότε παρήγαγαν και αιθένιο, ως προϊόν ατελούς καύσης) σε κλειστούς θαλάμους για να επιτύχουν την ωρίμανση των αχλαδιών. Το 1864 ανακαλύφθηκε ότι το αέριο που διέφευγε από τους φανοστάτες (που έκαιγαν φωταέριο, που περιείχε αιθένιο]]) οδηγούσε σε σε νανισμού της ανάπτυξης, συστροφή και ανώμαλη πάχυνση των βλαστών των γύρω φυτών[64] . Το 1901 ένας Ρώσος επιστήμονας που ονομάζονταν Ντιμίτρυ Μελτζούμποβ έδειξε ότι το ενεργό συστατικό για το φαινόμενο αυτό είναι το αιθένιο[66]. Ακόμη ο Doubt ανακάλυψε ότι το αιθένιο σηματοδοτούσε την απόρρηψη των φύλλων, το 1917[67]. Το 1934 ο Gane ανέφερε ότι τα φυτά συνθέτουν αιθένιο[68]. Το 1935 ο Crocker πρότεινε ότι το αιθένιο είναι μια φυτική ορμόνη, υπεύθυνη για την ωρίμανση των καρπών, αλλά και τη γήρανση των φυτικών ιστών.[69].

Βιοσύνθεση αιθενίου στα φυτά [Επεξεργασία]

Βιοσύνθεση αιθενίου στα φυτά

.

Το αιθένιο παράγεται ουσιαστικά από όλα τα μέρη των ανώτερων φυτών, περιλαμβάνοντας τα φύλλα, τους βλαστούς, τις ρίζες, τα άνθη, τους κονδύλους και τους σπόρους.

«Η παραγωγή του αιθενίου κανονίζεται από μια ποικιλία αναπτυξιακών και περιβαντολλογικών παραγόντων. Κατά τη διάρκεια της ζωής του φυτού, η παραγωγή αιθενίου σηματοδοτεί συγκεκριμένα στάδια της ανάπτυξής τους, όπως η βλάστηση και η ωρίμανη των καρπών, η απόρρηψη των φύλλων και ο μαρασμός των ανθών. Η παραγωγή του αιθενίου μπορεί να προκληθεί ακόμη από μια ποικιλία εξωτερικών παρεμβάσεων όπως ο μηχανικός τραυματισμός, το περιβαντολλογικό στρες και η επίδραση διαφόρων χημικών ουσιών που περιλαμβάνουν τις αυξίνες και άλλους κανονιστές».[70]

Η βιοσύνθεση του αιθενίου αρχίζει από τη μετατροπή της μεθειονίνης (ενός αμινοξέος) σε S-αδενοσυλμεθειονίνη (που συμβολίζεται συντομογραφικά SAM, S-Adenosyl Methionine, ή Adomet, Adenosyl methionine) με το ένζυμο αδενοσυλομεθειονινοτρανσφεράση. Έπειτα, η SAM μετατρέπεται σε 1-αμινοκυκλοπροπυλομεθανικό οξύ (ACC, από το 1-Amino-1CarboxylCyclopropane, δηλαδή 1-αμινο-1-καρβοξυκυκλοπροπάνιο, μια εναλλακτική ονομασία) με το ένζυμο 1-αμινοκυκλοπροπυλοκαρβοξυσυνθετάση (ACS, AC(C) Synthetase). Η δράση του συγκεκριμένου ενζύμου καθορίζει το ρυθμό παραγωγής του αιθενίου και γι' αυτό ο έλεγχος αυτής της δράσης είναι το κομβικό σημείο της βιοσύνθεσης του αιθενίου. Το τελευταίο στάδιο απαιτεί την παρουσία οξυγόνου και περιλαμβάνει τη δράση του ενζύμου αμινοκυκλοπροπυλοκαρβοξυοξειδάση (ACO AC(C) Oxidase), γνωστού και ως «ένζυμο σχηματισμού αιθενίου» (EFE, Ethylene Forming Enzyme). Η βιοσύνθεση του αιθενίου επιρεάζεται από την ύπαρξη ενδογενούς ή εξωγενούς αιθενίου. Η ACS αυξάνεται από υψηλά επίπεδα αυξινών, ιδιαίτερα ινδολαιθανικού οξέος (IAA, Indole Acetic Acid) και κυτοκινίνες. Η ACS παρεμποδίζεται από το αμπσκισικο οξύ.

Πώς αντιλαμβάνονται την ύπαρξη του αιθενίου τα φυτά [Επεξεργασία]

Το αιθένιο μπορεί να γίνει να αντιληπτό από διαμεμβρανικές πρωτεΐνες διμερών συμπλόκων. Η γονιδιακή κωδικοποίηση ενός υποδοχέα αιθενίου μπορεί να είναι κλειστό στο Arabidopsis thaliana και μετά στη ντοματιά. Οι υποδοχείς αιθενίου κωδικοποιούνται από πολλαπλά γονίδια στο Arabidopsis και σε γονιδιώματα ντοματιάς. Η γονιδιακή οικογένεια περιλαμβάνει πέντε (5) υποδοχείς στο Arabidopsis και τουλάχιστον έξι (6) στην ντοματιά, τα περισσότερα από τα οποία αποδείχθηκε ότι δεσμεύουν (μόρια) αιθενίου. Η αλληλουχία DNA για τους υποδοχείς αιθενίου έχουν επίσης ταυτοποιηθεί σε πολλά άλλα είδη φυτών και μια πρωτεΐνη που δεσμεύει αιθένιο έχει ταυτοποιηθεί σε κυανοβακτήρια[64].

Περιβαντολογικοί και βιολογικοί σηματοδότες (της βιοσύνθεσης) αιθενίου (από τα φυτά) [Επεξεργασία]

Περιβαντολλογικοί (και άλλοι εξωτερικοί) παράγοντες μπορούν να προκαλέσουν τη βιοσύνθεση αιθενίου ως φυτικής ορμόνης. Πλημμύρα, ξηρασία, παγετός, τραυματισμός και επίθεση παθογόνων μπορούν να επηρεάσουν τη βιοσύνθεση αιθενίου στα φυτά. Σε περίπτωση πλημμύρας (π.χ.), η ρίζα (του φυτού) υποφέρει από έλλειψη οξυγόνου, που οδηγεί στη σύνθεση ACC (δείτε παραπάνω). Το ACC μεταφέρεται πάνω στα φύλλα του φυτού από όπου προμηθεύεται το οξυγόνο (που λείπει από τις ρίζες). Το παραγόμενο (έτσι) αιθένιο, προκαλεί επιναστία. Μια πρόσφατη σκέψη για την (ωφέλεια του φυτού από αυτήν) την επιναστία είναι ότι η προς τα κάτω κατεύθυνση των φυτών λειτουργεί ως αντλία που κατευθύνει τον άνεμο προς τα κάτω (δηλαδή προς τις ρίζες)[71]. Το αιθένιο ίσως μπορεί να προκαλέσει την ανάπτυξη μιας βαλβίδας στο ξύλημα, αλλά η ιδέα (είναι) ότι τα φυτά εκμεταλλεύονται τη δύναμη του ανέμου για να αποστραγγίσουν το επιπλέον νερό από τις ρίζες τους, κάτι που κανονικά θα συνέβαινε με τη διαπνοή τους.

Φυσιολογικές αντιδράσεις των φυτών στην παρουσία αιθενίου [Επεξεργασία]

Όπως και οι άλλες φυτικές ορμόνες, το αιθένιο θεωρείται ότι έχει πλειοτροπικές επιδράσεις. Αυτό ουσιαστικά σημαίνει ότι τουλάχιστον κάποιες από τις επιδράσεις της ορμόνης είναι ασύνδετες (μεταξύ τους). Το πραγματικό αποτέλεσμα της επίδρασης του αιθενίου εξαρτάται τόσο από τον ιστό που επηρεάζει, όσο και από τις περιβαντολλογικές συνθήκες. Στην εξέλιξη των φυτών, το αιθένιο μπορεί απλά να είναι ένα μήνυμα προσυμφωνημένο για άσχετες (μεταξύ τους) χρήσεις κατά τη διάρκεια διαφορετικών περιόδων της εξελικτικής τους ανάπτυξης.

Λίστα των αντιδράσεων των φυτών στην παρουσία αιθενίου [Επεξεργασία]

  1. Στο σπόρο: Αρχίζει μια τριπλή αντίδραση, παχαίνοντας και κονταίνοντας το υποκοτύλιο με την προσφορά ενός ακραίου γάτζου. Αυτό θεωρείται ότι είναι μια αντίδραση σε κάποιο εμπόδιο στο έδαφος, όπως μια πέτρα, επιτρέποντας στο νεοαναπτυσσόμενο φυτό να φτιάξει μια παράκαμψη στο εμπόδιο αυτό.
  2. Στην επικονίαση, όταν η γύρη φθάνει στο στίγμα ο βιοσυνθετικόε πρόδρομος υου αιθενίου, το 1-αμινοκυκλοπροπυλομεθανικό οξύ (ACC), εκκρίνεται στα πέταλα και τελικά εκλύεται αιθένιο με την οξειδάση του ΑCC.
  3. Σηματοδοτεί το μαρασμό φύλλων και ανθών.
  4. Σηματοδοτεί τη γήρανση των ώριμων ξυλωδών κυττάρων προετοιμάζοντας τη χρήση τους από το φυτό.
  5. Αναστέλλει την ανάπτυξη και το κλείσιμο των στομάτων (σε περίπτωση πλυμμύρας) εκτός από την περίπτωση φυτών που είναι συνηθισμένα στην κατάσταση αυτή, όπως το ρύζι.
  6. Σηματοδοτεί την απόρριψη των φύλλων.
  7. Ενεργοποιεί την ικανότητα των σπόρων για βλάστηση, προετοιμάζοντας έτσι τη σπορά τους.
  8. Ενεργοποιεί την ανάπτυξη και τη βελτίωση των ριζικών τριχιδίων, αυξάνοντας έτσι την ικανότητα του φυτού για απορρόφηση νερού και ανόργανων (θρεπτικών για το φυτό) ουσιών.
  9. Ενεργοποιεί τη τυχαία ανάπτυξη της ρίζας σε περίπτωση πλημμύρας.
  10. Σηματοδοτεί την επιναστεία των φύλλων.
  11. Σηματοδοτεί την έναρξη της διαδικασίας ωρίμανσης των καρπών.
  12. Σηματοδοτεί μια κλιμακτηριακή αύξηση σε κάποιους καρπούς, γεγονός που τους κάνει να εκλύσουν πρόσθετο αιθένιο, οδηγώντας τελικά στη σήψη τους. Αυτό δικαιολογεί το γνωστό φαινόμενο - παροιμία «ένα σάπιο μήλο στο καλάθι θα κάνει κρι τα υπόλοιπα να σαπίσουν».
  13. Επηρεάζει και τα γειτονικά φυτά, δηλαδή όχι μόνο αυτό που βιοσύνθεσε αιθένιο.
  14. Επηρεάζει τον βαριτροπισμό.
  15. Ενεργοποιεί την άμυνα σε ασθένειες ή τραύματα του φυτού.
  16. Αποτρέπει την ανάπτυξη του στελέχους έξω από την περίοδο ανάπτυξης.
  17. Αλληλεπιδρά με τις αυξίνες.
  18. Όταν το αιθένιο προκαλεί κλείσιμο των στομάτων, προκαλεί επίσης επιμήκυνση του βλαστού.
  19. Σηματοδοτεί την άνθηση στον ανανά (τουλάχιστον).

Οικονομικές επιπτώσεις φαινομένου [Επεξεργασία]

Το αιθένιο συντομεύει το χρόνο που απαιτείται για την εμπορική εκμετάλλευση πολλών καρπών επιταχύνοντας το μαρασμό των ανθών και την ωρίμανση των καρπών αυτών. Οι ντομάτες, οι μπανάνες και τα μήλα ωριμάζουν ταχύτερα με την παρουσία αιθενίου. Οι μπανάνες που τοποθετούνται κοντά σε άλλα φρούτα, παράγουν αρκετό αιθένιο για να επιταχύνουν την ωρίμανη όλων. Το αιθένιο συντομεύει ακόμη τη διάρκεια ανθοφορίας, επισπεύδοντας το μαρασμό και την απόρριψη των ανθών. Άνθη και φυτά που υποβάλλονται σε περιβαλλοντικό στρες, π.χ. κατά τη διάρκεια μεταφοράς, επεξεργασίας ή αποθήκευσης παράγουν αιθένιο υποβαθμίζοντας σημαντικά την εξωτερική τους εμφάνιση. Το φαινόμενο αυτό επηρεάζει (μεταξύ άλλων) και τα ακόλουθα φυτά: γαρύφαλο, γεράνι, πετούγια και τριαντάφυλλο[72]

Το αιθένιο, λοιπόν, ευθύνεται για σημαντικές οικονομικές ζημίες ανθοκόμων, ανθομεταφορέων και ανθοπωλών. Διάφοροι ερευνητές ανέπτυξαν αρκετούς τρόπους για να αποτρέψουν ή τουλάχιστον να παρεμποδίσουν τη σύνθεση αιθενίου από τα παραπάνω φυτά. Ανέπτυξαν διάφορους παρεμποδιστές της βιοσύνθεσης του αερίου, που περιλαμβάνουν την αμινοαιθοξυβινυλογλυκίνη (AVG, AminoethoxyVinylGlycine), το αμινοξυαιθανικό οξύ, (AOA, AminoOxyAcetic acid), ακόμη και ιόντα αργύρου (Ag+)[73][74]. Με την παρεμπόδιση της σύνθεσης του αιθενίου μειώνεται ο ρυθμός μαρασμού των παραπάνω φυτών κατά τη διάρκεια ανθυγιεινών (γι' αυτά), αλλά αναγκαίων για την εμπορία τους, συνθηκών. Ωστόσο, η παρεμπόδιση της σύνθεσης του αιθενίου από τα παραπάνω φυτά είναι λιγότερο αποτελεσματική για τις απώλειες μετά τη συγκομιδή, επειδή το εξωγενές αιθένιο έχει την ίδια σχεδόν επίδραση με το ενδογενές, του οποίου η παραγωγή αποτρέπεται με τις παραπάνω μεθόδους. Μια άλλη δυνατότητα είναι η παρεμπόδιση της αντίληψης της ύπαρξης αιθενίου από τα φυτά. Με τον τρόπο αυτό τα φυτά αυτά δεν αντιδρούν, ακόμη και με την παρουσία αιθενίου, αδιάφορο αν είναι ενδογενές ή εξωγενές. Οι παρεμποδιστές της αντίληψης του αιθενίου περιλαμβάνουν ενώσεις που έχουν παρόμοιο σχήμα (για να βουλώσουν κατά τα κάποιον τρόπο τους υποδοχείς αιθενίου), χωρίς όμως και να τους διεγείρουν όπως κάνει το αιθένιο. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι το 1-μεθυλοκλυκλοπροπένιο (1-MCP, 1-MethylCycloPropene).

Αντίθετα, επαγγελματίες καλλιεργητές καρποφόρων, που περιλαμβάνουν αυτούς που έχουν φυτείες ανανά, χρησιμοποιούν οι ίδιοι αιθένιο για να επιταχύνουν την έναρξη της ανθοφορίας ή και της ωρίμανσης των καρπών των φυτών τους. Αυτό μπορεί να γίνει τόσο με την τεχνητή έκλυση του αερίου σε ένα θάλαμο, όσο και με την τοποθέτηση μπανανόφλουδων, κοντά, σε κλειστή περιοχή.

Ιστορική σημαντικότητα [Επεξεργασία]

Πολλοί γεωλόγοι και (άλλοι) μελετητές πιστεύουν ότι στο Μαντείο των Δελφών η Πυθία έπεφτε σε έκσταση εισπνέοντας αιθένιο που έβγαινε από ρωγμές στο έδαφος[75].

Χρήσεις [Επεξεργασία]

Το 80% του παραγώμενου αιθενίου χρησιμοποιούνται στις ΗΠΑ και στην Ευρώπη για την παραγωγή οξιρανίου, 1,2-διχλωροαιθάνιου και πολυαιθυλενίου. Σε μικρότερες ποσότητες το αιθένιο χρησιμοποιείται ως αναισθητικό (μίγμα 85% αιθενίου και 15% οξυγόνου) και στην πρόωρη ωρίμανση των φρούτων.
Τα πολυαιθυλένια με τη μεγάλη ποικιλία ιδιοτήτων τους κα6αναλώνουν πάνω από το 50% του αιθενίου σε όλον τον πλανήτη. Η κύρια χρήση των πουλαιθυλενίων είναι τα φύλλα πακεταρίσματος και οι πλαστικές σακούλες. Άλλες εφαρμογές τους περιλαμβάνουν κατασκευή πλαστικών σωλήνων, μονωτικών καλωδίων και πλαστικοποίση χαρτιών τράπουλας και άλλων.
Στα χρησιμότερα παράγωγα του αιθενίου περιλαμβάνονται το οξιράνιο, το στυρόλιο (μέσω αιθυλοβενζόλιου) και τα ανώτερα γραμμικά αλκένια (μέσω ολιγομερισμού).
Από αυτά το οξιράνιο αποτελεί κομβική πρώτη ύλη πολλών χημικών προϊόντων, ιδιαίτερα υγρών καθαριστικών, αιθυλενογλυκολών και παραγώγων αυτών.
Το στυρόλιο χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή πολυστυρολίου και διαφόρων παραγώγων του. Τα ανώτερα γραμμικά αλκένια χρησιμοποιούνται ως πρώτες ύλες πολλών άλλων προϊόντων. Τέλος το αιθένιο είναι η κομβική πρώτη ύλη για την παραγωγή του αερίου μουστάρδας, ενός χημικού πολεμικού αερίου με εκτεταμένη χρήση κατά τον Α΄ ΠΠ.

Σημειώσεις και αναφορές [Επεξεργασία]

  1. ↑ Wang K, Li H, Ecker J. "Ethylene biosynthesis and signaling networks". Plant Cell 14 Suppl: S131–51. PMID 12045274.
  2. ↑ Αιθυλένιο Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών, τμήμα Χημείας, Ιούνιος 2011. Ανακτήθηκε την 12η Μαΐου 2012
  3. ↑ Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
  4. ↑ "Production: Growth is the Norm" (PDF). Chemical and Engineering News 84 (28): 59. July 10, 2006. doi:10.1021/cen-v084n034.p059. http://pubs.acs.org/cen/coverstory/84/pdf/8428production.pdf. 
  5. ↑ National Non-Food Crops Centre. NNFCC Renewable Chemicals Factsheet: Ethanol
  6. ↑ 6,0 6,1 Market Study: Ethylene, Ceresana Research, December 2010. ceresana.com. http://www.ceresana.com/en/market-studies/chemicals/ethylene/. Ανακτήθηκε στις 2011-02-01. 
  7. ↑ SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, σελ. 43, §4.4.
  8. ↑ SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, σελ. 75, §6.2.
  9. ↑ Zhang, Q. (2003). "Recent Progress in Direct Partial Oxidation of Methane to Methanol". J. Natural Gas Chem. 12: 81–89. 
  10. ↑ Olah, G., Molnar, A. “Hydrocarbon Chemistry” John Wiley & Sons, New York, 2003. ISBN 9780471417828.
  11. ↑ Lunsford, J.H. (1995). "The catalytic coupling of methane". Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 34: 970–980. doi:10.1002/anie.199509701. 
  12. ↑ Η διεργασία που θα αναλυθεί παρακάτω περιλαμβάνει και τις τρεις (3) παραπάνω αντιδράσεις, καθώς και μερικές δευτερεύουσες.
  13. ↑ 13,0 13,1 13,2 13,3 Kniel, Ludwig; Winter, Olaf; Stork, Karl (1980). Ethylene, keystone to the petrochemical industry. New York: M. Dekker. ISBN 0-8247-6914-7. 
  14. ↑ Τόσο το φυσικό αέριο, όσο και το αργό πετρέλαιο περιέχουν διάφορες θειούχες και οξυγονούχες ενώσεις, από τις οποίες παράγονται τα αέρια αυτά.
  15. ↑ Korzun, Mikołaj (1986). 1000 słów o materiałach wybuchowych i wybuchu. Warszawa: Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej. ISBN 83-11-07044-X. OCLC 69535236. 
  16. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.3.
  17. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1α.
  18. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1β.
  19. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.158, §6.9.4.
  20. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.3.
  21. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.4.
  22. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.1, προσαρμογή για αλκένιο =-55 kcal/mole.
  23. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.3.
  24. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.5.
  25. ↑ Bordwell, Frederick G.; Douglass, Miriam L. Reduction of Alkylmercuric Hydroxides by Sodium Borohydride.. Journal of the American Chemical Society (1966), 88, pg 993-999. 
  26. ↑ Condensation of formaldehyde with some unsaturated compounds H. J. Prins, Chemisch Weekblad, 16, 64, 1072, 1510 1919
  27. ↑ Chemical Abstracts 13, 3155 1919
  28. ↑ The Olefin-Aldehyde Condensation. The Prins Reaction. E. Arundale, L. A. Mikeska Chem. Rev.; 1952; 51(3); 505-555. Link
  29. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.4.
  30. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6.
  31. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.2.
  32. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.1.
  33. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.1., X = CN (Το CN δρα ως «ψευδοαλογόνο»).
  34. ↑ Kai C. Hultzsch (2005). "Catalytic asymmetric hydroamination of non-activated olefins" (Review). Organic & Biomolecular Chemistry 3 (10): 1819–1824. doi:10.1039/b418521h. PMID 15889160. 
  35. ↑ Hartwig, J. F. (2004). "Development of catalysts for the hydroamination of olefins". Pure Appl. Chem. 76: 507–516. doi:10.1351/pac200476030507. http://www.iupac.org/publications/pac/2004/pdf/7603x0507.pdf. 
  36. ↑ Shi, Y. H.; Hall, C.; Ciszewski, J. T.; Cao, C. S.; Odom, A. L. (2003). "Titanium dipyrrolylmethane derivatives: rapid intermolecular alkyne hydroamination". Chemical Communications 5: 586–587. doi:10.1039/b212423h. 
  37. ↑ Pohlki, F., Doye, S. (2003). "The catalytic hydroamination of alkynes". Chemical Society Reviews 32 (2): 104–114. doi:10.1039/b200386b. PMID 12683107. 
  38. ↑ Odom, A. L. (2005). "New C–N and C–C bond forming reactions catalyzed by titanium complexes". Dalton Trans. 2 (2): 225–233. doi:10.1039/b415701j. PMID 15616708. 
  39. ↑ Condensation of formaldehyde with some unsaturated compounds H. J. Prins, Chemisch Weekblad, 16, 64, 1072, 1510 1919
  40. ↑ Chemical Abstracts 13, 3155 1919
  41. ↑ The Olefin-Aldehyde Condensation. The Prins Reaction. E. Arundale, L. A. Mikeska Chem. Rev.; 1952; 51(3); 505-555. Link
  42. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.9. Καλύπτει τις περιπτώσεις 1. και 2.
  43. ↑ Jacobsen, E. N.; Marko, I.; Mungall, W. S.; Schroeder, G.; Sharpless, K. B. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1968. (doi:10.1021/ja00214a053)
  44. ↑ Kolb, H. C.; Van Nieuwenhze, M. S.; Sharpless, K. B. Chem. Rev. 1994, 94, 2483-2547. (Review) (doi:10.1021/cr00032a009)
  45. ↑ Gonzalez, J.; Aurigemma, C.; Truesdale, L. Org. Syn., Coll. Vol. 10, p.603 (2004); Vol. 79, p.93 (2002). (Article)
  46. ↑ Woodward, R. B., U.S. Patent 2.687.435
  47. ↑ Woodward, R. B.; Brutcher, F. V. J. Am. Chem. Soc. 1958, 80, 209. (doi:10.1021/ja01534a053)
  48. ↑ Condensation of formaldehyde with some unsaturated compounds H. J. Prins, Chemisch Weekblad, 16, 64, 1072, 1510 1919
  49. ↑ Chemical Abstracts 13, 3155 1919
  50. ↑ The Olefin-Aldehyde Condensation. The Prins Reaction. E. Arundale, L. A. Mikeska Chem. Rev.; 1952; 51(3); 505-555. Link
  51. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.10.
  52. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.8.
  53. ↑ Siegfried Rebsdat, Dieter Mayer "Ethylene Oxide" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2005.doi:10.1002/14356007.a10_117 Article Online Posting Date: March 15, 2001.
  54. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 160, §6.10.2.
  55. ↑ P. L. Pauson and I. U. Khand. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1977, 295, 2.
  56. ↑ Blanco-Urgoiti, J.; Añorbe, L.; Pérez-Serrano, L.; Domínguez, G.; Pérez-Castells, J. Chem. Soc. Rev. 2004, 33, 32. doi:10.1039/b300976a
  57. ↑ Schore, N. E. Org. React., 1991, 40, 1. (doi:10.1002/0471264180.or040.01)
  58. ↑ S. E. Gibson and A. Stevenazzi, Angew. Chem. Int. Ed., 2003, 42, 1800-1810. doi:10.1002/anie.200200547
  59. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.7., σελ. 155, §6.7.3, R = CH2=CH
  60. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.11.
  61. ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.12.
  62. ↑ E. Paterno, G. Chieffi (1909). ".". Gazz. Chim. Ital. 39: 341. 
  63. ↑ G. Büchi, Charles G. Inman, and E. S. Lipinsky (1954). "Light-catalyzed Organic Reactions. I. The Reaction of Carbonyl Compounds with 2-Methyl-2-butene in the Presence of Ultraviolet Light". Journal of the American Chemical Society 76 (17): 4327–4331. doi:10.1021/ja01646a024. 
  64. ↑ 64,0 64,1 64,2 Lin, Z.; Zhong, S. and Grierson, D., "Recent advances in ethylene research", J. Exp. Bot., 2009, 60, 3311-3336.doi:10.1093/jxb/erp204
  65. ↑ External Link to More on Ethylene Gassing and Carbon Dioxide Control
  66. ↑ Neljubov D. (1901). "Uber die horizontale Nutation der Stengel von Pisum sativum und einiger anderen Pflanzen". Beih Bot Zentralbl 10: 128–139. 
  67. ↑ Doubt, Sarah L. (1917). "The Response of Plants to Illuminating Gas". Botanical Gazette 63 (3): 209–224. doi:10.1086/332006. http://www.jstor.org/pss/2469142. 
  68. ↑ Gane R. (1934 id =). "Production of ethylene by some fruits". Nature 134: 1008. doi:10.1038/1341008a0. 
  69. ↑ Crocker W, Hitchcock AE, Zimmerman PW. 1935 Similarities in the effects of ethlyene and the plant auxins. Contrib. Boyce Thompson Inst. 7. 231-48. Auxins Cytokinins IAA Growth substances, Ethylene
  70. ↑ Yang, S. F., and Hoffman N. E. (1984). "Ethylene biosynthesis and its regulation in higher plants". Ann. Rev. Plant Physiol. 35: 155–89. doi:10.1146/annurev.pp.35.060184.001103. 
  71. ↑ Δικτυακός τόπος planthormones.info
  72. ↑ Van Doorn, W. G. (2002). "Effect of ethylene on flower abscission: a survey". Annals of Botany 89 (6): 689–693. doi:10.1093/aob/mcf124. PMID 12102524 : 12102524. 
  73. ↑ Cassells, A. C.; Peter B. Gahan (2006). Dictionary of plant tissue culture. Haworth Press. σελ. 77. ISBN 1560229195, 9781560229193. http://books.google.com/?id=cR5y5_vahAUC. 
  74. ↑ Constabel, Friedrich; Jerry P. Shyluk (1994). 1: Initiation, Nutrition, and Maintenance of Plant Cell and Tissue Cultures. Plant Cell and Tissue Culture. Springer. σελ. 5. ISBN 0792324935. 
  75. ↑ John Roach (2001-08-14). Delphic Oracle's Lips May Have Been Loosened by Gas Vapors. National Geographic. http://news.nationalgeographic.com/news/2001/08/0814_delphioracle.html. Ανακτήθηκε στις March 8, 2007. 

Πηγές [Επεξεργασία]

  • Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
  • Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  • SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  • Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982


Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Ethylene της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Oxymercuration reaction της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Prins reaction της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Ηydroamination της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Sharpless asymmetric dihydroxylation της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Woodward cis-hydroxylation της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Pauson–Khand reaction της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Paternò–Büchi reaction της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα epoxide της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).

Ανακτήθηκε από "http://el.wikipedia.org/w/index.php?title=Αιθένιο&oldid=4093650"