Αζιριδίνη

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
(Ανακατεύθυνση από Επαζαιθάνιο)
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Αζιριδίνη
Aziridine.svg
Aziridine3d.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Αζιριδίνη
Άλλες ονομασίες Επαζαιθάνιο
Αιθυλενιμίνη
Αζακυκλοπροπάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C2H5N
Μοριακή μάζα 43,07 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
Aziridine.svg
Αριθμός CAS 151-56-4
SMILES N1CC1
InChI InChI=1/C2H5N/c1-2-3-1/h3H,1-2H2
Αριθμός EINECS 205-793-9
ChemSpider ID 8682
Δομή
Διπολική ροπή 1,9 D[1]
Μήκος δεσμού C-C: 148 pm
C-N: 147 pm
C-H: 109 pm
N-H: 108 pm
Γωνία δεσμού CCN, CNC, NCC: 60°
CNH: 109,5°
Μοριακή γεωμετρία τριγωνική ως προς C-C-N.
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης 3
Αιθεναμίνη
Αιθανιμίνη
Ν-μεθυλομεθανιμίνη
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης -77,9 °C
Σημείο βρασμού 56 °C
Πυκνότητα 832,1 kg/m3 (20 °C)
Διαλυτότητα
στο νερό
Αναμείξιμο σε όλες τις αναλογίες
Χημικές ιδιότητες
pKa 7,9
Σημείο αυτανάφλεξης -11 °C
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Η αζιριδίνη ή επαζαιθάνιο ή αιθυλενιμίνη ή αζακυκλοπροπάνιο είναι η χημική ένωση με σύντομο συντακτικό τύπο Aziridine.svg. Είναι η απλούστερη ετεροκυκλική αμίνη. Με βάση το χημικό τύπο της, C2H5N, έχει τα ακόλουθα τρία (3) ισομερή θέσης:

  1. Αιθεναμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH2=CHNH2.
  2. Αιθανιμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH3CH=NH.
  3. Ν-μεθυλομεθανιμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH2=NCH3.

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι δεσμικές γωνίες στην αζιριδίνη είναι ακριβώς 60°, όπως συμβαίνει επίσης με το κυκλοπροπάνιο και το οξιράνιο, σημαντικά μικρότερη από την κανονική δεσμική γωνία των 109,5° των αλκανίων. Το μοντέλο «δεσμών μπανάνα» είναι μια από τις εξηγήσεις που δίνονται για τη δεσμολογία τέτοιων ενώσεων. Η αζιριδίνη είναι λιγότερο βασική σε σύγκριση με τις άκυκλες αλειφατικές αμίνες, καθώς το συζηγές οξύ της έχει pKa = 7,9. Αυτή (η μικρότερη βασικότητα) εξηγείται από τον ενισχυμένο χαρακτήρα που έχει το μονήρες ζεύγος ηλεκτρονίων του αζώτου της. Επίσης η ύπαρξη παραμόρφωσης δεσμικής γωνίας αυξάνει το «εμπόδιο» για την αναστροφή του αζώτου. Αυτό το αυξημένο εμπόδιο επιτρέπει (σε κάποια παράγωγά της) την απομόνωση ξεχωριστών αναστροφομερών, με παραδείγματα τα cis- και trans αναστροφομερών για την 2-μεθυλο-Ν-χλωραζιριδίνη.

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με ενδομοριακή αφυδάτωση 2-αμιναιθανόλης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με ενδομοριακή αφυδάτωση (με επίδραση αρχικά θειικού οξέος και έπειτα υδροξειδίου του νατρίου) 2-αμιναιθανόλης παράγεται αζιριδίνη[2][3]:

\mathrm{H_2NCH_2CH_2OH + H_2SO_4 \xrightarrow{} ^+H_3NCH_2CH_2OSO_3^- \xrightarrow{+2NaOH} Na_2SO_4 + 2H_2O +} Aziridine.svg

Με ενδομοριακή αφυδραλογόνωση 2-αλοαιθαναμίνης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με ενδομοριακή αφυδραλογόνωση 2-αλαιθαναμίνης παράγεται αζιριδίνη[4]:

\mathrm{XCH_2CH_2NH_2 + KOH \xrightarrow{} H_2O + KX +} Aziridine.svg

Με κυκλοπροσθήκη νιτρενίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με κυκλοπροσθήκη νιτρενίου, π.χ. υδραζωτικό οξύ (HN3) και υπεριώδη ακτινοβολία , σε αιθένιο παράγεται αζιριδίνη:

\mathrm{HN_3 + CH_2=CH_2 \xrightarrow{UV} N_2 + } Aziridine.svg

Με παρεμβολή μεθυλενίου στη μεθανιμίνη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με παρεμβολή μεθυλενίου (επίδραση μεθυλενοδιιωδιδίου (CH2I2) και ψευδαργύρου (Zn)) στη μεθανιμίνη παράγεται αζιριδίνη:

\mathrm{CH_2=NH + CH_2I_2 + Zn \xrightarrow{} ZnI_2 +} Aziridine.svg

Από οξιράνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση αζιδίου του νατρίου (NaN3) και αιθανόλης σε οξιράνιο παρουσία χλωριούχου αμμώνιου (NH4Cl) και στη συνέχεια επίδραση διαλύματος τριφαινυλοφωσφίνης σε αιθανονιτρίλιο[5]:

Οξιράνιο \mathrm{+ NaN_3 + CH_3CH_2OH \xrightarrow[65^oC,\;NH_4Cl,\;5h]{-CH_3CH_2ONa} N_3CH_2CH_2OH \xrightarrow[83^oC,\;CH_3CN,\;5h]{+PPh_3} POPh_3 + N_2 + } Aziridine.svg

2. Με επίδραση αμμωνίας σε οξιράνιο παράγεται 2-αμιναιθανόλη, που στη συνέχεια δίνει αζιριδίνη, όπως στην §2.1.:

Οξιράνιο \mathrm{+ NH_3 \xrightarrow{} H_2NCH_2CH_2OH \xrightarrow{+ H_2SO_4} {}^+H_3NCH_2CH_2OSO_3^- \xrightarrow{+2NaOH} Na_2SO_4 + 2H_2O +} Aziridine.svg

Από δι(βρωμομεθυλ)αμίνη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με τη χρήση ενδομοριακής αντίδρασης Würtz σε δι(βρωμομεθυλ)αμίνη[6][7]

\mathrm{BrCH_2NHCH_2Br + 2Na \xrightarrow{} 2NaBr +} Aziridine.svg

  • Όμως η απόδοση αυτής της αντίδρασης είναι σχετικά μικρή, αφού ταυτόχρονα διεξάγεται αναπόφευκτα και διαμοριακή[8]:


\mathrm{2BrCH_2NHCH_2Br + 2Na \xrightarrow{} 2NaBr + BrCH_2NHCH_2CH_2NHCH_2Br}

  • Σήμερα χρησιμοποιείται περισσότερο η τροποποιημένη αντίδραση Freund με Zn, που δίνει μεγαλύτερη απόδοση στην ενδομοριακή αντίδραση. Σ' αυτήν την περίπτωση η στοιχειομετρική εξίσωση της αντίδρασης γίνεται[9][10]:

 \mathrm{BrCH_2NHCH_2Br + Zn \xrightarrow{} ZnBr_2 +} Aziridine.svg

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

N-Ακυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αντιδρά με ακυλαλογονίδια (RCOX), παράγοντας N-ακυλαζιριδίνη:

Aziridine.svg \mathrm{+ RCOX \xrightarrow{} HX +} N-acylaziridine.png

Ν-Αλογόνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αντιδρά με υπαλογονώδη άλατα (π.χ. NaOX), παράγοντας N-αλαζιριδίνη:

Aziridine.svg \mathrm{+ NaOX \xrightarrow{} NaOH +} N-halaziridine.png

N-λιθίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αντιδρά με το μεθυλολίθιο (CH3Li), παράγοντας N-λιθιαζιριδίνη και μεθάνιο:

Aziridine.svg \mathrm{+ CH_3Li \xrightarrow{} CH_4 \uparrow +} N-lithiaziridine.png

N-αλκυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στην περίπτωση της αλκυλίωσης, με επίδραση (περίσσειας) αλκυλαλογονιδίων (RX), διανοίγεται ο τριμελής δακτύλιος δίνοντας άκυκλη 2-αλο-Ν,Ν-διαλκυλαιθαναμίνη ή και αλογονούχο 2-αλο-Ν,Ν-τριαλκυλαιθαναμμώνιο:

Aziridine.svg \mathrm{+ 2RX \xrightarrow{-HX} XCH_2CH_2NR_2 \xrightarrow{+RX} [XCH_2CH_2NR_3]X}

Με νιτρωδυλοχλωρίδιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση νιτρωδυλοχλωρίδιου (NOCl) παράγεται αιθένιο, υδροχλώριο και υποξείδιο του αζώτου (N2O):

Aziridine.svg \mathrm{+ NOCl \xrightarrow{} HCl + N_2O + CH_2=CH_2}

Με φαινόλη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φαινόλης (PhOH) παράγεται 2-φαινοξυαιθαναμίνη:

Aziridine.svg \mathrm{+ PhOH \xrightarrow{} PhOCH_2CH_2NH_2 }

Με υδραλογόνο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση υδραλογόνου (HX) παράγεται αρχικά 2-αλαιθαναμίνη (XCH2CH2NH2) και με περίσσεια υδραλογόνου αλογονούχο 2-αλαιθαναμμώνιο ([XCH2CH2NH3]X)[12]:

Aziridine.svg \mathrm{+ HX \xrightarrow{-HX} XCH_2CH_2NH_2 \xrightarrow{+HX} [XCH_2CH_2NH_3]X}

Με υδρογόνο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση υδρογόνου παρουσία λευκοχρύσου παραγεται αιθαναμίνη:

Aziridine.svg \mathrm{
+ H_2 \xrightarrow{Pt} CH_3CH_2NH_2
}

Τοξικολογική επίδραση στον ανθρώπινο οργανισμό[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ως ηλεκτρονιόφιλη, η αζιριδίνη αντιδρά με πυρηνόφιλα, όπως οι αζωτούζες βάσεις του DNA, καταλήγοντας εν δυνάμει σε μετάλλαξη[13][14][15].

Αναφορές και παρατηρήσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Δημητρίου Ν. Νικολαΐδη: «Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985, σελ. 23, §2.3Β.
  2. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Δημητρίου Ν. Νικολαΐδη: «Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985, σελ. 22, §2.3Α.
  3. Σύνθεση Γουένκερ (Wenker synthesis).
  4. Μέθοδος Γκάμπριελ: Παραγωγή αζιριδίνης από 2-βρωμαιθαναμίνη. Γενίκευση και για άλλα αλογόνα.
  5. Readily Available Unprotected Amino Aldehydes Ryan Hili and Andrei K. Yudin J. Am. Chem. Soc.; 2006; 128(46) pp 14772 - 14773; (Communication) doi:10.1021/ja065898s
  6. August Freund (1881). "Über Trimethylen". Journal für Praktische Chemie 26 (1): 625–635. doi:10.1002/prac.18820260125.
  7. August Freund (1882). "Über Trimethylen". Monatshefte für Chemie 3 (1): 625–635. doi:10.1007/BF01516828.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.2.
  9. G. Gustavson (1887). "Ueber eine neue Darstellungsmethode des Trimethylens". J. Prakt. Chem. 36: 300–305. doi:10.1002/prac.18870360127. http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k90799n/f308.table.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 154, §6.5.Β1.
  11. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Δημητρίου Ν. Νικολαΐδη: «Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985, σελ. 23-25, §2.3Γ.
  12. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Δημητρίου Ν. Νικολαΐδη: «Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985, σελ. 23, §2.3.
  13. Kanerva L, Keskinen H, Autio P, Estlander T, Tuppurainen M, Jolanki R (May 1995). "Occupational respiratory and skin sensitization caused by polyfunctional aziridine hardener". Clin Exp Allergy 25 (5): 432–9. doi:10.1111/j.1365-2222.1995.tb01074.x. PMID 7553246.
  14. Sartorelli P, Pistolesi P, Cioni F, Napoli R, Sisinni AG, Bellussi L, Passali GC, Cherubini Di Simplicio E, Flori L (2003). "Skin and respiratory allergic disease caused by polyfunctional aziridine". Med Lav 94 (3): 285–95. PMID 12918320.
  15. Mapp CE (2001). "Agents, old and new, causing occupational asthma". Occup. Environ. Med. 58 (5): 354–60. doi:10.1136/oem.58.5.354. PMC 1740131. PMID 11303086.

Πηγές πληροφόρησης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, «ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ», Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  2. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982
  3. Αναστάσιου Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», Παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  4. Καραγκιοζίδη Σ. Πολυχρόνη, «Ονοματολογία Οργανικών Ενώσεων στα Ελληνικά & Αγγλικά» Β΄ ΈκδοσηΘεσσαλονίκη 1991
  5. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, «Γενική Οργανική Χημεία», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985
  6. Δημητρίου Ν. Νικολαΐδη, «Ειδικά Μαθήματα Οργανικής Χημείας», ΑΠΘ, θεσσαλονίκη 1983
  7. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Φαίδωνα Χατζημηχαλάκη, «Εργαστηριακός Οδηγός», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1986
  8. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Δημητρίου Ν. Νικολαΐδη: «Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985
  9. Διαδικτυακοί τόποι που αναφέρονται στις «Αναφορές και παρατηρήσεις».



Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Aziridine της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).