Κουμένιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Κουμένιο
Cumene-2D-skeletal.png
Cumene-3D-balls.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Μεθυλαιθυλοβενζένιο
Άλλες ονομασίες Κουμένιο
Ισοπροπυλοβενζόλιο

Ισοπροπυλοβενζένιο
Ισοπροπυλοοκυκλοεξατριένιο
2-φαινυλοπροπάνιο

Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C9H12
Μοριακή μάζα 120,19 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
PhCH(CH3)2
Συντομογραφίες PhiPr, ΦiPr, IPB
Αριθμός CAS 98-82-8
SMILES CC(C)c1ccccc1
CC(C)C1=CC=CC=C1
InChI 1S/C9H12/c1-8(2)9-6-4-3-5-7-9/h3-8H,1-2H3
Αριθμός RTECS GR8575000
Αριθμός UN 8Q54S3XE7K
PubChem CID 7406
ChemSpider ID 7128
Δομή
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης >7
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης -96°C
Σημείο βρασμού 152°C
Πυκνότητα 862 kg/m3
Ιξώδες 0,777 cP (21°C)
Εμφάνιση άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Βαθμός οκτανίου 132[1]
Ελάχιστη θερμοκρασία
ανάφλεξης
43°C
Επικινδυνότητα
Hazard F.svg
Εύφλεκτο (F)
Φράσεις κινδύνου R10,R37,R51/53,R65
Φράσεις ασφαλείας S24,S37,S61,S62
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες (25°C, 100 kPa).

To κουμένιο ή ισοπροπυλοβενζόλιο ή ισοπροπυλοβενζένιο ή ισοπροπυλοκυκλοεξατριένιο ή 2-φαινυλοπροπάνιο είναι ένα αρένιο με σύντομο συντακτικό τύπο PhCH(CH3)2. Σχεδόν όλο το κουμένιο που παράγεται σε καθαρή κατάσταση σε βιομημανική κλίμακα μετατρέπεται, μέσω της διεργασίας κουμενίου, σε δυο σημαντικά χημικά προϊόντα, τη φαινόλη και την προπανόνη.

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Δεσμοί[2]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C#1΄,#2΄,#1΄΄-H σ 2sp3-1s 109 pm 3% C- H+
C#2-#6-H σ 2sp2-1s 106 pm 3% C- H+
C#1-#6-C#2-#6,#1 σ 2sp2-2sp2 147 pm
C#1...C#6' π[3] 2p-2p 147 pm
C#1΄-C#1 σ 2sp3-2sp2 151 pm
C#1΄-C#2' σ 2sp3-2sp3 154 pm
C#1΄-C#1΄΄ σ 2sp3-2sp3 154 pm
Κατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριο
C#2΄,#1΄΄ -0,09
C#2-#6,#1΄ -0,03
C#1 0,00
H +0,03

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ισοπροπυλίωση βενζολίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Βιομηχανικά γίνεται συνήθως με καταλυτική προσθήκη βενζολίου σε προπένιο[4]:


\mathrm{PhH + CH_2=CHCH_3 \xrightarrow[Al_2O_3]{H_3PO_4} PhCH(CH_3)_2}

2. Με ισοπροπυλίωση βενζολίου κατά Friedel-Crafts, παράγεται κουμένιο[5]:


\mathrm{PhH + CH_3CHXCH_3 \xrightarrow{AlCl_3} PhCH(CH_3)_2 + HX}

Μέθοδος Fitting[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από φαινυλαλογονίδιο (PhX), με τη μεθοδο Fitting, παράγεται κουμένιο[6]:


\mathrm{PhX + 2Na \xrightarrow{-NaX} PhNa \xrightarrow{+CH_3CHXCH_3} PhCH(CH_3)_2 + NaX}

Μέθοδος Grignard[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από φαινυλαλογονίδιο (PhX), με τη μέθοδο Grignard, παράγεται κουμένιο[7]:


\mathrm{PhX + Mg \xrightarrow{|Et_2O|} PhMgX \xrightarrow{+CH_3CHXCH_3} PhCH(CH_3)_2 + MgX_2}

Με αποκαρβοξυλίωση κατάλληλων καρβοξυλικών οξέων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Από 2-φαινυλοβουτανικό οξύ, με αποκαρβοξυλίωση παράγεται κουμένιο[8]:


\mathrm{PhCH(CH_3)CH_2COOH + NaOH \xrightarrow{} PhCH(CH_3)CH_2COONa + H_2O}

\mathrm{PhCH(CH_3)CH_2COONa + H_2O \xrightarrow{\triangle} PhCH(CH_3)_2 + NaHCO_3}

2. Aπό οποιοδήποτε ισοπροπυλοβενζοϊκό οξύ:


\mathrm{iPrC_6H_4COOH + \xrightarrow{} iPrC_6H_4COONa + H_2O}

\mathrm{iPrC_6H_4COONa + H_2O \xrightarrow{\triangle} PhCH(CH_3)_2 + NaHCO_3}

Με αναγωγή οξυγονούχων ενώσεων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Από οποιαδήπτε ισοπροπυλοφαινόλη, με αποξυγόνωση, παράγεται κουμένιο[9]:


\mathrm{iPrC_6H_4OH + Zn \xrightarrow{} PhCH(CH_3)_2 + ZnO}

2. Από 2-φαινυλοπροπανάλη, με τη μέθοδο Wolff-Kishner, παράγεται κουμένιο.[10] Π.χ.:


\mathrm{PhCH(CH_3)CHO + NH_2NH_2 \xrightarrow{-H_2O} PhCH(CH_3)CH=NHNH_2 \xrightarrow{KOH} PhCH(CH_3)_2 + N_2 \uparrow}

Χημική συμπεριφορά και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Ο βενζολικός δακτύλιος στο κουμένιο είναι ελαφρά ενεργοποιημένος σε σχέση με το βενζόλιο, με αποτέλεσμα οι αντιδράσεις αρωματικής ηλεκτρονιόφιλης υποκατάστασης να γίνονται με λίγο μεγαλύτερη ταχύτητα και παράγονται κυρίως ο- και π- διπαράγωγα του βενζολίου.
  • Οι περισσότερες απόπειρες υποκατάστασης των υδρογόνων έχουν σαν αποτέλσμα την υποκατάσταση και εκείνων τοu αρωματικού δακτυλίου. Ο μόνος μηχανισμός που ευνοεί την υποκατάσταση στο ισοπροπύλιο είναι ο SN2, που ευνοείται από απρωτικούς και μη πολικούς διαλύτες. O SN1 μηχανισμός και η φωτοχημική αλογόνωση ευνοεί την υποκατάσταση στον αρωματικό δακτύλιο.

Καταλυτική οξείδωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με καταλυτική οξείδωση κουμένιου παράγεται φαινόλη και προπανόνη[11]:

\mathrm{PhCH(CH_3)_2 + O_2 \xrightarrow{} PhOH + CH_3COCH_3}

Καταλυτική αφυδρογόνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αυτή είναι μια βιομηχανική εφαρμογή του κουμένιου, από την οποία παράγεται 2-φαινυλοπροπένιο:

\mathrm{PhCH(CH_3)_2 \xrightarrow[Pd, Pt]{\triangle} PhC(CH_3)=CH_2 + H_2}

Νίτρωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με νίτρωση παράγει o- και π- ισοπροπυλονιτροβενζόλιο[12]::


\mathrm{PhCH(CH_3)_2 + HNO_3 \xrightarrow{\pi.H_2SO_4} o,\pi-iPrC_6H_4NO_2 + H_2O}

Σουλφούρωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με σουλφολυρωση παράγει o- και π- ισοπροπυλοβενζοσουλφονικό οξύ[12]:


\mathrm{PhCH(CH_3)_2 + H_2SO_4 \xrightarrow{} o,\pi-iPrC_6H_4SO_3H + H_2O}

Αλογόνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αλογόνωση παράγει o- και π- αλισοπροπυλοβενζόλιο[12]:


\mathrm{PhCH(CH_3)_2 + X_2 \xrightarrow{AlX_3} o,\pi-iPrC_6H_4X + HX}

  • όπου Χ Cl ή Br. Τα άλλα φαινυλαλονονίδια προκύπτουν σε δεύτερη φάση με υποκατάσταση αυτών με χρήση KI ή Hg2F2, αντίστοιχα.
  • Ειδικά για το βρώμιο καλύτερος καταλύτης είναι ο FeBr3.
  • Αν χρησιμοποιηθεί φωτοχημική αλογόνωση παράγεται κυρίως PhCX(CH3)2.

Αλκυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αλκυλίωση κατά Friedel-Crafts[12]:


\mathrm{PhCH(CH_3)_2 + RX \xrightarrow{AlX_3} o,\pi-iPrC_6H_4R + HX}

Ακυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ακυλίωση κατά Friedel-Crafts[12]:


\mathrm{PhCH(CH_3)_2 + RCOX \xrightarrow{AlX_3} o,\pi-iPrC_6H_4COR + HX}

Υδροξυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Υδροξυλίωση κατά Friedel-Crafts προς o- και π- ισοπροπυλοφαινόλη[12]:


\mathrm{PhCH(CH_3)_2 + XOH \xrightarrow{AlX_3} o,\pi-iPrC_6H_4OH + HX}

Αμίνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αμίνωση κατά Friedel-Crafts προς o- και π- ισοπροπυλανιλίνη[12]:


\mathrm{PhCH(CH_3)_2 + NH_2X \xrightarrow{AlX_3} o,\pi-iPrC_6H_4NH_2 + HX}

Καρβοξυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Καρβοξυλίωση κατά Friedel-Crafts προς o- και π- ισοπροπυλοβενζοϊκό οξύ[12]:


\mathrm{PhCH(CH_3)_2 + XCOOH \xrightarrow{AlX_3} o,\pi-iPrC_6H_4COOH + HX}

Αναγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αναγωγή προς ισοπροπυλοκυκλεξάνιο[13]:


\mathrm{PhCH(CH_3)_2 + 3H_2 \xrightarrow{Pt} (C_6H_{11})CH(CH_3)_2}

Οζονόλυση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με οζονόλυση παράγονται αιθανοδιάλη και 3-μεθυλο-2-οξοβουτανάλη[14]:


\mathrm{PhCH(CH_3)_2 + 2O_3 \xrightarrow{Zn} + (CH_3)_2CHCOCHO + 2HCOCHO}

Οξείδωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με οξείδωση με KMnO4 παράγεται 2-φαινυλοπροπανόλη-2[14]:


\mathrm{3PhCH(CH_3)_2 + 4KMnO_4 + 2H_2SO_4 \xrightarrow{} 3PhC(OH)(CH_3)_2 + 2MnO_2 + 2K_2SO_4 + 5H_2O}

Αλομεθυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αλομεθυλίωση κατά Blanc παράγονται ορθοαλομεθυλισοπροπυλοβενζόλιο και παρααλομεθυλισοπροπυλοβενζόλιο[15]::


\mathrm{PhCH(CH_3)_2 + HCHO + HX \xrightarrow{ZnX_2} \frac{2}{3} o-C_6H_4(CH(CH_3)_2)CH_2X + \frac{1}{3} \pi-C_6H_4(CH(CH_3)_2)CH_2X + H_2O}

Επίδραση καρβενίων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με μεθυλένιο προς μεθυλισοπροπυλοβενζόλια, δευτεροταγές βουτυλοβενζόλιο, τριτοταγές βουτυλοβενζόλιο και ισοπροπυλοκυκλοεπτατριένια:


\mathrm{PhCH(CH_3)_2 + CH_3X + KOH \xrightarrow{} \frac{5}{18} iPrC_6H_4Me + \frac{1}{6} PhsBu + \frac{1}{18} PhtBu + \frac{1}{3} C_7H_7iPr + KX + H_2O}

  • Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και γι' αυτό επικρατεί η αναλογία που προκύπτει από την αναλογία των ατόμων υδρογόνου: 12 συνολικά άτομα: 7 στο iPr και 5 στο βενζολικό δακτύλιο. Με παρεμβολή στους 6 αρωματικούς δεσμούς σχηματίζονται 3 ισομερή ισοπροπυλοκυκλοεπτατριένια.

Aναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. [www.elmhurst.edu/.../515gasolinecpd.html]
  2. 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.
  3. Δεσμός 6 κέντρων και 6 ηλεκτρονίων
  4. The Innovation Group website, page accessed 15/11/07
  5. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982 ,σελ. 358, §16.3.Γ1 και σελ. 359, §16.4.4.
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982 ,σελ. 359, §16.4.3.
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982,σελ. 359, §16.4.5.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982 ,σελ. 359, §16.4.6α.
  9. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 359, §16.4.6β.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.6β.
  11. Manfred Weber, Markus Weber, Michael Kleine-Boymann "Phenol" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2004, Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a19_299.pub2.
  12. 12,0 12,1 12,2 12,3 12,4 12,5 12,6 12,7 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.1.
  13. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.2.
  14. 14,0 14,1 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.3.
  15. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.5.

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
  • Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  • SCHAUM'S OUTLINE SERIES, Οργανική Χημεία, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  • Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Cumene της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).