Μετακρεσόλη

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Μετακρεσόλη
M-cresol.PNG
M-cresol-spaceFill.png
Γενικά
Όνομα IUPAC 3-μεθυλοφαινόλη
Άλλες ονομασίες Μετακρεσόλη
3-υδροξυτολουόλιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C7H8O
Μοριακή μάζα 108,14 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
μ-C6H4(CH3)OH
Αριθμός CAS 108-39-4
SMILES Oc1cc(C)ccc1
Αριθμός EINECS 203-39-4
Αριθμός RTECS GO6125000
Αριθμός UN GGO4Y809LO
Δομή
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης >100
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης 11 °C
Σημείο βρασμού 202,8 °C
Πυκνότητα 1.034 kg/m3 (20 °C)
Διαλυτότητα
στο νερό
23,5 kg/m3 (20 °C)
58 kg/m3 (100 °C)
Ιξώδες 184,23 cP (20 °C)
Δείκτης διάθλασης ,
nD
1,5398
Εμφάνιση Άχρωμο προς κιτρινωπό υγρό
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία
ανάφλεξης
86 °C
Επικινδυνότητα
Μπορεί να προκαλέσει σημαντικά εγκαύματα.
Πολύ καταστρεπτική σε ημιπερατές μεμβράνες

Βλαβερή για το περιβάλλον.
Τοξική με την επαφή δέρμα ή την κατάπωση.

Φράσεις κινδύνου R20 R24 R25 R34
Φράσεις ασφαλείας S36 S37 S39 S45
Κίνδυνοι κατά
NFPA 704
NFPA 704.svg
2
3
0
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Η μετακρεσόλη ή 3-μεθυλοφαινόλη ή 3-υδροξυτολουόλιο είναι μια από τις φαινόλες. Στην όψη είναι ένα άχρωμο προς κιτρινωπό υγρό[1], με σχετικά ήπια και ευχάριστη αρωματική οσμή. Είναι ένας χρήσιμος διαλύτης με σημαντική πολικότητα, χαμηλή τοξικότητα και μικρή τάση ατμών. Είναι μερικώς διαλυτή στο νερό, αλλά πλήρως αναμίξιμη με τις συνηθισμένες άλλες αλκοόλες και τον αιθέρα. Είναι ισομερής (μεταξύ άλλων) με τις ακόλουθες ενώσεις:

  1. Βενζυλική αλκοόλη.
  2. Ορθοκρεσόλη.
  3. Παρακρεσόλη.
  4. Ανισόλη.

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Δεσμοί[2]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp2-1s 106 pm 3% C- H+
C#1-#6-C#2-#6,#1 σ 2sp2-2sp2 147 pm
C#3-C#1΄ σ 2sp2-2sp3 151 pm
C#1...C#6' π[3] 2p-2p 147 pm
C-O σ 2sp2-2sp3 147 pm 19% C+ O-
O-H σ 2sp3-1s 96 pm 32% H+ O-
Κατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριο
Ο -0,51
C#1΄ -0,09
C#2,#4-#6 -0,03
C#1,#3 +0,00
H (H-C) +0,03
C#1 +0,19
H (H-O) +0,32

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Μέθοδος Dow (με μηχανισμό βενζυνίου): Από μεταχλωροτολουόλιο, με υποκατάσταση του χλωρίου Cl από υδροξύλιο (ΟΗ), που πραγματοποιείται επίδραση διαλύματος υδροξυλίου του νατρίου (NaOH), οπότε πραγματοποιείται υδρόλυση τύπου Raschig-Hooker, οπότε παράγεται μετακρεσόλη[4]:

  \mathrm{\mu-C_6H_4(CH_3)Cl + NaOH \xrightarrow[320 atm]{360^oC} \mu-C_6H_4(CH_3)OH + NaCl}

2. Mε σύντηξη βάσεων με μεταμεθυλοφαινυλοσουλφονικό άλας, παράγεται μετακρεσόλη[5]:


\mathrm{\mu-C_6H_4(CH_3)SO_3Na + NaOH \xrightarrow{\triangle} \mu-C_6H_4(CH_3)OH + Na_2SO_4}

3. Με υδρόλυση μεταμεθυλοφαινυλοδιαζωνιακών αλάτων παράγεται μετακρεσόλη[6]:


\mathrm{\mu-C_6H_4(CH_3)PhN_2X + H_2O \xrightarrow{\triangle} \mu-C_6H_4(CH_3)OH + HX + N_2 \uparrow}

4. Με υδροξυλίωση κατά Friedel-Crafts βενζαλδεΰδης παράγεται μεταϋδροξυβενζαλδεΰδη, που στην συνέχεια ανάγεται με αλκαλικό διάλυμα υδραζίνης, με τη μέθοδο Wolff-Kishner, σχηματίζοντας μετακρεσόλη[7]:


\mathrm{PhCHO + XOH \xrightarrow[-HX]{AlX_3}\mu-C_6H_4(OH)CHO \xrightarrow[KOH]{+NH_2NH_2} \mu-C_6H_4(CH_3)OH + N_2 \uparrow + H_2O}

Xημική συμπεριφορά και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αντιδράσεις με το υδροξύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Έχει ιδιότητες ασθενούς οξέος, δηλαδή πολύ ισχυρότερες σε σύγκριση με τις αλειφατικές αλκοόλες. Έτσι, π.χ., αντιδρά με υδατικό διάλυμα NaOH (αντίθετα από τις αλειφατικές αλκοόλες)[8]:


\mathrm{\mu-C_6H_4(CH_3)OH + NaOH \xrightarrow{} \mu-C_6H_4(CH_3)ONa + H_2O}

  • Ενδεικτική σειρά οξύτητας[9]: ανθρακικό οξύ2CO3 > μετακρεσόλη > νερό (H2O).
  • Αυτό οφείλεται στην αυξημένη σταθερότητα του ανιόντος μ-C6H4(CH3)O- λόγω του αρωματικού φαινυλικού δακτυλίου και των δομών συντονισμού που προκύπτουν, κατά τις οποίες στατιστικά μέρος του φορτίου διαχέεται και στα 6 άτομα C του δακτυλίου.
  • Παρόμοια φαινόμενα αύξησης οξύτητας προκύπτουν και στις άλλες φαινόλες (και αρενόλες κατ' επέκταση) καθώς και σε συζηγείς αλκενόλες.

Ως φαινόλη, δηλαδή αρωματική αλκοόλη, η φαινόλη παρέχει ορισμένες χαρακτηριστικές αντιδράσεις των αλκοολών: 2. Σχηματίζει αιθέρες κατά Williamson[10]:


\mathrm{\mu-C_6H_4(CH_3)OH + NaOH \xrightarrow{} \mu-C_6H_4(CH_3)ONa + H_2O}

\mathrm{\mu-C_6H_4(CH_3)ONa + RX \xrightarrow{} \mu-C_6H_4(CH_3)OR + NaX}
ή

\mathrm{\mu-C_6H_4(CH_3)ONa + (CH_3)_2SO_4 \xrightarrow{} \mu-C_6H_4(CH_3)OCH_3 + CH_3SO_4Na}

  • Παράγονται επίσης σε μικρά ποσοστά 2-αλκυλο-5-μεθυλοφαινόλη και 4-αλκυλο-3-μεθυλοφαινόλη.

3. Σχηματίζει εστέρες, αλλά συχνά όχι με απευθείας αντίδραση με τα οξέα. Έτσι στην περίπτωση των RCOOH αντιδρά με αλογονίδια ή ανυδρίτες τους, παρουσία ισχυρής βάσης[11]: :


\mathrm{(RCO_2)_2O + \mu-C_6H_4(CH_3)OH + NaOH \xrightarrow{} \mu-C_6H_4(CH_3)OOCR + RCCOONa + H_2O}

\mathrm{RCOX + \mu-C_6H_4(CH_3)OH + NaOH \xrightarrow{} \mu-C_6H_4(CH_3)OOCR + NaX + H_2O}

  • Παράγονται επίσης σε μικρό ποσοστό 2-ακυλο-5-μεθυλοφαινόλη και 4-ακυλο-3-μεθυλοφαινόλη.

4. Δίνει αντιδράσεις υποκατάστασης του ΟΗ: Η μετακρεσόλη μοιάζει με τα αρυλαλογονίδια στο ότι δεν δίνει εύκολα αντιδράσεις υποκατάστασης. Σε αντίθεση με τις ROH η μετακρεσόλη δεν αντιδρά με HX. Η μετακρεσόλη ανάγεται σε τολουόλιο, αλλα η αντίδραση χρησιμοποιείται για διευκρίνιση της δομής και όχι για συνθέσεις, γιατί έχει μικρή απόδοση[12]:


\mathrm{\mu-C_6H_4(CH_3)OH + Zn \xrightarrow{} PhCH_3 + ZnO}

5. Επίδραση αλογονιδίων ανόργανων οξέων, π.χ. φωσφορικό τριχλωρίδιο (POCl3)[13]:


\mathrm{3\mu-C_6H_4(CH_3)OH + POCl_3 \xrightarrow{} (\mu-C_6H_4(CH_3)O)_3PO + 3HCl}

6. Επίδραση διαζωμεθανίου (CH2N2)[14]:


\mathrm{\mu-C_6H_4(CH_3)OH + CH_2N_2 \xrightarrow{} \mu-C_6H_4(CH_3)OCH_3 + N_2 \uparrow}

Αντιδράσεις με το φαινύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ηλεκτρονιόφιλη υποκατάσταση. Τόσο το -ΟΗ, όσο ακόμη περισσότερο το -Ο- είναι ισχυροί ενεργοποιητές, ενώ το μεθύλιο ασθενέστερος ενεργοποιητής, με ο- και π- προσανατολισμό. Έτσι παράγονται κυρίως 2- και 4- μονοπαράγωγα, ή συχνά πιο εύκολα κατευθείαν 2,4-διπαράγωγα. Τα 3-παράγωγα είναι σπάνια, λόγω στερεοχημικής παρεμπόδισης[15]:

Νίτρωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με νίτρωση παράγει κυρίως 5-μεθυλο-2-νιτροφαινόλη ή 3-μεθυλο-4-νιτροφαινόλη. Με περίσσεια νιτρικού οξέος παράγεται κυρίως 2,4-δινιτρο-5-μεθυλοφαινόλη[7]:


\mathrm{\mu-C_6H_4(CH_3)OH + HNO_3 \xrightarrow[-H_2O]{\pi.H_2SO_4} \frac{1}{2} 5,2-C_6H_3(CH_3)(NO_2)OH + \frac{1}{2} 3,4-C_6H_3(CH_3)(NO_2)OH \xrightarrow[+HNO_3]{\pi.H_2SO_4} 2,4,5-C_6H_2(CH_3)(NO_2)_2OH + H_2O }

Σουλφούρωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με σουλφούρωση παράγει κυρίως 4-μεθυλο-2-υδροξυβενζοσουλφονικό οξύ και 2-μεθυλο-4-υδροξυβενζοσουλφονικό οξύ. Με περίσσεια νιτρικού οξέος παράγεται κυρίως 4-μεθυλο-6-υδροξυ-1,3-βενζοδισουλφονικό οξύ[7]:


\mathrm{\mu-C_6H_4(CH_3)OH + H_2SO_4 \xrightarrow{-H_2O} \frac{1}{2} 4,2-C_6H_3(CH_3)(OH)SO_3H + \frac{1}{2} 2,4-C_6H_3(CH_3)(OH)SO_3H \xrightarrow{+H_2SO_4} 4,6,1,3-C_6H_2(CH_3)(OH)(SO_3H)_2 + H_2O }

Αλογόνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αλογόνωση παράγει κυρίως 2,4-διαλο-5-μεθυλοφαινόλη (όπου X αλογόνο, εκτός F):

 \mathrm{2\mu-C_6H_4(CH_3)OH + 2X_2 \xrightarrow{} 5,2,4-C_6H_2(CH_3)(X_2)OH + 2HX}

  • Μπορεί να ληφθεί μίγμα 2-αλο-5-μεθυλοφαινόλης και 4-αλο-3-μεθυλοφαινόλης αν χρησιμοποιηθεί διθειάνθρακας ως διαλύτης, γιατί απενεργοποιεί μερικώς το σύστημα:

 \mathrm{2\mu-C_6H_4(CH_3)OH + X_2 \xrightarrow{CS_2} \frac{1}{2}5,2-C_6H_3(CH_3)(X)OH + \frac{1}{2}3,4-C_6H_3(CH_3)(X)OH + HX}

Αλκυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αλκυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει κυρίως 2-αλκυλο-5-μεθυλοφαινόλη και 4-αλκυλο-3-μεθυλοφαινόλη. Με περίσσεια αλκυλαλογονιδίου παράγει τελικά κυρίως 2,4-διαλκυλο-5-μεθυλοφαινόλη[7]:


\mathrm{\mu-C_6H_4(CH_3)OH + RX \xrightarrow[-HX]{AlX_3} \frac{1}{2} 5,2-C_6H_3(CH_3)(R)OH + \frac{1}{2} 3,4-C_6H_3(CH_3)(R)OH \xrightarrow[+RX]{AlX_3} 5,2,4-C_6H_2(CH_3)(R_2)OH }

Ακυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με ακυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει κυρίως 2-ακυλο-5-μεθυλοφαινόλη και 4-ακυλο-3-μεθυλοφαινόλη. Με περίσσεια ακυλαλογονιδίου παράγει τελικά κυρίως 2,4-διακυλο-5-μεθυλοφαινόλη[7]:


\mathrm{\mu-C_6H_4(CH_3)OH + RCOX \xrightarrow[-HX]{AlX_3} \frac{1}{2} 5,2-C_6H_3(CH_3)(COR)OH + \frac{1}{2} 3,4-C_6H_3(CH_3)(COR)OH \xrightarrow[+RCOX]{AlX_3} 5,2,4-C_6H_2(CH_3)(RCO)_2OH }

Υδροξυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με υδροξυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει κυρίως 4-μεθυλοκατεχόλη και μεθυλυδροξυκινόνη. Με περίσσεια υδραλογονώδους οξέος παράγει τελικά κυρίως 5-μεθυλυδροξυκινόλη[7]:


\mathrm{\mu-C_6H_4(CH_3)OH + XOH \xrightarrow[-HX]{AlX_3} \frac{1}{2}4,1,2-C_6H_3(CH_3)(OH)_2 + \frac{1}{2}2,1,4-C_6H_3(CH_3)(OH)_2 \xrightarrow[+HOX]{AlX_3} 5,1,2,4-C_6H_2(CH_3)(OH)_3 + HX }

Αμίνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αμίνωση κατά Friedel-Crafts παράγει κυρίως 2-αμινο-5-μεθυλοφαινόλη και 4-αμινο-3-μεθυλοφαινόλη. Με περίσσεια αλαμίνης παράγει τελικά κυρίως 2,4-διαμινο-5-μεθυλοφαινόλη[7]:


\mathrm{\mu-C_6H_4(CH_3)OH + NH_2X \xrightarrow[-HX]{AlX_3} \frac{1}{2}4,2-C_6H_3(CH_3)(NH_2)OH + \frac{1}{2}2,4-C_6H_3(CH_3)(NH_2)OH \xrightarrow[+NH_2X]{AlX_3} 5,2,4-C_6H_2(CH_3)(NH_2)_2OH + HX}

Καρβοξυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με καρβοξυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει κυρίως 4-μεθυλο-2-υδροξυβενζοϊκό οξύ και 2-μεθυλο-4-υδροξυβενζοϊκό οξύ. Με περίσσεια αλομεθανικού οξέος παράγεται τελικά 4-μεθυλο-6-υδροξυϊσοφθαλικό οξυ[7]:


\mathrm{\mu-C_6H_4(CH_3)OH + XCOOH \xrightarrow[-HX]{AlX_3}  \frac{1}{2}4,2-C_6H_3(CH_3)(OH)COOH + \frac{1}{2}2,4-C_6H_3(CH_3)(OH)COOH \xrightarrow[+XCOOH]{AlX_3} 4,6,1,3-C_6H_2(CH_3)(OH)(COOH)_2 }

Αναγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με υδρογόνωση (Σε συνθήκες 175 °C, 15 atm, παρουσία Ni). Παράγεται 3-μεθυλοκυκλοεξανόλη[16]:

 \mathrm{\mu-C_6H_4(CH_3)OH + 3H_2 \xrightarrow[175^oC, 15 atm]{Ni} 3-C_6H_{10}(CH_3)OH}

Οξείδωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με οξείδωση παράγεται κυρίως μεθυλοπαρακινόνη:

 \mathrm{\mu-C_6H_4(CH_3)OH + CrO_3 \xrightarrow{} CrO + H_2O + \pi-C_6H_3(CH_3)O_2 }

Σημειώσεις και αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Στις «συνθήκες δωματίου», δηλαδή 20°C, 1 atm
  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. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 379, §17.2Α1.
  5. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 379, §17.2Α3.
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 379, §17.2Α2.
  7. 7,0 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 7,7 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.1, σελ.218, §9.5.3α
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 380, §17.3.1α.
  9. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 380, §17.3.1γ.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 381, §17.3.6.
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 380, §17.3.5.
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 380, §17.3.3.
  13. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 380, §17.3.4.
  14. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 380, §17.3.8.
  15. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 382, §17.3.13.
  16. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 380, §17.3.3.

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • 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 M-Cresol της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).