Ναφθαλίνιο

Ναφθαλίνιο
Γενικά
Όνομα	Ναφθαλίνιο
Συνώνυμα	Ναφθαλίνη
Χημικός τύπος	C10H8
SMILES	c1cccc2c1cccc2
Μοριακό βάρος	128,17052 g/mol
Εμφάνιση	Λευκό στερεό
Αριθμός CAS	91-20-3
Αριθμός EC	202-049-5
Ιδιότητες
Σημείο τήξης	80,26 °C
Σημείο βρασμού	218 °C (353,15 K)
Πυκνότητα	1.140 kg/m3
Διαλυτότητα στο νερό	30 kg/m3 (25 °C)
Διπολική ροπή	0 D
Ασφάλεια
Σημείο ανάφλεξης	79-87 °C
Θερμοκρασία Αυτανάφλεξης	525 °C
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Το ναφθαλίνιο ή ναφθαλίνη είναι ένας λευκός κρυσταλλικός αρωματικός στερεός υδρογονάνθρακας με χημικό τύπο C₁₀H₈ και δομή δυο συμπυκωμένων (δηλαδή με κοινή πλευρά και δυο κοινά άτομα) βενζολικών δακτυλίων. Κυκλοφορεί στο εμπόριο κυρίως σε μορφή σφαιριδίων. Εξαχνώνεται εύκολα, ακόμη και στις συνθήκες δωματίου, σχηματίζοντας εύφλεκτο ατμό, με χαρακτηριστική οσμή που ανιχνεύεται με την όσφρηση από το μέσο άνθρωπο μέχρι κσι σε συγκρντρώσεις της τάξης των 80 ppb, κατά βάρος.

Ιστορία

Στο χρονικό διάστημα 1819-1820, τουλάχιστων δυο χημικοί ανέφεραν ότι ένα λευκό στερεό με αποπνικτική οσμή μπορεί να απομονωθεί από τη λιθανθρακόπισσα. Το ονόμασαν «λευκή πίσσα» Το 1821 ο John Kidd περιέγραψε πολλές από τις ιδιότητες της νέας ένωσης και νέες μεθόδους παραγωγής της, μεταξύ άλλων και με απομόνωση από τη νάφθα και γι' αυτό πρότεινε το όνομα «ναφθαλίνη». Ο χημικός τύπος του ναφθαλίνιου ανακαλύφθηκε από τον Μάικλ Φαραντέι το 1826. Η δε δομή των δυο συμπυκνωμένων βενζολικών δακτυλίων πρωτοπροτάθηκε από τον Emil Erlenmeyer το 1866 και επιβεβαιώθηκε από τον Carl Gräbe, το 1869.

Δομή

Το μόριο τηε ναφθαλίνης αποτελείται από ένα ζευγάρι συμπυκνωμένων βενζολικών δακτυλίων. Επομένως ανήκει στα πολυκυκλικά αρένια. Υπάρχουν δυο ομάδες από ισοδύναμα μεταξύ τους άτομα υδρογόνου: Η ομάδα «α», που αποτελείται από τα υδρογόνα 1, 4. 5 και 8, και τα «β», που αποτελείται από τα υδρογόνα 2, 3, 6 και 7, όπως δείχνει το παρακάτω σχήμα:

Αντίθετα από ότι συμβαίνει στο βενζόλιο, στο ναφθαλίνιο οι δεσμοί C-C δεν έχουν το ίδιο μήκος και άρα δεν είναι ισότιμα. Οι δεσμοί C₁–C₂, C₃–C₄, C₅–C₆ και C₇–C₈ έχουν μήκος περίπου 136 pm, ενώ οι υπόλοιποι 142 pm. Αυτές οι διαφορές παρατηρήθηκαν με χρήση ακτίνων Χ.

Φυσική παρουσία

Ίχνη ναφθαλίνιου παράγονται από τις μαγκνόλιες, σε ορισμένους τύπους ελαφιών, και τερμιτών.

Παραγωγή

1. Βιομηχανικά το ναφθαλίνιο απομονώνεται με κλασματική απόσταξη και μερικές άλλες διεργασίες από το αργό πετρέλαιο, στο οποίο βρίσκεται διαλυμένο.
2. Υπάρχει ακόμη η συνθετική μέθοδος Haworth από βενζόλιο:

2,5-διοξοφουράνιο $+ PhH \xrightarrow{AlCl_3} PhCOCH_2CH_2COOH$
$PhCOCH_2CH_2COOH + + 2Zn + 4HCl \xrightarrow{} PhCH_2CH_2CH_2COOH + 2ZnCl_2 + H_2O$
$PhCH_2CH_2CH_2COOH \xrightarrow{\pi.H_2SO_4} H_2O +$ βενζοκυκλοεξανόνη-2
βενζοκυκλοεξανόνη-2 $+ 2Zn + 4HCl \xrightarrow{} 2ZnCl_2 + H_2O +$ τετραλίνιο
τετραλίνιο $\xrightarrow{Pd, \triangle,\pi \acute{\iota} \epsilon \sigma \eta}2H_2 +$

Παράγωγα

Ηλεκτρονιόφιλη αρωματική υποκατάσταση

1. Με νίτρωση παράγει α-νιτροναφθαλίνιο:

$+ HNO_3 \xrightarrow{\pi.H_2SO_4} H_2O +$ α-νιτροναφθαλίνιο

2. Με σουλφούρωση παράγει νιτροναφθαλινοσουλφονικό οξύ, αλλά διαφορετικό ισομερές, ανάλογα με τη θερμοκρασία:

α.

$+ H_2SO_4 \xrightarrow{60^oC} H_2O +$ ναφθαλινοσουλφονικό οξύ-α

β.

$+ H_2SO_4 \xrightarrow{160^oC} H_2O +$ ναφθαλινοσουλφονικό οξύ-β

3. Με αλογόνωση παράγει α-φαινυλαλογονίδιο:

$+ X_2 \xrightarrow{CCl_4} HX +$ α-φαινυλαλογονίδιο

4. Αλκυλίωση κατά Friedel-Crafts. Παράγει διαφορετικό ισομερές, ανάλογα με το χρησιμοποιούμενο διαλύτη:

α.

$+ RX \xrightarrow[Cl_2CHCHCl_2]{AlX_3} HX +$ α-αλκυλοναφθαλίνιο

β.

$+ RX \xrightarrow[PhNO_2]{AlX_3} HX +$ β-αλκυλοναφθαλίνιο

5. Ακυλίωση κατά Friedel-Crafts. Παράγει διαφορετικό ισομερές, ανάλογα με το χρησιμοποιούμενο διαλύτη:

α.

$+ RCOX \xrightarrow[Cl_2CHCHCl_2]{AlX_3} HX +$ 1-(α-ναφθυλο)αλκανόνη-1

β.

$+ RCOX \xrightarrow[PhNO_2]{AlX_3} HX +$ 1-(β-ναφθυλο)αλκανόνη-1

Οξειδώσεις

1. Με V₂O₅ προς 2,4-διοξοβενζοφουράνιο:

2 $+ 3V_2O_5 \xrightarrow{}3 V_2O_3 + 2$ (2,4-διοξοβενζοφουράνιο)

2. Με όζον προς ο-διφορμυλοβενζόλιο:

$+ O_3 \xrightarrow{Zn}$ + ο-διφορμυλοβενζόλιο

3. Με CrO₃ προς βενζοκυκλοεξενοδιόνη-1,4:

$+ 2CrO_3 \xrightarrow{MeCOOH} 2Cr_2O_3 + H_2O +$ βενζοκυκλοεξενοδιόνη-1,4

Αναγωγές

• Αναγωγή τριών (3) σταδίων με Pt/H₂:

1. Ναφθαλίνιο προς 1,4-διαλίνιο:

$+ H_2 \xrightarrow{Pt}$ 1,4-διαλίνιο

2. 1,4-διαλίνιο προς τετραλίνιο:

1,4-διαλίνιο $+ H_2 \xrightarrow{Pt}$ τετραλίνιο

3. τετραλίνιο προς δεκαλίνιο:

τετραλίνιο $+ 3H_2 \xrightarrow{Pt}$ δεκαλίνιο

Πηγές

• 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