Προπενικό οξύ

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Προπενικό οξύ
Acrylic acid.svg
Acrylic-acid-from-xtal-3D-balls.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Προπενικό οξύ
Άλλες ονομασίες Ακρυλικό οξύ
Αιθυλενοκαρβοξυλικό οξύ
Προπενοξύ
Βινυλοφορμικό οξύ
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C3H4O2
Μοριακή μάζα 72,06 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
CH2=CHCOOH
Συντομογραφίες ViCOOH
Αριθμός CAS 79-10-7
SMILES C=CC(=O)O
InChI 1/C3H4O2/c1-2-3(4)5/h2H,1H2,(H,4,5)
Αριθμός RTECS AS4375000
Αριθμός UN J94PBK7X8S
PubChem CID 6581
ChemSpider ID 6333
Δομή
Μοριακή γεωμετρία επίπεδη
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης 39
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης 14 °C
Σημείο βρασμού 141 °C
Πυκνότητα 1051 kg/m3
Διαλυτότητα
στο νερό
Αναμείξιμο
Ιξώδες 1,3 cP (20 °C)
Εμφάνιση άχρωμο καυστικό υγρό
Χημικές ιδιότητες
pKa 4,35
Ελάχιστη θερμοκρασία
ανάφλεξης
68 °C
Επικινδυνότητα
Φράσεις κινδύνου R10 R20/21/22 R35 R50
Φράσεις ασφαλείας S26 S36/37/39 S45 S61
MSDS Εξωτ. Σύνδεσμος MSDS
Κίνδυνοι κατά
NFPA 704
NFPA 704.svg
2
3
0
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες (25°C, 100 kPa).

Το προπενικό οξύ ή ακρυλικό οξύ[1] (αγγλικά propenoic acid ή acrylic acid) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο, με χημικό τύπο C3H4O2, αν και συνηθέστερα παριστάνεται ως CH2=CHCOOH. Πιο συγκεκριμένα, είναι το απλούστερο ακόρεστο καρβοξυλικό οξύ, αποτελούμενο δομικά από μια βινυλομάδα (CH2=CH) απευθείας συνδεμένη με την τερματική καρβοξυλομάδα του (COOH). Το καθαρό προπενικό οξύ , στις «συνηθισμένες συνθήκες», δηλαδή σε θερμοκρασία 25 °C και υπό πίεση 1 atm, είναι άχρωμο υγρό με χαρακτηριστική στυφόξινη οσμή. Είναι αναμείξιμο με το νερό, τις αλκοόλες, τους αιθέρες και το χλωροφόρμιο. Παγκοσμίως παράγονται ετησίως πάνω από 1.000.000 τόνοι προπενικού οξέος[2].

Ισομερή θέσης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το προπενικό οξύ έχει τα ακόλουθα ισομερή θέσης:

  • Μερικές από τις παραπάνω ενώσεις είναι ασταθείς.
  1. Προπινοδιόλη-1,1 με σύντομο συντακτικό τύπο HC ≡ CCH(OH)2.
  2. Προπινοδιόλη-1,3 με σύντομο συντακτικό τύπο HOCH2C ≡ COH.
  3. Προπαδιενοδιόλη-1,1 με σύντομο συντακτικό τύπο CH2C=C=C(OH)2.
  4. Προπαδιενοδιόλη-1,3 με σύντομο συντακτικό τύπο HOCH=C=CHOH (σε δύο (2) οπτικά ισομερή).
  5. Κυκλοπροπενοδιόλη-1,1 με σύντομο συντακτικό τύπο
  6. Κυκλοπροπεν-1-διόλη-1,2 με σύντομο συντακτικό τύπο (σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή).
  7. Κυκλοπροπεν-2-διόλη-1,2 με σύντομο συντακτικό τύπο (σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή).
  8. Μεθοξυαιθινόλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH3OC ≡ CH
  9. Αιθινοξυμεθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο ΗC ≡ COCH2OH.
  10. 2-υδροξυπροπεν-1-άλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH3C(OH)=C=O.
  11. 3-υδροξυπροπεν-1-άλη με σύντομο συντακτικό τύπο HOCH2CH=C=O.
  12. 2-υδροξυπροπεν-2-άλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH2=C(OH)CHO.
  13. 3-υδροξυπροπεν-2-άλη με σύντομο συντακτικό τύπο HOCH=CHCHO (σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή).
  14. Μεθοξυαιθενάλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH3OCH=C=O.
  15. Προπανοδιάλη με σύντομο συντακτικό τύπο HCOCH2CHO.
  16. Οξοπροπανάλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH3COCHO.
  17. Υδροξυκυκλοπροπανόνη με σύντομο συντακτικό τύπο
  18. Μεθανικός βινυλεστέρας με σύντομο συντακτικό τύπο HCOOCH=CH2.
  19. 1,3-επιδιοξυπροπένιο με σύντομο συντακτικό τύπο.
  20. 1',2-εποξυ-1-μεθοξυαιθένιο με σύντομο συντακτικό τύπο.
  21. 1,2-επιδιοξυκυκλοπροπάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο.
  22. (1,2),(1,3)-διεποξυπροπάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο.
  23. 1,2-επιδιοξυπροπένιο-1 με σύντομο συντακτικό τύπο.
  24. 1,2-επιδιοξυπροπένιο-2 με σύντομο συντακτικό τύπο.
  25. 1,1'-εποξυ-1-μεθοξυπροπένιο-2 με σύντομο συντακτικό τύπο.
  26. (1,2),(1,2)-διεποξυπροπάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο.
  27. 1,1-επιδιοξυπροπένιο-1 με σύντομο συντακτικό τύπο.
  28. 1,1-επιδιοξυπροπένιο-2 με σύντομο συντακτικό τύπο.
  29. 1,3-εποξυπροπεν-1-όλη-1 με σύντομο συντακτικό τύπο.
  30. 1,3-εποξυπροπεν-2-όλη-1 με σύντομο συντακτικό τύπο.
  31. 1,3-εποξυπροπενόλη-2 με σύντομο συντακτικό τύπο.
  32. 1,2-εποξυκυκλοπροπανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο.
  33. 2,3-εποξυκυκλοπροπανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο.
  34. 1,2-εποξυπροπεν-1-όλη-1 με σύντομο συντακτικό τύπο.
  35. 1,2-εποξυπροπεν-2-όλη-1 με σύντομο συντακτικό τύπο.
  36. 2,3-εποξυπροπεν-1-όλη-1 με σύντομο συντακτικό τύπο.
  37. 2,3-εποξυπροπεν-2-όλη-1 με σύντομο συντακτικό τύπο.
  38. 1,2-εποξυμεθοξυαιθενόλη με σύντομο συντακτικό τύπο.
  39. 1,2-εποξυπροπανάλη με σύντομο συντακτικό τύπο.

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Είναι το πρώτο μέλος της ομόλογης σειράς των αλκενικών οξέων, δηλαδή των μονοκαρβονικών οξέων που μπορούν να χαρακτηριστούν από την ένωση ενός αλκενύλιου και ενός καρβοξυλίου. Ο διπλός δεσμός του βρίσκεται σε συζυγή θέση (δηλαδή με έναν απλό ενδιάμεσα) με εκείνον του καρβονυλίου του καρβοξυλίου του.

Δεσμοί[3]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C#2,#3-H σ 2sp2-1s 106 pm 3% C- H+
C#3=C#2 σ 2sp2-2sp2 134 pm
π 2p-2p
C#2-C#1 σ 2sp2-2sp2 147 pm
C=O σ 2sp2-2sp2 132 pm 19% C+ O-
π 2p-2p
C-O σ 2sp2-2sp3 147 pm 19% C+ O-
O-H σ 2sp3-1s 96 pm 32% O- H+
Γωνίες
HCH 120°
HCC 120°
CCO 120°
COO 120°
OCO 120°
COH 104,45°
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο[4]
O (OH) -0,51
O (=O) -0.38
C#3 -0,06
C#2 -0,03
H (HC) +0,03
H (OH) +0,32
C#1 +0,57

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Βιομηχανική παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η σύγχρονη βιομηχανική παραγωγή του γίνεται με οξείδωση προπενίου από οξυγόνο:

\mathrm{CH_3CH=CH_2 + \frac{3}{2}O_2 \xrightarrow{} CH_2=CHCOOH + H_2O}

Επειδή το προπενικό οξύ και οι εστέρες του έχουν μεγάλη οικονομική σημασία, έχουν ανακαλυφθεί και πολλές άλλες μέθοδοι, αλλά οι περισσότερες έχουν εγκαταληφθεί, για οικονομικούς ή περιβαλλοντικούς λόγους.

Ωστόσο, υπάρχει μια σημαντική εναλλακτική μέθοδος με επίδραση μονοξειδίου του άνθρακα και υδρατμών σε αιθίνιο, στα πλαίσια της Xημείας Reppe:

\mathrm{HC \equiv CH + CO + H_2O \xrightarrow{} CH_2=CHCOOH}

Άλλες μέθοδοι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με καρβοξυλίωση βινυλαλογονιδίων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με καρβοξυλίωση με διοξείδιο του άνθρακα (CO2) βινυλαλογονιδίων (CH2=CHX), μέσω οργανομαγνησιακών ενώσεων (αντιδραστήρια Grignard) παράγεται προπενικό οξύ[5]::

\mathrm{CH_2=CHX + Mg \xrightarrow{|Et_2O|} CH_2=CHMgX \xrightarrow{+CO_2} CH_2=CHCOOMgX \xrightarrow{+H_2O} CH_2=CHCOOH + Mg(OH)X \downarrow}

Με υδρόλυση προπενονιτριλίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με υδρόλυση προπενονιτριλίου (CH2=CHCN) σε όξινο περιβάλλον παράγεται προπενικό οξύ[6]:

\mathrm{CH_2=CHCN + 2H_2O \xrightarrow{H^+} CH_2=CHCOONH_4 \xrightarrow{HCl} CH_2=CHCOOH + NH_4Cl}

Με προπεν-2-όλης-1 ή προπεν-2-άλης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με οξείδωση προπεν-2-όλης-1 (CH2=CHCH2OH) παράγεται προπενικό οξύ[7]:

\mathrm{
3CH_2=CHCH_2OH + 4KMnO_4 + 2H_2SO_4 \xrightarrow{} 3CH_2=CHCOOH + 4MnO_2 + 2K_2SO_4 + 5H_2O
}

2. Με οξείδωση προπεν-2-άλης (CΗ2=CHCHO) παράγεται προπενικό οξύ[7]:

\mathrm{
3CH_2=CHCHO + 2KMnO_4 + H_2SO_4 \xrightarrow{} 3CH_2=CHCOOH + 2MnO_2 + K_2SO_4 + H_2O
}

Από μεθυλενομηλονικό οξύ[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από μεθυλενομηλονικό οξύ [HOOCC(=CH2)COOH] παράγεται προπενικό οξύ[8]:

\mathrm{
HOOCC(=CH_2)COOH \xrightarrow{\triangle} CH_2=CHCOOH + CO_2 \uparrow}

Με αφυδάτωση υδροξυπροπανικού οξέος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με ενδομοριακή αφυδάτωση 2-υδροξυπροπανικού οξέος ή 3-υδροξυπροπανικού οξέος παράγεται προπενικό οξύ. Η αντίδραση ευνοείται σε σχετικά υψηηλές θερμοκρασίες, >150 °C[9]:
1.

\mathrm{CH_3CH(OH)COOH \xrightarrow[>150^oC]{\pi .H_2SO_4} CH_2=CHCOOH + H_2O }

2.

\mathrm{HOCH_2CH_2COOH \xrightarrow[>150^oC]{\pi .H_2SO_4} CH_2=CHCOOH + H_2O }

  • Τα αποτελέσματα είναι καλύτερα αν χρησιμοποιηθεί «προστασία» του καρβοξυλίου.

Με απόσπαση υδραλογόνου από αλοπροπανικό οξύ[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με απόσπαση υδραλογόνου (HX) από 2-αλοπροπανικό οξύ ή 3-αλοπροπανικό οξύ παράγεται προπενικό οξύ[10]:
1.

\mathrm{ CH_3CHXCOOH + NaOH \xrightarrow[\triangle]{ROH} CH_2=CHCOOH + NaX + H_2O  }

2.

\mathrm{XCH_2CH_2COOH + NaOH \xrightarrow[\triangle]{ROH} CH_2=CHCOOH + NaX  + H_2O }

  • Τα αποτελέσματα είναι καλύτερα αν χρησιμοποιηθεί «προστασία» του καρβοξυλίου.

Με απόσπαση αλογόνου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με απόσπαση αλογόνου (X2) από 2,3-διαλοπροπανικό οξύ παράγεται προπενικό οξύ[11]:

\mathrm{XCH_2CHXCOOH + Zn \xrightarrow{} CH_2=CHCOOH + ZnX_2 }

  • Τα αποτελέσματα είναι καλύτερα αν χρησιμοποιηθεί «προστασία» του καρβοξυλίου.

Με μερική καταλυτική υδρογόνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με μερική καταλυτική υδρογόνωση προπινικού οξέος παράγεται προπενικό οξύ[12]:

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

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985
  • 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
  • Πολυχρόνη Σ. Καραγκιοζίδη: Ονοματολογία οργανικών ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1991, Έκδοση Β΄.
  • Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, Έκδοση Β΄.
  • Δ. Νικολαΐδη: Ειδικά κεφάλαια Οργανικής Χημεία, Θεσσαλονίκη 1983.

Aναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  2. Takashi Ohara, Takahisa Sato, Noboru Shimizu, Günter Prescher Helmut Schwind, Otto Weiberg, Klaus Marten, Helmut Greim “Acrylic Acid and Derivatives” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2003, Wiley-VCH, Weinheim. doi: 10.1002/14356007.a01_161.pub2
  3. Τα δεδομένα προέρχονταιεν 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. Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
  5. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.283, §12.2.1.
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.283, §12.2.2.
  7. 7,0 7,1 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.283, §12.2.3β.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.283, §12.2.4.
  9. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.3.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1α.
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1β.
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.158, §6.9.4.
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Acrylic acid της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).