Φαινανθρένιο

Φαινανθρένιο
Γενικά
Όνομα	Φαινανθρένιο
Χημικός τύπος	C14H10
SMILES	c1ccccc1c2ccccc2cc1
Μοριακό βάρος	178,23 g/mol
Εμφάνιση	Λευκό στερεό
Αριθμός CAS	85-01-8
Ιδιότητες
Σημείο τήξης	99°C
Σημείο βρασμού	340°C
Διαλυτότητα στο H2O	0 kg/m3
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Το φαινανθρένιο ένας λευκός στερεός αρωματικός υδρογονάνθρακας που περέχει τρεις (3) συμπυκνωμένους (δηλαδή με κοινή πλευρά και δυο κοινά άτομα άνθρακα) βενζολικούς δακτυλίους. Αν και λευκός στο ορατό φως δείνει έναν μπλε φθορισμό κάτω από υπεριώδη ακτινοβολία. Είναι ισομερές θέσης με το ανθρακένιο. Το φαινανθρένιο είναι σταθερότερο από το ανθρακένιο.

Φυσική παρουσία

Ο ραβατίτης είναι το φυσικό ανάλογο του συνθετικού φαινανθρενίου. Βρίσκεται σε μικρές ποσότητες στα σημεία όπου καίγεται κάρβουνο. Ο ραβατίτης αντιπροσωπεύει μια μικρή ομάδα οργανικών ορυκτών. Σε καθαρή κατάσταση βρίσκεται ακόμη στον καπνό των τσιγάρων.

Παραγωγή

1. Συνθετική μέθοδος Haworth από ναφθαλίνιο. Υπάρχουν δυο παραλλαγές της μεθόδου:

α. Μέσω α-παραγώγου

2,5-διοξοφουράνιο + $\mathrm{ \xrightarrow[Cl_2CHCHCl_2]{AlCl_3}}$ 4-(α-ναφθυλο-4-οξο-)βουτανικό οξύ
4-(α-ναφθυλο-4-οξο-)βουτανικό οξύ $\mathrm{+ 2Zn + 4HCl \xrightarrow{} 2ZnCl_2 + H_2O +}$
4-(α-ναφθυλο)-βουτανικό οξύ
4-(α-ναφθυλο)-βουτανικό οξύ $\mathrm{\xrightarrow{\pi.H_2SO_4} H_2O + }$ ναφθοκυκλοεξανόνη-2
ναφθοκυκλοεξανόνη-2 $\mathrm{ + 2Zn + 4HCl \xrightarrow{} 2ZnCl_2 + H_2O +}$ βενζοτετραλίνιο
βενζοτετραλίνιο $\mathrm{\xrightarrow{Pd, \triangle,\pi \acute{\iota} \epsilon \sigma \eta}2H_2 +}$

β. Μέσω β-παραγώγου

2,5-διοξοφουράνιο + $\mathrm{ \xrightarrow[PhNO_2]{AlCl_3}}$ 4-(β-ναφθυλο-4-οξο-)βουτανικό οξύ
4-(β-ναφθυλο-4-οξο-)βουτανικό οξύ $\mathrm{+ 2Zn + 4HCl \xrightarrow{} 2ZnCl_2 + H_2O + }$
4-(β-ναφθυλο)-βουτανικό οξύ
4-(β-ναφθυλο)-βουτανικό οξύ $\mathrm{\xrightarrow{\pi.H_2SO_4} H_2O +}$ ναφθοκυκλοεξανόνη-2
ναφθοκυκλοεξανόνη-2 $\mathrm{ + 2Zn + 4HCl \xrightarrow{} 2ZnCl_2 + H_2O +}$ 1,2-ναφθοκυκλοερξάνιο
1,2-ναφθοκυκλοερξάνιο $\mathrm{\xrightarrow{Pd, \triangle,\pi \acute{\iota} \epsilon \sigma \eta}2H_2 +}$

2. Μια άλλη διαθέσιμη σύνθεση για το φαινανθρένιο είναι η σύνθεση Bardhan-Sengupta, που ανακαλύφθηκε το 1932, από 2-(2'-φαινυλαιθυλο-)κυκλοεξανόλη:

3. Παρσκευάζεται ακόμη φωτοχημικά από 1,2-διφαινυλοαιθένιο:

$\mathrm{ PhCH=CHPh \xrightarrow{hv} H_2 +}$

Διαλυτότητα

Το φαινανθρένιο είναι αδιάλυτο στο νερό, αλλά διαλυτό στους περισσότερους οργανικούς διαλύτες, όπως π.χ. στους ακόλουθους: τολουόλιο, τετραχλωράνθρακας, διαιθυλαιθέρας, οξικό οξύ και βενζόλιο.

Παράγωγα

Ηλεκτρονιόφιλη αρωματική υποκατάσταση

• Θεωρητικά το φαινανθρένιο μπορεί να δώσει ηλεκτρονιόφιλη υποκατάσταση σε 10 συνολικά θέσεις, από τις οποίες προκύπτουν 5 διακριτές θέσεις μονοπαραγώγων (1-, 2-, 3-, 4- και 9-). Στην πράξη όμως συνήθως λαμβάνεται κυρίως το 9-παράγωγο και συχνά το 9,10-διπαράγωγο.

1. Με νίτρωση παράγει κυρίως 9-νιτροφαινανθρένιο και 9,10-δινιτροφαινανθρένιο:

$\mathrm{+ HNO_3 \xrightarrow{\pi.H_2SO_4} H_2O +}$ 9-νιτροφαινανθρένιο
και
$\mathrm{+ 2HNO_3 \xrightarrow{\pi.H_2SO_4} 2H_2O +}$ 9,10-δινιτροφαινανθρένιο

2. Με σουλφούρωση παράγει κυρίως φαινανθρενοσουλφονικό οξύ-9 και φαινανθρενοδισουλφονικό οξύ-9,10:

$\mathrm{+ H_2SO_4 \xrightarrow{} H_2O + }$ φαινανθρενοσουλφονικό οξύ-9
και
$\mathrm{+ 2H_2SO_4 \xrightarrow{} 2H_2O +}$ φαινανθρενοδισουλφονικό οξύ-9,10

3. Με αλογόνωση παράγει 9-αλοφαινανθρένιο και 9,10-διαλοφαινανθρένιο:

$\mathrm{+ X_2 \xrightarrow{} HX +}$ 9-αλοφαινανθρένιο
και
$\mathrm{+ 2X_2 \xrightarrow{} 2HX + }$ 9,10-διαλοφαινανθρένιο

4. Αλκυλίωση κατά Friedel-Crafts:

$\mathrm{+ RX \xrightarrow{AlX_3} HX +}$ 9-αλκυλοφαινανθρένιο
και
$\mathrm{+ 2RX \xrightarrow{AlX_3} 2HX +}$ 9,10-διαλκυλοφαινανθρένιο

5. Ακυλίωση κατά Friedel-Crafts:

$\mathrm{+ RCOX \xrightarrow{AlX_3} HX +}$ 1-(9'-φαινανθρενυλο)αλκανόνη-1
και
$\mathrm{+ 2RCOX \xrightarrow{AlX_3} 2HX +}$ 9,10-διακυλοφαινανθρένιο

Οξειδώσεις

1. Με CrO₃ προς (3,4),(5,6)-διβενζοκυκλοεξενοδιόνη-1,2:

$\mathrm{+ 2CrO_3 \xrightarrow{MeCOOH} 2Cr_2O_3 + H_2O +}$ (3,4),(5,6)-διβενζοκυκλοεξενοδιόνη-1,2

Αναγωγές

• Αναγωγή δυο (2) σταδίων με Pt/H₂:

1.Φαινανθρένιο προς (1,2),(3,4)-διβενζοκυκλοεξάνιο:

$\mathrm{+ H_2 \xrightarrow{}}$ (1,2),(3,4)-διβενζοκυκλοεξάνιο

2. (1,2),(3,4)-διβενζοκυκλοεξάνιο προς τρικυκλο(8.4.0.0^4,9)δεκατετράνιο:

(1,2),(3,4)-διβενζοκυκλοεξάνιο $\mathrm{+ 3H_2 \xrightarrow{Pt}}$ τρικυκλο(8.4.0.0^4,9)δεκατετράνιο

Παρεμβολή καρβενίων

• Π.χ. μεθυλενίου:

$\mathrm{+ CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} KCl + H_2O + \frac{5}{13}}$ μεθυλο φαινανθρένια $+ \frac{5}{13}$ ναφθοκυκλοεπτατριένια
$\mathrm{+ \frac{3}{23}}$ διβενζοκυκλοεπτατριένια $\mathrm{+ \frac{1}{13}}$ (2,3)-βενζοδικυκλο(4.4.1)ενδεκαπενταένιο-1,3,5,7,9

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